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专利号: 2020101557747
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持系统,其特征在于,所述系统包括数据源模块SJ、分析模块FX、决策模块JC、计划模块JH、系统管理模块GL、综合展示模块ZS:数据源模块SJ,用于对数据的采集、储存、查询、下载、显示及编组;所述数据包括轮轨润滑与摩擦控制技术应用记录、轮轨界面检测数据、线路基本路况信息、车辆基本参数、以及车辆运行与运用信息;所述数据从铁路部门的信息中心获取;

分析模块FX,用于从数据源模块SJ调取数据分别进行轮轨界面诊断分析与车轮磨耗仿真预测分析;所述轮轨界面诊断分析为结合数据模块中的现场实际数据与知识库子模块中的状态评定规则进行诊断,得到目前轮轨界面状态的诊断结果数据;所述车轮磨耗仿真预测分析为基于改进的Tγ/A-磨损率模型G对车轮磨耗进行仿真,得到未来各车轮磨耗情况的预测结果数据;

决策模块JC,用于根据数据源模块SJ与分析模块FX的数据,通过知识库子模块与推理机技术进行条件和状态的判读处理,输出轮轨界面维护方案数据,实现轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持行为;

计划模块JH,用于根据决策模块JC输出的轮轨界面维护方案数据,输出相应检测、检修计划制定信息;再根据计划制定信息,输出各项作业资源分配信息,以及收集得到作业进度信息;

系统管理模块GL,用于界面管理、用户管理、权限管理、系统监控,以确保各级界面功能配置、授权及权限分发操作的正确;

综合展示模块ZS,用于汇总信息建立系统综合展示首页面,所述综合展示首页面包括系统关键信息的实时监控板块、用户常用功能导航链接板块、待处理信息提示板块、以及地理信息板块;

所述分析模块FX中基于改进的Tγ/A-磨损率模型G的计算流程如下:(1)首先通过常规车辆动力学模型,并初始化仿真参数,采用Hertz理论和Kalker简化理论计算每一时刻轮轨接触斑蠕滑力的大小及黏滑区的分布;(2)采用车轮磨耗量等效计算方法将不同时刻接触斑上的磨耗深度沿纵向累加即可得到磨耗深度沿车轮踏面的分布;(3)对磨耗深度数据及更新后车轮踏面数据分别采用数据平滑方法处理,得到磨耗后的车轮踏面——即所测车轮相应截面各点沿轴向的半径分布;(4)以所设阈值为判断条件进行踏面更新,并继续下次仿真;(5)结束仿真,输出磨耗后各车轮踏面型面、磨耗位置、磨耗深度;

具体仿真流程包括以下步骤:

步骤S31,从数据源模块SJ中提取数据

所述数据通常包括:目标路段润滑与摩擦控制技术应用记录、地理信息、钢轨廓形、车轮廓形、车辆运用信息、车辆配置信息、轮对检修记录、曲线参数、直线参数以及上下坡参数;

步骤S32,初始化仿真参数

设置初始车轮踏面、钢轨型面、车辆以及线路参数,并将数据转换成多体动力学软件需要的格式;

步骤S33,多体动力学仿真计算

调用多体动力学仿真软件进行动力学和运动学仿真,输出轮轨运动关系、作用力、空间几何接触关系数据;

步骤S34:将步骤S33输出数据转化为Matlab软件编写的基于Tγ/A-磨损率模型所需的格式;

步骤S35:调用Matlab软件开始基于Tγ/A-磨损率模型的运算,输出运算结果包括:各编号车轮的磨耗位置与磨耗量;

步骤S36,保存仿真结果数据

将保存的仿真结果数据发送至决策模块JC;

步骤S37,判断是否结束仿真运算

若确定仿真运算结束,则执行步骤S38;若确定仿真运算未结束,则返回步骤S32;

步骤S38,仿真运算结束。

2.根据权利要求1所述的轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持系统,其特征在于,所设阈值包括以下条件之一:运行距离满1000米;车轮踏面磨耗深度进展1毫米。

3.根据权利要求1所述的轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持系统,其特征在于,所述基于Tγ/A-磨损率模型用于快速计算车轮踏面的磨耗深度;

该模型Tγ/A-磨损率数据由WR-1轮轨滚动磨损试验机采用Hertz接触模拟准则进行对磨实验获得;

接触斑内单元格(i,j)处的磨耗深度描述为

式(1)中,Δh为磨耗深度;vv为车辆运行速度;Δt为车轮通过该单元格的时间;ρ为车轮材料密度;kB为车轮材料磨损率,磨损率kB与T(i,j)γ(i,j)/A(i,j)的值有关,其中A(i,j)为单元格(i,j)的面积;

