一种轨道车辆车轮仿形修复方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种轨道车辆车轮仿形修复方法与系统，通过对多个不同位置的轨道踏面的外轮廓曲线进行拟合得到最逼近的轨道踏面外轮廓曲线，即最逼近的轨道踏面外轮廓曲线与每个轨道踏面的外轮廓曲线之间的误差总和最小；仿形电极加工部的截面轮廓曲线与最逼近的轨道踏面外轮廓曲线相同，在对待修复车轮进行加工时，经过电弧放电加工能够反拷贝仿形电极加工部的外轮廓型面，使修复后的车轮踏面形状是仿形电极加工部的反拷贝形状，从而实现了轨道车辆车轮的仿形修复，提高了车轮踏面与轨道踏面的匹配度，使修复后的车轮踏面与已磨损轨道踏面能够很好地贴合与匹配，提升了车辆运行的舒适性和稳定性。舒适性和稳定性。舒适性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道车辆车轮仿形修复方法与系统


[0001]本专利技术属于轨道交通
，尤其涉及一种轨道车辆车轮仿形修复方法与系统。

技术介绍

[0002]随着我国轨道交通领域的快速发展，轨道车辆的运行安全性、乘坐舒适性、使用寿命等性能更加得到业主的关注和重视。轨道车辆车轮失圆、以及车轮与轨道踏面不匹配现象广泛存在于铁路运输系统，车轮失圆、车轮与轨道踏面不匹配都将引发车辆系统强烈的振动和噪声，甚至会造成晃车现象，这些不良现象对行车稳定性和安全性、乘坐舒适性、以及车辆系统各个部件的使用寿命有很大影响。
[0003]为了解决车轮失圆、车轮/踏面不匹配对行车、乘客乘坐和车辆寿命造成的不利影响，通常在发现轨道车辆车轮存在失圆或车轮/踏面不匹配时，通过车轮修复和打磨钢轨的方法消除车轮失圆或车轮/踏面不匹配。例如公开号为CN112059460A，名称为一种基于喷焊技术修复轨道车辆轮对的喷焊系统及方法的中国专利文献，其中公开了利用喷焊技术实现轨道车辆轮对的修复，实质上是一种车轮的增材修复方式；又如公开号为CN112338194A，名称为采用废旧轨道车辆车轮为原料的再制造修复系统的中国专利文献，其中公开了利用废旧的车轮作为原料，把废弃车轮加工层粉末后，再利用喷涂方式将粉末喷涂到车轮缺陷处实现车轮的修复，实质上也是一种车轮的增材修复方式。
[0004]相比于打磨钢轨的方式，车轮修复方法在解决车轮失圆和/或车轮/踏面不匹配的问题上更容易实现。目前，轨道车辆车轮修复主要采用璇轮方式实现，其主要是以机械加工方法去除车轮外端面材料，将车轮失圆或者多边形材料去除，最后实现车轮修复效果。这种车轮修复方法主要是采用数控机床通过刀具走预定轨迹的方式去除多余材料，达到预定外形轮廓的目的，实质上是一种减材修复方式。
[0005]然而，车轮修复还未能应用特种加工方式、配合仿形方法实现璇轮。无论哪种方式通常均是将车轮修复为初始设计时的踏面形状，然而在既有线路下的轨道踏面已经存在磨损，轨道踏面无法保持最初设计时的型面，此时车轮修复后的踏面与既有轨道踏面并不是最合适的踏面配合形式。因此，针对已有线路条件下轨道踏面已磨损成特殊形状，目前的车轮修复技术无法实现新换车轮或者新璇轮后的车轮与轨道踏面的较好贴合。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种轨道车辆车轮仿形修复方法与系统，以解决目前车轮修复技术均是将车轮修复为初始设计时的踏面形状，而在既有线路下轨道踏面因磨损无法保持最初设计时的型面，导致修复后车轮或新换车轮与轨道踏面无法较好贴合的问题。
[0007]本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种轨道车辆车轮仿形修复方法，包括以下步骤：
[0008]确定待修复车轮对应轨道车辆所行驶的既定线路；
[0009]获取既定线路上不同位置的轨道踏面形状，得到一系列轨道踏面形状信息；
[0010]对一系列轨道踏面形状信息进行特征提取，得到每个轨道踏面的外轮廓曲线；
[0011]对所有轨道踏面的外轮廓曲线进行拟合，得到与每个轨道踏面外轮廓曲线均最逼近的轨道踏面外轮廓曲线；
[0012]根据最逼近的轨道踏面外轮廓曲线，设计并制造出与该最逼近的轨道踏面外轮廓相同的仿形电极，即仿形电极的加工部的截面轮廓曲线与最逼近的轨道踏面外轮廓曲线相同；
[0013]将电源的正极或负极与待修复车轮连接，电源的负极或正极与所述仿形电极连接，采用运动控制机构控制待修复车轮与仿形电极之间的间隙以及待修复车轮旋转，利用电弧放电实现仿形电极对待修复车轮的仿形修复。
