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基于打磨效率提升的钢轨打磨廓形设计方法

钢轨打磨是铁路现场常用的钢轨维护手段，可以及时修复钢轨服役过程中产生的各种损伤，保证列车的安全运输环境。小机打磨作为一种重要的钢轨打磨方式，具有上下道灵活方便，打磨角度范围大，可以进行局部伤损修复等优势。然而小机具有打磨效率低、打磨质量无法保证问题。为此，本文将打磨廓形进行优化设计以减小打磨量，从而提升小机打磨效率。通过MATLAB软件建立轮轨接触模型，模拟不同横移量下的轮轨接触过程，并采用序列二次规划算法(Sequential Quadratic Programming, SQP)求解在约束条件下轮轨共形接触最佳的钢轨廓形，从而达到减小打磨量的目的；利用SIMPACK软件进行车辆运行状态动力学仿真，验证钢轨打磨廓形的轮轨接触性能。基于成灌线钢轨廓形实测数据进行钢轨打磨廓形优化设计，结果表明钢轨打磨量降低59.63%，轮轨共形接触明显提升，轮轨的静态接触性能与车辆的动力学性能明显改善。在直线工况下，车辆的轮轨最大接触应力、轮轨横向力、轮重减载率、脱轨系数分别降低41.59%、28.6%、47.33%和2.55%，接触斑面积增加59.12%；在曲线工况下，车辆的轮轨最大接触应力、轮轨横向力、轮重减载率分别降低5.54%、12.8%和26.12%，接触斑面积增加26.78%。