[发明专利]一种实测轮轨蠕滑曲线模拟方法

说明书

本发明涉及铁道工程领域，尤其涉及一种实测轮轨蠕滑曲线模拟方法。本发明引入四个修正参数μsubgt;s/subgt;、A、B和f，对FaStrip算法进行修正，使其可考虑实测蠕滑曲线；提出拟合参数初值的计算方法，利用遗传算法获得与实测数据相吻合的拟合参数，使拟合蠕滑曲线与实测数据之间的误差降到最小，得到的拟合曲线能达到很好的拟合效果，能输出较为准确的切向接触解，提高了计算精度和拟合稳定性，减小了拟合参数的误差，且通用性强。另外，此方法与原FaStrip算法对比，局部接触解更准确，更能反应出实测线路的黏着‑蠕滑特性。

技术领域

本发明涉及铁道工程领域，尤其涉及一种实测轮轨蠕滑曲线模拟方法。

背景技术

现有车辆-轨道耦合动力学中黏着-蠕滑曲线的模拟大多采用Polach的模型或其扩展形式，但无法获取轮轨局部接触解；科研人员为准确分析低黏着状态下轮轨接触斑内的接触应力以及滑移，应考虑黏着-蠕滑特性、接触力学行为的耦合作用关系。MaksymSpiryagin等在Kalker简化理论的基础上提出了改进的FASTSIM算法，E.A.H.Vollebregt在CONTACT中扩展开发了考虑与滑移相关的摩擦系数和第三介质层的赫兹算法。

Polach模型、改进FASTSIM算法和CONTACT的扩展程序均可以模拟实测的蠕滑曲线，但存在着无法获取切向应力分布、切向应力分布误差大、参数选取缺乏科学性等问题。Polach在Kalker简化理论和线性理论的基础上，通过引入经验参数发展的计算模型可取得与实测蠕滑曲线相吻合的数据，但是Polach模型假定切向力在黏着区呈线性分布直接获取蠕滑力解析解，无法获取切向应力分布；虽然Polach模型应用较为广泛，但曲线拟合参数的获取并没有一套标准、高效的流程，多为研究人员主观选取，缺乏科学性；MaksymSpiryagin等在Kalker简化理论的基础上提出了改进的FASTSIM算法，由于算法中采用了不准确的抛物线切向接触边界，虽然可以得到轮轨接触的切向接触应力分布，但误差较大，约为5-25％；E.A.H.Vollebregt在CONTACT中扩展开发了考虑与滑移相关的摩擦系数和第三介质层的赫兹算法，计算准确但计算成本高，无法应用于车辆-轨道耦合动力学中。Sichani改进的FaStrip算法较大地提高了切向解的精度，在存在横向蠕滑和自旋的情况下，切向解的误差较于FASTSIM从18％降低到2％，同时计算成本较低，但是无法获得与实测蠕滑曲线相吻合的结果，需要进行扩展。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，提出一种实测轮轨蠕滑曲线模拟方法。

本发明引入四个修正参数μ_s、A、B和f，对FaStrip算法进行修正，使其可考虑实测蠕滑曲线；提出拟合参数初值的计算方法，利用遗传算法获得与实测数据相吻合的拟合参数，使拟合蠕滑曲线与实测数据之间的误差降到最小，可输出较为准确的切向接触解，提高了拟合稳定性，减小了参数的误差，且通用性强。另外，此方法与原FaStrip算法对比，局部接触解更准确，更能反应出实测线路的黏着-蠕滑特性。

本发明提出一种实测轮轨蠕滑曲线模拟方法，该方法基于修正的FaStrip算法，步骤如下：

S1、处理实测数据，获取待拟合曲线的折减系数控制区间和摩擦参数控制区间；

S2、引入四个修正参数μ_s、A、B和f，确定参数的取值范围：

S21、斜率因子f的取值范围：根据实测试验确定Kalker系数c₁₁，接触椭圆长半轴长度a，轮轨材料剪切模量G，第三介质层的厚度h⁽³⁾，第三介质层剪切模量G⁽³⁾的数值；将上述参数值代入公式得到f的数值；将f的初步拟合数值的±10％作为遗传算法寻优的取值范围；