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Nov 21, 2023

Analisi della capacità di negoziazione della curva della rettificatrice ferroviaria in stato di macinazione

Scientific Reports volume 12,

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 11668 (2022) Citare questo articolo

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La rettifica delle rotaie diventa un importante mezzo di manutenzione ferroviaria. Il comportamento dinamico della smerigliatrice ferroviaria è dovuto alla relazione di accoppiamento veicolo-binario basata sull'accoppiamento meccanico-elettrico-idraulico. In questo documento viene studiata la capacità di negoziazione delle curve della rettificatrice ferroviaria attraverso la modellazione e la simulazione basata sulla rettifica su un lato. Il risultato della simulazione è mostrato di seguito. Nel caso tipico, la rettifica delle rotaie aumenterà lo spostamento trasversale delle sale montate, il coefficiente di deragliamento delle ruote nella sala montata anteriore e la velocità di scarico delle sale montate. In altri casi, l'aumento dell'ampiezza dell'irregolarità della rotaia e la diminuzione della sua lunghezza d'onda, che aggrava la fluttuazione della potenza di macinazione, ha poca influenza sulla capacità di affrontare la curva. Quando la curvatura del raggio della linea diminuisce, rispetto allo stato senza rettifica, il declino della capacità di negoziazione della curva dello stato con rettifica è più significativo. Quando il numero di mole al lavoro aumenta, aumenta lo spostamento laterale della sala, il coefficiente di deragliamento delle ruote nella sala anteriore e il rapporto di scarico delle sale. In breve, la molatura delle rotaie deteriorerà in modo significativo la capacità di negoziazione della curva della smerigliatrice delle rotaie.

La rettifica delle rotaie diventa un metodo comune di manutenzione delle rotaie in tutto il mondo1,2,3. Con l’espansione della rete metropolitana urbana, il volume del traffico aumenta in modo esponenziale. Ciò comporta grandi sfide per la rettifica delle rotaie e promuove lo sviluppo e l’utilizzo di tecnologie di rettifica di precisione e relative apparecchiature per le linee metropolitane4,5,6,7. Durante lo sviluppo della teoria della dinamica dei veicoli da molti anni, i modelli di ricerca teorica rilevanti sono passati dal semplice modello della ruota al modello della sala montata-carrello-veicolo, al modello di formazione del treno e al modello di accoppiamento veicolo-binario (o fondazione sotto-binario). Il modello Zhai-Sun8,9 è il rappresentante. La rettifica delle rotaie può migliorare il comportamento dinamico del veicolo10,11,12. Sfortunatamente, a causa dei limiti del campo coinvolto e dell’ambito applicativo, gli studiosi si concentrano sulla relazione tra carreggiata e ruota piuttosto che sulla forza di macinazione. Pertanto, il comportamento dinamico della smerigliatrice ferroviaria nel processo di rettifica è quasi vuoto all'estero. Il processo di rettifica è un processo di rettifica dinamico basato su un processo mobile, pertanto la potenza di rettifica e il comportamento dinamico si influenzano a vicenda. Se la smerigliatrice stessa è instabile, potrebbe avere un impatto scarso sull'effetto di smerigliatura. In casi estremi, ciò può portare ad un aumento dell'irregolarità della rotaia in alcune sezioni operative 13. E la capacità di negoziazione della curva è una parte importante del comportamento dinamico della smerigliatrice ferroviaria.

Wang14 ha creato un modello dinamico del corpo multirigido della smerigliatrice ferroviaria PGM-48 utilizzando SIMPACK e ha analizzato l'influenza della rigidità primaria del buggy sul suo comportamento dinamico. Zhang15 ha creato un modello dinamico della smerigliatrice ferroviaria GMC-96X utilizzando SIMPACK. Nel modello vengono prese in considerazione la forza di rettifica tra la mola e la rotaia e la fluttuazione della pressione del sistema idraulico di rettifica. Non vengono considerati l'influenza del sistema idraulico stesso e l'influenza della rettificatrice sul buggy. Pertanto, nel suo modello non è possibile realizzare la relazione di accoppiamento dinamico tra la rettificatrice per rotaie (compreso il carrello per la rettifica delle rotaie, il passeggino, il sistema idraulico, la mola) e la rotaia. Nie16 ha utilizzato il software AMESim per stabilire un sistema di uscita della pressione di una singola mola nel campo della smerigliatrice di rotaie per linee a velocità normale e ha avanzato suggerimenti su come ridurre la fluttuazione di pressione per il sistema di pressione dell'aria. Tang17 ha simulato il controllo della pressione della valvola riduttrice di pressione proporzionale a tre vie e l'influenza simulata dell'uscita della pressione di macinazione influenzata dall'ondulazione della rotaia. Zhi18 ha stabilito un modello di accoppiamento tra la smerigliatrice ferroviaria e il comportamento di rettifica e ha analizzato l'influenza del movimento laterale del carrello sullo spostamento verticale e laterale della mola durante il processo di rettifica sullo sfondo della smerigliatrice ferroviaria utilizzata nella linea esistente. In questo modello non viene considerata l'influenza del sistema idraulico. Fan19 ha stabilito un modello dinamico di rettifica del nastro abrasivo e ha analizzato la fattibilità della rettifica del nastro abrasivo ad alta velocità studiando il comportamento dinamico in linee rette e curve. Tuttavia non è stata considerata anche l'influenza del sistema idraulico.