(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111541290.7 (22)申请日 2021.12.16 (71)申请人 上海应用技 术大学 地址 200235 上海市徐汇区漕宝路120 -121 号 申请人 魂歌智能科技 （上海） 有限公司 (72)发明人 陈迪来　吴玉波　黄昊　 (74)专利代理 机构 上海誉知恒专利代理事务所 (普通合伙) 31452 代理人 李杨 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种钢轨廓形的快速设计方法 (57)摘要 本发明属于钢轨廓形设计技术领域， 尤其是 一种钢轨廓形的快速设计方法， 其包括以下步 骤： 1)对给定的钢轨廓形进行接触计算， 得到钢 轨接触光带； 2)根据接触光带寻找需要优化的接 触点的位置； 3)选择一种型线与需要优化的接触 区间进行“叠加”计算； 4)将 “叠加”计算得到的钢 轨廓形部分与给定的钢轨廓形进行拼接， 得到线 型重组后的钢轨廓形； 本发明中， 通过 “叠加”型 线进行钢轨廓形的理想化切削， 合理调整钢轨接 触光带的位置， 延长钢轨的使用寿命， 可多次 “叠 加”型线， 通过迭代的方法， 找到最优的钢轨廓 形， 可以实现快速设计出钢轨廓形， 可 以通过自 编软件完成， 使该设计方法具有更好的通用性。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 114218643 A 2022.03.22 CN 114218643 A 1.一种钢轨廓形的快速设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1： 对给定的钢轨廓形进行接触 计算， 得到钢轨 接触光带； 步骤2： 根据接触光带寻找需要优化的接触点的位置； 步骤3： 选择一种型线与需要优化的接触区间进行廓形 “叠加”计算； 步骤4： 将“叠加”计算得到的钢轨廓形部分与给定的钢轨廓形进行拼接， 得到线型重组 后的钢轨廓形； 步骤5： 计算线型重组后的钢轨 接触光带， 判断是否满足设计要求； 步骤6： 若为否， 对比线型重组后钢轨接触光带与给定钢轨的接触光带， 如果线型重组 后的钢轨接触光带优于给定钢轨的接触光带， 则保留线型重组后的钢轨廓形， 并将其做为 新的给定钢轨廓形， 返回执行步骤1； 若为是， 对车辆通过线型重组后钢轨的动力学性能进 行分析， 判断是否符合要求， 若为否， 则返回执 行步骤3； 若为是， 则得 出最终钢轨廓形。 2.根据权利要求1所述的一种钢轨廓形的快速设计方法， 其特征在于， 所述步骤1中测 量钢轨的接触光带时， 由于刚体的轮轨接触无法准确获得钢轨上 的接触光带， 本文使用了 简化的弹性接触算法， 计算得到 了钢轨上的光带。 3.根据权利要求1所述的一种钢轨廓形的快速设计方法， 其特征在于， 所述步骤2中通 过接触光带来确定需要优化的接触点位置区间的依据和步骤5所述的设计要求为： 在直线 或大半径曲线 上， 接触光带应居中分布在钢轨顶部， 且宽度控制在20～30 mm范围内， 且沿轨 道方向光 顺； 在小半径曲线上， 当车轮贴近钢轨时， 轮缘和轨距角应形成共同接触。 4.根据权利要求1所述的一种钢轨廓形的快速设计方法， 其特征在于， 所述步骤3中的 型线分别为 直线、 左圆弧、 右圆弧、 半圆、 正弦、 一元二次函数曲线、 指数函数曲线。 5.根据权利要求1所述的一种钢轨廓形的快速设计方法， 其特征在于， 所述步骤3中的 廓形“叠加”计算即将廓形 数据点与某一连续的系数函数在同一个横坐标 上的值相加。 6.