[0014]本专利技术中，通过对多个不同位置的轨道踏面的外轮廓曲线进行拟合得到最逼近的轨道踏面外轮廓曲线，即最逼近的轨道踏面外轮廓曲线与每个轨道踏面的外轮廓曲线之间的误差总和最小；利用拟合得到最逼近的轨道踏面外轮廓曲线，并制造出车轮修复的仿形电极，仿形电极加工部的截面轮廓曲线与最逼近的轨道踏面外轮廓曲线相同；在对待修复车轮进行加工时，应用电弧放电加工方法，配合仿形电极，经过电弧放电加工能够反拷贝仿形电极加工部的外轮廓型面特征，使修复后的车轮踏面形状是仿形电极加工部的反拷贝形状，从而实现了轨道车辆车轮的仿形修复，提高了车轮踏面与轨道踏面的匹配度，使修复后的车轮踏面与已磨损轨道踏面能够很好地贴合与匹配，提升了车辆运行的舒适性和稳定性。
[0015]电弧放电加工方式可以高效地利用仿形电极实现车轮修复的反拷贝加工，而传统的机械加工方式修复车轮时难以利用成型加工刀具实现反拷贝加工。
[0016]进一步地，获取的所述轨道踏面形状的位置不少于20个。
[0017]进一步地，采用三维扫描仪扫描不同位置的轨道踏面，以获取不同位置的轨道踏面形状。
[0018]进一步地，采用解析表达式逼近离散数据的方法或最小二乘法对对所有轨道踏面的外轮廓曲线进行拟合，得到与每个轨道踏面外轮廓曲线均最逼近的轨道踏面外轮廓曲线。
[0019]进一步地，所述待修复车轮与仿形电极之间的间隙控制在0.2mm～5mm之间，使车轮与仿形电极之间形成高温度电弧等离子体，电弧等离子体利用热量融化车轮表面材料，实现车轮表面的反拷贝加工。
[0020]进一步地，在所述仿形电极对修复车轮进行仿形修复的同时，控制冲液装置在车轮与仿形电极之间喷射冷却介质，保证了电弧放电加工正常进行。
[0021]本专利技术还提供一种轨道车辆车轮仿形修复系统，包括：
[0022]三维扫描仪，用于通过扫描方式获取既定线路上不同位置的轨道踏面形状，得到一系列轨道踏面形状信息；
[0023]处理控制装置，用于对所述三维扫描仪采集的一系列轨道踏面形状信息进行特征提取，得到每个轨道踏面的外轮廓曲线；对所有轨道踏面的外轮廓曲线进行拟合，得到与每个轨道踏面外轮廓曲线均最逼近的轨道踏面外轮廓曲线；根据最逼近的轨道踏面外轮廓曲线，设计出与该最逼近的轨道踏面外轮廓相同的仿形电极，即仿形电极的加工部的截面轮
廓曲线与最逼近的轨道踏面外轮廓曲线相同；
[0024]数控机床，用于根据处理控制装置设计的仿形电极制造出该仿形电极；
[0025]电源，其正极或负极与待修复车轮连接，其负极或正极与制造出的所述仿形电极连接，所述电源用于在车轮仿形修复时提供电能；
[0026]运动控制机构，用于在修复时控制待修复车轮与仿形电极之间的间隙以及待修复车轮旋转。
[0027]进一步地，所述电源的工作电压为90V～1000V，工作电流为10A～1000A。
[0028]进一步地，所述系统还包括冲液装置，用于在修复时向车轮与仿形电极之间喷射冷却介质。
[0029]有益效果
[0030]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0031]本专利技术所提供的一种轨道车辆车轮仿形修复方法与系统，根据既定线路轨道踏面外轮廓曲线定制与线路轨道踏面仿形的仿形电极，再采用电弧放电加工法能够反拷贝仿形电极加工部的外轮廓型面，很好地实现了轨道车辆车轮仿形修复，从而提高了车轮踏面与已磨损轨道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆车轮仿形修复方法，其特征在于，包括以下步骤：确定待修复车轮对应轨道车辆所行驶的既定线路；获取既定线路上不同位置的轨道踏面形状，得到一系列轨道踏面形状信息；对一系列轨道踏面形状信息进行特征提取，得到每个轨道踏面的外轮廓曲线；对所有轨道踏面的外轮廓曲线进行拟合，得到与每个轨道踏面外轮廓曲线均最逼近的轨道踏面外轮廓曲线；根据最逼近的轨道踏面外轮廓曲线，设计并制造出与该最逼近的轨道踏面外轮廓相同的仿形电极，即仿形电极的加工部的截面轮廓曲线与最逼近的轨道踏面外轮廓曲线相同；将电源的正极或负极与待修复车轮连接，电源的负极或正极与所述仿形电极连接，采用运动控制机构控制待修复车轮与仿形电极之间的间隙以及待修复车轮旋转，利用电弧放电实现仿形电极对待修复车轮的仿形修复。2.如权利要求1所述的轨道车辆车轮仿形修复方法，其特征在于，获取的所述轨道踏面形状的位置不少于20个。3.如权利要求1所述的轨道车辆车轮仿形修复方法，其特征在于，采用三维扫描仪扫描不同位置的轨道踏面。4.如权利要求1所述的轨道车辆车轮仿形修复方法，其特征在于，采用解析表达式逼近离散数据的方法或最小二乘法对对所有轨道踏面的外轮廓曲线进行拟合，得到与每个轨道踏面外轮廓曲线均最逼近的轨道踏面外轮廓曲线。5.如权利要求1所述的轨道车辆车轮仿形修复方法，其特征在于，所述待修复车轮与仿形电极之间的间隙控制在0.2mm～5mm之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱颖谋，蒋忠城，张波，陈晶晶，周鹏，施柱，刘慧芳，舒瑶，周礼，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：