本發(fā)明屬于鋼軌焊接修復，具體涉及一種鋼軌焊縫平直度打磨方案自動化生成方法。

背景技術：

1、鋼軌焊縫平直度是衡量接頭質(zhì)量的重要指標，直接關系到輪軌接觸性能和列車運行的舒適性。當焊縫平直度超標時，會加劇輪軌間的沖擊，增加鋼軌和車輪的磨損，甚至可能導致列車脫軌等嚴重事故。因此，維護鋼軌焊縫的平直度，對延長鋼軌使用壽命、降低維護成本、提高運輸效率具有重要意義。隨著列車運行速度的提高和運量的增加，對鋼軌焊縫平直度的要求也越來越高，這對鋼軌焊縫的打磨工藝提出了更高的要求。鋼軌接頭平直度與輪軌沖擊之間是耦合作用過程。一方面，異常的平直度狀態(tài)會增大輪軌沖擊力，導致列車車輪受損，列車舒適性、平穩(wěn)性降低；另一方面，劇烈的輪軌沖擊會導致鋼軌接頭平直度進一步劣化。兩方面因素互相促進，嚴重時導致鋼軌內(nèi)部傷損，在鋼軌焊縫處有斷軌風險。相反，較好的平直度狀態(tài)下，輪軌沖擊小，平直度狀態(tài)能夠保持更長的時間。因此，改善焊縫平直度狀態(tài)，有助于改善輪軌關系，延長鋼軌與車輪的使用壽命，提升線路安全性、平穩(wěn)性與舒適性。

2、鋼軌焊縫打磨是改善焊縫平直度、提高接頭質(zhì)量的重要手段。通過合理的打磨方案，可以有效消除焊縫處的不平順，減少輪軌相互作用帶來的沖擊和磨損，從而提升列車運行的平穩(wěn)性和安全性。然而，現(xiàn)階段既有鋼軌接頭打磨依賴人工的1m平尺+塞尺的測量手段，或者基于1m的電子平尺測量儀，在沒有獲取到焊縫附近更宏觀的幾何信息的情況下，打磨作業(yè)難以有效的選擇最有效的打磨工藝流程，導致出現(xiàn)“過打磨”或者“欠打磨”的問題。

3、另外，焊縫打磨方案設計的其中一個難點，是針對低接頭打磨整治。根據(jù)現(xiàn)場實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)，一般低接頭（即“m”型接頭），中間是低塌的，兩個高點的距離超過2m，傳統(tǒng)的1m平直尺無法反應整體波形，根據(jù)操作規(guī)范，對低接頭需要做千分之一的順坡打磨，對于非對稱低接頭的打磨，缺乏系統(tǒng)的打磨方案設計方法，現(xiàn)有的打磨工藝往往依賴于經(jīng)驗，難以滿足高速鐵路對接頭質(zhì)量的嚴格要求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種鋼軌焊縫平直度打磨方案自動化生成方法，能夠快速生成鋼軌焊縫平直度的打磨方案，提高打磨精度，降低“過打磨”或者“欠打磨”現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時提升鐵路工務部門的作業(yè)效率。

2、本發(fā)明采取的技術方案具體如下：

3、一種鋼軌焊縫平直度打磨方案自動化生成方法，包括以下步驟：

4、采集鋼軌焊縫幾何不平順波形，并根據(jù)所述幾何不平順波形判定鋼軌焊縫平直度；

5、根據(jù)鋼軌焊縫平直度判定結(jié)果確立鋼軌焊縫的平直度打磨原則；

6、通過所述平直度打磨原則建立鋼軌焊縫平直度打磨優(yōu)化模型；

7、對所述打磨優(yōu)化模型求解生成鋼軌焊縫平直度打磨方案。

8、作為一種優(yōu)選方案，所述幾何不平順波形的采集方式，包括以下步驟：

9、step?1.1：以鋼軌焊縫的焊點位置為中心左右各取mm焊縫采集幾何不平順波形；

10、step?1.2：利用軌檢儀、波磨儀或者電子平直尺進行采集，并采用等間隔采樣的方式進行采樣，采樣間隔為m；

11、step?1.3：將鋼軌焊縫采樣點幾何不平順波形序列記為，n=，依次連接采樣點的波形序列構成幾何不平順波形的基準弦。

12、作為一種優(yōu)選方案，所述鋼軌焊縫平直度的定義公式如下：

13、；

14、其中，為所述采樣點的弦測幅值，即鋼軌焊縫平直度，為所述鋼軌焊縫的測量點，為以位置為中心1m范圍內(nèi)所述采樣點的個數(shù)，為所述基準弦上的所述測量點距離所述基準弦左側(cè)端部的所述采樣點個數(shù)，為正整數(shù)，且；為所述測量點距離所述基準弦右側(cè)端部的所述采樣點個數(shù)，；和分別為第個所述測量點距離所述基準弦兩端距離的比例，為和。