根据权利要求1所述的一种钢轨廓形的快速设计方法， 其特征在于， 所述 “叠加”计算 的公式为： Δ＝max(fi(x,y)‑gi(x,y)) Gi(x,y)＝gi(x,y,Δ) Fi(x,y)＝fi(x,y)+k*Gi(x,y) 式中： i为钢轨数据点的序号值(需要优 化设计的接触点的序号值)， fi(x,y)表示钢轨廓 形数据的横坐标和纵坐标值， gi(x,y)表示线型重 组的数据的横坐标和纵坐标值， Δ为钢轨 廓形和线型重组对应横坐标上的纵坐标差值的最大值， Gi(x,y)为考虑最大差值的线型重 组的优化 函数， Fi(x,y)为线型重组后的钢轨廓形 数据的横坐标值和纵坐标值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114218643 A 2一种钢轨 廓形的快速设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及钢轨廓形设计技 术领域， 尤其涉及一种 钢轨廓形的快速设计方法。 背景技术 [0002]钢轨是轨道交通线路的重要组成部件之一， 轨道交通车辆全部载荷都通过钢轨传 递到线路， 是线路中直接受力的元部件。 钢轨在车辆运行过程中会逐渐出现磨耗、 疲劳、 波 磨等多种 形式的钢轨病害。 当钢轨病害发展到一定程度时需要对其进行更换， 以确保车辆 运行的安全。 由于钢轨更换成本较高， 因此钢轨的养护维修和病害日常预防显得非常重要。 而钢轨打磨技术作为铁路养护的一种重要方法， 能消除和抑制钢轨表面伤损， 延长钢轨的 使用寿命， 确保铁路运输的安全性和经济性最大。 而钢轨打磨技术实施前最重要的一个环 节就是对钢轨打磨廓形 的设计， 所谓的钢轨廓形设计， 就是根据轮轨接触理论调整钢轨的 几何外形， 达到较优的轮轨接触几何关系和接触力学性能， 最终能改善车辆、 轨道的动力学 性能。 虽然已存在有根据轮径差曲线的反推设计方法， 不过该方法设计过程繁琐且计算较 为复杂。 因此， 迫切需要一 款能进行 快速设计并且有一定精度的设计方法。 发明内容 [0003]本发明为了可以通过简单的型线模型快速的设计出具有一定精度的钢轨廓形的 目的， 而提出的一种 钢轨廓形的快速设计方法。 [0004]为了实现上述目的， 本发明采用了如下技 术方案： [0005]一种钢轨廓形的快速设计方法， 包括如下步骤： [0006]步骤1： 对给定的钢轨廓形进行接触 计算， 得到钢轨 接触光带； [0007]步骤2： 根据接触光带寻找需要优化的接触点的位置； [0008]步骤3： 选择一种型线与需要优化的接触区间进行廓形 “叠加”计算； [0009]步骤4： 将“叠加”计算得到的钢轨廓形部分与给定的钢轨廓形进行拼接， 得到线型 重组后的钢轨廓形； [0010]步骤5： 计算线型重组后的钢轨 接触光带， 判断是否满足设计要求； [0011]步骤6： 若为否， 对比线型重组后钢轨接触光带与给定钢轨的接触光带， 如果线型 重组后的钢轨接触光带优于给定钢轨的接触光带， 则保留线型重组后的钢轨廓形， 并将其 做为新的给定钢轨廓形， 返回执行步骤1； 若为是， 对车辆通过线型重组后钢轨的动力学性 能进行分析， 判断是否符合要求， 若为否， 则返回执 行步骤3； 若为是， 则得 出最终钢轨廓形。 [0012]优选的， 所述步骤1中测量钢轨的接触光带时， 由于刚体的轮轨接触无法准确获得 钢轨上的接触光带， 本文 使用了简化的弹性接触算法， 计算得到 了钢轨上的光带。 [0013]优选的， 所述步骤2中通过接触光带来确定需要优化的接触点位置区间的依据和 步骤5所述的设计要求为： 在直线或大半径曲线上， 接触光带应居中分布在钢轨顶部， 且宽 度控制在20～30mm范围内， 且沿轨道方向光顺； 在小半径曲线上， 当车轮贴近钢轨时， 轮缘 和轨距角应形成共同接触。说　明　书 1/3 页 3 CN 114218643 A 3