该模型采用车轮磨耗量等效计算方法将不同时刻接触斑上的磨耗深度沿纵向(车轮滚动方向)累加,得到磨耗深度沿车轮踏面的分布;具体为:首先将车轮坐标按照接触斑单元格大小进行离散,并将接触斑上沿x1方向每个网格磨耗量叠加起来作为车轮滚动一周的磨耗;即按照如下公式计算:式(2)中,i,j为接触斑局部坐标系里x1方向和x2方向网格编号;MY为接触斑局部坐标系x2方向的网格数;MX为接触斑局部坐标系方向的网格数;w(i,j)为接触斑i,j网格对应的磨耗;wcir(j)为车轮每滚一周在j网格处的磨耗,再根据接触点坐标将对应长条的磨耗wcir(j)叠加到车轮上。

4.根据权利要求1所述轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持系统,其特征在于,数据源模块SJ,包括:润滑与摩擦控制技术应用记录子模块,用于采集并储存轮轨界面所使用的润滑与摩擦控制技术应用记录的数据,并对数据进行查询、下载、共享、统计;所述应用记录包括车载摩擦改性剂、轮缘润滑剂涂敷装置工作记录、撒砂器响应记录、道旁摩擦改性剂涂敷装置工作日志、路段通过车轮周次、部分人工涂油路段的作业记录;

轮轨检测数据子模块,用于采集并储存综合检测车、轨道检查仪、车载动态添乘仪、日常状态检查多个检测资源,同时负责对采集得到的数据进行查询、下载、共享、统计;所述检测资源包括地理信息、钢轨廓形、车轮廓形以及波磨数据;

车辆基础数据子模块,用于采集并储存车辆基础信息,同时负责对采集得到的数据进行查询、下载、共享、统计;所述车辆基础信息包括车辆运用信息、车辆配置信息、轮对检修记录;

线路基础数据子模块,用于采集并储存线路的基本路况数据;所述线路的基本路况数据包括各线路包含的各曲线参数、直线参数以及上下坡参数;

编组子模块,负责将机车/动车组列车编号,轮对编号,钢轨养护路段编号,砂箱/道旁式摩擦改性剂涂敷装备/车载式摩擦改性剂涂敷装备编号,使用的增黏砂/摩擦改性剂材料编号。

5.根据权利要求1所述轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持系统,其特点在于,分析模块FX,包括:轮轨界面诊断子模块,用于从使用数据源模块SJ中调取目标路段所使用的润滑与摩擦控制技术应用记录的数据和轮轨检测数据,输入至知识库子模块中,根据知识库中储存的异常磨耗、噪声、波浪磨损以及偏磨问题的判定规则进行信息的判别与匹配,输出轮轨界面问题的诊断结果数据;

车轮磨耗仿真预测子模块,用于使用从数据源模块SJ中调取目标路段线路基础数据、车辆基础数据以及轮轨检测数据作为仿真初始条件,基于Tγ/A-磨损率模型对车轮磨耗进行仿真,输出未来各车轮磨耗情况的预测结果数据。

6.根据权利要求1所述轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持系统,其特点在于,决策模块JC,包括:知识库子模块,用于储存轨界面养护知识库用于提供轮轨润滑技术与踏面摩擦控制技术的应用知识,以及轮轨界面检测、检修作业知识;

推理机子模块,用于根据分析模块FX输出的结果数据,结合知识库子模块的知识进行条件和状态的判读处理,得出润滑与摩擦控制决策结论。

7.根据权利要求1所述轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持系统,其特点在于,计划模块JH,包括:维护计划子模块,用于根据决策结果,得出相应检测、检修计划制定信息,并送达至相关部门;

计划执行记录子模块,用于依据计划制定信息,得到各项作业资源分配信息,以及收集得到作业进度信息,并送达至相关部门。

8.根据权利要求1所述轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持系统,其特点在于,管理支持模块GL,包括:用户信息管理子模块,用于管理整个系统的用户信息以及负责系统的账户增删;

权限管理子模块,权限管理、系统监控,以确保各级界面功能配置、授权及权限分发操作的正确,限制非法操作,确保系统安全性。

9.根据权利要求1所述轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持系统,其特征在于,综合展示模块ZS包括:关键信息监控子模块,用于定期进行指定信息的汇总,进一步的,自动生成清晰的图表进行展示并监控,所述指定信息包括线路设备状态、超限预警、异常销号、计划编制和计划执行情况信息、地理信息子模块,用于结合地理信息数据,集成展示线路运营状态、作业点分布、设备状态、现场人员活动轨迹。