15、作為一種優(yōu)選方案，所述鋼軌焊縫平直度的判定公式如下：

16、；

17、其中，為所述弦測幅值的最小值，為所述弦測幅值的最大值；

18、若所述鋼軌焊縫平直度在-0.3至+0.8范圍內(nèi)，則該鋼軌焊縫不需要進行打磨；否則，需要進行打磨。

19、作為一種優(yōu)選方案，所述平直度打磨原則，包括以下步驟：

20、step?2.1：在以鋼軌焊縫焊點為中心的2mm范圍內(nèi)選擇合適的打磨中心，架設長度為1m的打磨基準弦；

21、step?2.2：在打磨中心與基準弦之間作一條垂直線，垂直線長度即為該位置處的最大打磨量，同時確定位置處的最大打磨區(qū)域；

22、step?2.3：在打磨中心到step?2.2中垂直線終點任意位置選擇打磨量，同時需滿足，得到最終打磨過后的鋼軌焊縫幾何不平順波形；

23、step?2.4：根據(jù)step?2.3中的幾何不平順波形判定焊縫平直度是否滿足規(guī)范要求，如果不滿足則繼續(xù)重復step?2.1-step?2.3。

24、作為一種優(yōu)選方案，所述打磨優(yōu)化模型的表達式如下：

25、object:?；

26、所述打磨優(yōu)化模型的約束條件表達式如下：

27、；

28、；

29、其中，表示打磨次數(shù)，表示為經(jīng)過次打磨后，在第個位置開展的打磨量，表示經(jīng)過次打磨后，在第個位置可以進行的最大打磨量。

30、作為一種優(yōu)選方案，所述打磨優(yōu)化模型的求解方式為近似動態(tài)規(guī)劃算法，所述近似動態(tài)規(guī)劃算法包括策略函數(shù)、獎勵函數(shù)以及價值函數(shù)。

31、作為一種優(yōu)選方案，所述策略函數(shù)表示在當前狀態(tài)下最優(yōu)動作選擇，所述最優(yōu)動作選擇為當前狀態(tài)下最優(yōu)具體打磨量；

32、所述獎勵函數(shù)表示在當前狀態(tài)下選擇動作所獲得的即時獎勵，并將所述即時獎勵設置為當前狀態(tài)下所述具體打磨量的負值；

33、所述價值函數(shù)表示當前狀態(tài)下未來累計獎勵的期望值。

34、作為一種優(yōu)選方案，所述近似動態(tài)規(guī)劃算法的求解步驟如下：

35、step?4.1:?初始化：根據(jù)打磨優(yōu)化模型隨機初始化策略函數(shù)；

36、step?4.2:?策略評估：根據(jù)當前策略函數(shù)，執(zhí)行打磨優(yōu)化模型的計算動作，并根據(jù)當前獎勵函數(shù)計算即時獎勵，采用時序差分法更新價值函數(shù)；

37、step?4.3:?策略改進：根據(jù)執(zhí)行打磨優(yōu)化模型以后得到的即時獎勵和價值函數(shù)的評估，更新打磨優(yōu)化模型的策略函數(shù)；

38、step?4.4:?收斂檢查：如果策略函數(shù)不再變化，則停止迭代；否則，繼續(xù)迭代更新，最終得到最優(yōu)具體打磨量。

39、一種鋼軌焊縫平直度打磨方案自動化生成終端，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述的鋼軌焊縫平直度打磨方案自動化生成方法。

40、本發(fā)明取得的技術效果為：

41、本發(fā)明通過采集鋼軌焊縫幾何不平順波形，利用該波形構建平直度打磨原則以及平直度打磨優(yōu)化模型，并利用近似動態(tài)規(guī)劃算法對該打磨優(yōu)化模型進行求解，以自動化生成平直度打磨方案，確定最優(yōu)具體打磨量；能夠在將鋼軌累計打磨量控制在較小范圍內(nèi)，直接將焊縫平直度超限的波形打磨至合理狀態(tài)，可以直接指導現(xiàn)場的焊縫平直度打磨作業(yè)，進而提高打磨精度，降低“過打磨”或者“欠打磨”現(xiàn)象的出現(xiàn)，提升鐵路工務部門的作業(yè)效率。