鋼軌打磨頭打磨量的計算方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于軌道交通領域，尤其是涉及一種鋼軌打磨頭打磨量的計算方法和裝 置。
【背景技術】
[0002] 隨著我國鐵路運輸事業的不斷發展，主要干線的列車重量和行車密度的不斷增 加，大規模客運專線和高速鐵路的建設，對軌道的要求標準高，為了改善線路質量，確保列 車的安全運行，應用鋼軌打磨列車對在線鋼軌進行打磨維修與養護是必要的。
[0003] 鋼軌打磨可以消除鋼軌病害。如波磨、飛邊、接頭的不平順等，從而減小了列車運 行的噪音。鋼軌打磨可以修正鋼軌輪廓，從而改善輪軌接觸關系，減少輪軌接觸應力和磨 耗，提高列車運行的舒適性，并且合理有效的鋼軌打磨可以延長鋼軌使用壽命。
[0004] 目前，指導打磨車打磨作業的方案，幾乎都是專家基于經驗確定的。專家大概了解 了線路的鋼軌狀態之后，會根據經驗選擇一種打磨模式，即打磨頭的打磨量、打磨深度、打 磨角度、打磨時間等都是專家依據經驗確定的。這對專家的要求極高，而且根據專家的經驗 確定的打磨頭的打磨量的方式，精度較低，很難實現將待打磨軌道的廓型進行準確的修正。

