钢轨波磨指数与轨道短波不平顺关系研究

采用ABAQUS软件及轮轨真实形状尺寸参数,建立轮轨高频接触有限元模型;以我国某高速铁路钢轨波磨区段实测轨道短波不平顺作为有限元模型输入,在时域和频域上对比轴箱垂向加速度仿真结果与实测数据,验证模型的准确性;仿真计算钢轨波磨区段不同幅值轨道短波不平顺工况下轮轨垂向力、轴箱垂向加速度分布特性,研究钢轨波磨指数与轨道短波不平顺幅值之间的关系。结果表明:在钢轨波磨区段,轮轨垂向力最大值与钢轨波磨指数最大值出现的位置对应良好,在轮轨不脱离接触的前提下,钢轨波磨指数与轨道短波不平顺具有较好的线性相关性;通过曲线拟合可知,在钢轨波磨波长为150 mm时,轨道短波不平顺幅值为0.10和0.12 mm时对应的钢轨波磨指数分别为5.12和6.68。

高速铁路钢轨波磨声振结合识别方法

为深入研究高速铁路钢轨波磨激发的动态响应信号特征,完善采用动态响应信号检测、识别与评价钢轨波磨的方法,基于高速综合检测列车轴箱处加速度传感器采集的振动信号和构架处传声器采集的声信号,分析信号中钢轨波磨成分的频谱和能量特征,提出采用声能量因子EFA和声波磨指数SCIA描述动态响应声信号中钢轨波磨成分的方法。在此基础上,进一步计算声振复合信号的有效值和频谱能量的变化情况,提出采用声振复合能量因子EFC和声振复合波磨指数SCIC识别钢轨波磨的方法。对3组不同特征的实测声振数据进行分析,并与现场复核情况进行对比验证。结果表明:采用声振结合互补的方法能抑制干扰项,提高动态响应信号中周期性成分的能量集中度;由于声振信号在不同区段有着敏感程度不同的特性,声振结合具有双保险的意义,能有效识别钢轨波磨和轨道早期周期性病害。

基于地铁波磨测试的钢轨打磨标准研究

随着城市交通运输压力不断增加,地铁列车行驶速度、行车密度大幅提高,对列车轨道要求也越来越高,导致钢轨频繁出现波磨病害。波磨的产生直接影响列车行驶平稳性和舒适性,甚至危及行车安全,而我国现行的钢轨打磨标准不能科学指导北京地铁钢轨打磨作业,因此,需针对北京地铁线路具体情况,制定相应的钢轨打磨标准。通过连续波磨测量设备对北京地铁某波磨严重地段进行钢轨表面不平顺测试,并对钢轨打磨前后数据进行分析,发现该区段存在严重的63 mm短波波磨;随后根据测试车辆通过该地段时轴箱的振动加速度值,结合波磨指数和构架疲劳寿命S-N曲线,对钢轨波磨等级进行四级划分并给予相应打磨建议。研究结论:当钢轨波磨指数>10 dB时需进行钢轨打磨作业,若打磨后各波长对应的钢轨粗糙度级小于相应限值,可判断打磨质量合格。

基于轴箱振动加速度的钢轨波磨评价方法及应用

通过分析匀速和变速区段不同钢轨波磨状态下轴箱振动加速度数据特征,发现匀速区段轴箱振动加速度响应频率恒定、变速区段响应频率曲线与车辆经过该区段的速度曲线波形呈现相关性。在此基础上,提出基于时间-能量信息的波磨指数和能量因子双指标联合评价方法,用于评价高速铁路钢轨波磨。首先,将轴箱振动加速度进行高通滤波,去除焊接接头区域数据,根据波磨波长分布范围计算钢轨波磨指数;其次,通过钢轨波磨指数筛选出高频振动区段,计算其能量因子;然后,采用1-范数计算钢轨波磨波长;最后,采用快速傅里叶变换对轴箱振动加速度进行滤波,通过频域积分计算钢轨波磨幅值。应用此方法评价某高铁线路钢轨波磨,结果表明:轴箱垂向加速度采样频率在5~10 kHz时,该评价方法对钢轨波磨波长、幅值的定量评价与地面静态测量结果吻合较好。

基于城轨电客车轴箱振动加速度的轨道短波不平顺识别方法

为提高波磨指数法在通过城轨电客车轴箱振动加速度识别钢轨波磨特征方面的适用性,文章将既有波磨指数计算过程中由典型频率控制的带通滤波算法转换为典型波长控制的带通滤波算法,获得改进的波磨指数计算方法。该方法能够反映波磨发生区段的钢轨粗糙状态,并且可以有效抑制钢轨接头等引起的瞬时冲击对检测结果的影响;结合时频分析技术,可有效提取典型波磨区段的特征波长,且与现场实测结果吻合较好。

高速铁路轨道短波健康状态动态诊断模型和方法

高速铁路钢轨波磨、焊接接头凸凹、翼轨堆高等短波病害虽然幅值较小,但会产生较大的振动冲击响应,增加轮轨系统部件的损伤。结合轴箱加速度和轮轨力高频车辆动态响应,提出集成轨道冲击指数(TII)和波磨指数(RCI)的高速铁路轨道短波健康状态动态诊断方法,以及基于改进同步压缩短时傅里叶变换(SSTFT)的时频特征挖掘算法和轨道-轮对系统高频仿真模型。新的动态诊断方法利用安装在高速综合检测列车上的传感器采集的车辆动态响应数据,计算带通滤波后数据的加窗能量信号用以代替原始振动信号,在保留轨道短波病害引起的高频振动特性的前提下,将轨道短波冲击引起的振动特性从高频解调到低频,保证了结果的高稳定性,解决了利用幅值进行评判时诊断结果随机性较强的难题。分析结果和现场复核结果表明,新的评判方法能有效诊断钢轨波磨、焊接接头凸凹等短波病害。

短波波磨状态的轮轨纵向蠕滑力特性

为了对具有简谐波形的钢轨短波波磨进行分组与分析轮轨非稳态滚动接触的纵向蠕滑力特性,引入了波磨深度指数与波长比,采用Kalker三维滚动接触理论计算了车轮的纵向蠕滑力,并与采用稳态滚动理论计算结果进行了对比,使用频率响应的系统辨识法对纵向蠕滑力的波动分量进行了拟合,在短波波磨等深度指数条件下,用波长比的二阶传递函数描述了轮轨纵向蠕滑力的波动分量与稳态理论波动分量之间的关系,使用传递函数,由稳态纵向蠕滑力的波动分量计算了非稳态纵向蠕滑力的波动分量,进而计算了非稳态的纵向蠕滑力。计算结果表明:在小蠕滑条件下,由Kalker三维滚动接触理论计算出的纵向蠕滑力的波动分量随着波长比的变化产生明显的幅值衰减和相位滞后,波长比越大,幅值衰减越大,相位滞后越多,而稳态滚动理论的计算结果与波长比无关。由传递函数和Kalker数值理论计算的纵向蠕滑力的时域波形、频域幅值谱和相位谱相同。