【發明內容】

[0005] 本發明提供一種鋼軌打磨頭打磨量的計算方法和裝置，用于解決現有技術中根據 專家經驗確定打磨頭的打磨量的方式，精度較低，很難實現將待打磨軌道的廓型進行準確 的修正的問題。
[0006] 本發明一方面提供一種鋼軌打磨頭打磨量的計算方法，包括：
[0007] 確定待打磨軌道的實測廓型與打磨直線，圍成的圖形的面積，所述打磨直線為打 磨頭打磨后在軌道橫斷面上形成的直線；
[0008] 根據所述圖形的面積及打磨速度和打磨時間，確定所述打磨頭的打磨量。
[0009] 本發明另一方面提供一種鋼軌打磨頭打磨量的計算裝置，包括：
[0010] 第一確定模塊，用于確定待打磨軌道的實測廓型與打磨直線，圍成的圖形的面積， 所述打磨直線為打磨頭打磨后在軌道橫斷面上形成的直線；
[0011]第二確定模塊，用于根據所述圖形的面積及打磨速度和打磨時間，確定所述打磨 頭的打磨量。
[0012] 本發明提供的鋼軌打磨頭打磨量的計算方法和裝置，首先確定待打磨軌道的實測 廓型與打磨直線，圍成的圖形的面積，然后根據圖形的面積及打磨頭的打磨速度和打磨時 間，確定打磨頭的打磨量，根據確定的打磨量可對打磨頭的打磨過程進行精確控制，從而對 待打磨軌道的廓型進行準確的修正，打磨結果更準確，使打磨后的軌道更接近目標廓型。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明實施例一提供的一種鋼軌打磨頭打磨量的計算方法的流程示意圖；
[0014] 圖2為本發明實施例二提供的另一種鋼軌打磨頭打磨量的計算方法的流程示意 圖；
[0015] 圖3為本發明實施例提供的將實測廓型和打磨直線圍成的圖形進行分割處理的示 意圖；
[0016] 圖4為本發明實施例三提供的一種鋼軌打磨頭打磨量的計算裝置的結構示意圖；
[0017] 圖5為本發明實施例四提供的另一種鋼軌打磨頭打磨量的計算裝置的流程示意 圖。
【具體實施方式】
[0018] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0019] 圖1為本發明實施例一提供的一種鋼軌打磨頭打磨量的計算方法的流程示意圖。 如圖1所示，該方法包括：
[0020] S100,確定待打磨軌道的實測廓型與打磨直線，圍成的圖形的面積，所述打磨直線 為打磨頭打磨后在軌道橫斷面上形成的直線。
[0021] S110,根據所述圖形的面積及打磨速度和打磨時間，確定所述打磨頭的打磨量。
[0022] 本實施例提供的鋼軌打磨頭打磨量的計算方法的執行主體為，鋼軌打磨頭打磨量 的計算裝置，以下簡稱裝置，該裝置可以設置在鋼軌打磨車的控制室內，也可以設置在軌道 地面的維護控制室內，由該裝置確定了軌道打磨車打磨頭的打磨量后，將確定的打磨量發 送給打磨車，從而使打磨車根據確定的打磨量對軌道進行打磨處理，本實施例對此不做限 定。
[0023] 其中，待打磨軌道的實測廓型，可以是根據現有測量方法確定的，也可以是該裝置 對待打磨軌道進行測量確定的，本實施例對此不做限定。
[0024] 實際使用時，打磨車在恒速運動系統控制下，以恒定低速在待打磨軌道上運動，從 而對待打磨軌道進行打磨處理。實際待打磨的軌道廓形是不規則的形狀，而單個磨頭打磨 鋼軌橫斷面廓形后的效果為一條直線，直線與不規則待打磨軌道的實測廓形所圍成的面積 即為單個磨頭所磨削掉的面積。打磨過程中，每個磨頭的打磨量等于打磨面積乘以作業距 離，打磨過程中速度恒定，作業距離等于速度乘以時間，所以打磨量的計算等價于打磨面積 的計算。
[0025] 具體的，在確定待打磨軌道的實測廓型和打磨頭對應的打磨直線圍成的圖形的面 積時，可以根據圖形的形狀選擇合適的計算方法，比如，若待打磨軌道的實測廓型近似部分 圓形，則可以結合圓形和三角形的面積計算公式，確定圍成圖形的面積，或者，若待打磨軌 道的實測廓型近似部分橢圓，則可以結合橢圓的計算公式，確定圍成圖形的面積等等，本實 施例對此不做限定。在確定了打磨頭的打磨量后，即可對打磨頭的打磨過程進行精確控制， 從而對待打磨軌道的廓型進行準確的修正，打磨結果更準確，使打磨后的軌道更接近目標 廓型。
[0026] 本實施例提供的鋼軌打磨頭打磨量的計算方法，首先確定待打磨軌道的實測廓型 與打磨直線，圍成的圖形的面積，然后根據圖形的面積及打磨頭的打磨速度和打磨時間，確 定打磨頭的打磨量，根據確定的打磨量可對打磨頭的打磨過程進行精確控制，從而對待打 磨軌道的廓型進行準確的修正，打磨結果更準確，使打磨后的軌道更接近目標廓型。
[0027] 通過上述分析可知，在確定待打磨軌道的實測廓型與打磨直線圍成的圖像的面積 時，可以根據圖形的形狀選擇合適的計算方法，比如，結合圓形和三角形的面積計算公式、 或者橢圓形的面積計算公式等對圖形的面積進行計算，下面結合圖2對利用三角形的面積 公式，確定圖形的面積的方法進行進一步的說明。
[0028] 圖2為本發明實施例二提供的另一種鋼軌打磨頭打磨量的計算方法的流程示意 圖。如圖2所示，上述S100,包括：
[0029] S101，將所述實測廓型與打磨直線圍成的圖形，進行分割處理，得到N個三角形，所 述N個三角形中每個三角形的至少Μ個第一頂點在所述實測廓型上，且3-M個第二頂點在打 磨直線上，其中，Ν為大于1的正整數，Μ為小于3的正整數。
[0030] 具體的，將實測廓型與打磨直線圍成的圖形進行分割處理時，可以首先實測廓型 與打磨直線的一個交點處開始，延X軸方向在實測廓型或打磨直線上，依次選取三角形的頂 點，比如先在實測廓型上選取一個頂點，在打磨直線上選取兩個頂點，然后再在實測廓型上 選取兩個頂點，在打磨直線上選取一個頂點，依次類推，直至將實測廓型和打磨直線圍成的 圖像分割成有限數量的三角形。
[0031] S102，根據所述Μ個第一頂點和3-Μ個第二頂點的坐標值，確定Ν個三角形的面積。
[0032] 具體的，上述S102之前，還包括：
[0033] S102a，在預設的坐標系內，獲取所述Μ個第一頂點和3-Μ個第二頂點的坐標值。
[0034] 舉例來說，在確定第一頂點和第二頂點的坐標值時，可以首先建立一個坐標系。舉 例來說，可以在軌道的目標廓型上選擇一點作為坐標原點，比如以標準鋼軌橫截面的軌頂 上任意一點為原點，建立坐標系，之后基于建議的坐標系，將獲取的待打磨軌道的實測廓型 進行參數化處理，在坐標系下，計算出實測鋼軌的參數化方程。
[0035] 假設以標準鋼軌橫截面的一個頂角為原點建立坐標系，以水平方向為X軸，豎直方 向為y軸，待打磨軌道的實測廓型參數化方程為:yi=f( X)。
[0036] 其中，X= {xi，X2, . . .，Xn}，n為實測廓型上離散的點的個數，X1，X2, . . .，Xn為各個離 散點在X軸上的坐標值，yi= {yii，yi2,...，yin}為實測廓型上與各X值對應的縱坐標值。
[0037] 另外，在確定打磨直線的參數化方程時，可以首先根據實測廓型、目標廓型和打磨 頭的位置，確定打磨頭的打磨角度，之后根據打磨角度確定打磨直線，之后再確定打磨直線 在預設的坐標系中的參數化方程。假設打磨直線方程為:y 2 = g(x)。
[0038]其中，X= {xi，X2, . . .，Xn}，n為打磨直線上離散的點的個數，X1，X2, . . .，Xn為各個離 散點在X軸方向的坐標值，y2= {y2i，y22,...，y2n}為打磨直線上與各X值對應的縱坐標值。
[0039] 在確定了實測廓型和打磨直線的參數方程后，在對實測廓型和打磨直線圍成的圖 形進行分割處理時，即可在實測廓型和打磨直線上，沿X軸方向依次選擇第一頂點和第二頂 點，組成相應的三角形。
[0040] 假設任意一個三角形ABC的第一頂點A的坐標為(X11，yn)，第二頂點B和C的坐標分 另IJ為(X21，y21)和(X31，y31)，則三角形三邊長度分別為：

[0044] 若p = l/2(a+b+c)，則三角形ABC的面積為
[0045] Sabc= [p(p-a) (p_b) (p-c) ]1/2
[0046] S103,根據所述N個三角形的面積，確定所述待打磨軌道的實測廓型與打磨直線， 圍成的圖形的面積。
[0047]可以理解的是，在將圖形進行分割處理時，分割的三角形個數越多，即N越大，N個 三角形面積可以近似等于實測廓形與打磨直線圍成的區間面積。
[0048] 在確定實測廓型和打磨直線圍成的圖形的面積后，即可根據圖形的面積及打磨速 度和打磨時間，確定所述打磨頭的打磨量。假設打磨頭的打磨量為V，S為待打磨軌道的實測 廓型與打磨直線圍成的圖形的面積，v為打磨頭的打磨速度，t為打磨時間。
[0049] 貝 lJV = SXvXt。
[0050] 下面結合某段軌道的實測廓型，對上述鋼軌打磨頭打磨量的計算方法的計算過程 進行仔細的說明。