基于车辆响应的高速铁路周期性轨道短波病害时频特性分析

对基于同步压缩小波变换提取瞬时频率的方法进行改进,使之可完整、准确地提取振动信号的瞬时频率曲线,避免因时频聚集性较差以及交叉项的干扰带来的问题。采用该方法对高速综合检测列车轴箱加速度数据进行时频分析,提取钢轨短波不平顺的瞬时频率,根据其变化特性精确定位钢轨疑似波磨和打磨痕迹区段。结果表明:轴箱加速度波形均呈现周期性;分析区段的振动数据中包含150和75mm 2种波长呈现倍数关系的强振动数据,现场测试发现该处存在较强的钢轨波磨现象,波磨波长为150mm,同时现场还存在波长为75mm的钢轨周期性打磨痕迹;75mm的钢轨周期性打磨痕迹引起轮轨系统的非线性振动,振动频率达到1 125Hz,与扣件固有频率562Hz呈倍频关系,导致扣件产生强烈的共振,从而引发轮-轨接触共振,造成钢轨表面产生塑性变形,形成塑流性波磨,在列车的反复作用下,该处产生150mm波长的波磨。     

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。     

基于地铁车内噪声控制的钢轨打磨限值研究

定期打磨钢轨可降低钢轨粗糙度，进而有效降低轮轨滚动噪声和车内噪声。针对某区段钢轨波磨导致的异常车内噪声问题，对该区段的钢轨波磨及客室与司机室的车内噪声进行现场测试和分析。研究结果表明：钢轨打磨前的司机室和客室的噪声主频段为420～670 Hz,与地铁列车通过该区段波长为25 mm和40 mm波磨时的通过频率基本一致；钢轨打磨后，车内噪声明显降低，客室噪声幅值降低了11.4 dB(A),司机室噪声幅值降低了9.8 dB(A)。针对车内噪声控制提出钢轨打磨限值：当钢轨粗糙度在大部分频带范围内超过钢轨粗糙度限值3 dB或6 dB时，建议对该钢轨进行打磨。     

城市轨道交通钢轨打磨措施的减振效果测试研究

随着人们环保意识的增强和对生活质量要求的提高,振动和噪声投诉问题已成为城市轨道交通开通运营后面临的主要问题之一。文章针对某城市轨道交通区间线路附近居民投诉的振动噪声问题,经调研确认发现,振动噪声过大与轨道波磨密切相关。参照高速铁路相关技术要求对钢轨进行打磨,对目标敏感点区段内钢轨打磨前后的轨面不平顺状态及钢轨、道床、隧道壁振动加速度进行测试对比,通过时域、频域分析,评估钢轨打磨减振效果。测试结果表明,采取钢轨打磨措施后,钢轨表面不平顺状态得到显著改善,波磨情况得到很大缓解,隧道壁振动加速度等级 Z 振级降低 4.4 dB,轨道结构振动响应也大幅降低,说明钢轨打磨措施对减振有效。     

高速铁路钢轨波磨检测及打磨治理分析

为预防和治理高速铁路钢轨出现的波磨现象,以某高铁钢轨为对象,跟踪检测和分析轨面波磨发展规律和不同打磨方式对波磨的治理效果.结果 表明,高铁钢轨波磨典型波长为120 mm～170 mm,初始发展速率为0.03 mm/年～0.09 mm/年.与快速打磨相比,传统打磨和小机打磨容易造成轨面100 mm～300 mm的初始不平...     

城市轨道交通钢轨波磨评价指标及打磨验收标准探讨

探讨了我国现行的钢轨波磨评价指标,详细介绍了国外较为先进和科学的波磨评价指标及打磨验收标准,包含钢轨表面不平顺粗糙度级、移动波深幅值峰-峰平均值、移动波深幅值有效值平均值等,并对国内钢轨波磨评价指标研究的最新进展进行了分析。通过实测案例对比分析了不同的评价指标,指出我国现行波磨评价指标的不足。目前我国的钢轨波磨评价指标及打磨验收标准指标单一且量值相对宽松,不能分波长进行评价,亟需开展城市轨道交通钢轨波磨评价指标的系统化研究。     

速度160 km/h全地下隧道市域快轨线路钢轨打磨车应用研究

广州地铁所辖的市域快轨线路是国内首条速度160 km/h的全地下隧道市域快线,在运营过程中出现不同程度的钢轨波磨病害,据统计易出现钢轨波磨病害区段为长大区间直线区段、进出站台时的加减速区段、部分曲线区段,一般平均波深为0.07 mm,波深超过0.04 mm的钢轨波磨一般延展长度为1～1.5 km。针对此问题,文章对新的打磨需求进行总结分析,对GMC-20国产化钢轨打磨车开展应用研究,通过优化打磨模式,采用打磨3遍和抛光1遍的方法,在单次作业点内可完成1～1.5 km钢轨打磨作业,能够快速高效的消除钢轨波磨病害,提高打磨效率和打磨质量,同时打磨效果能满足运营需求。     

基于现场测试对波浪形磨耗钢轨打磨处理效果的研究

波浪形磨耗是钢轨在使用过程中钢轨顶部沿其纵向出现一种规律性的类似波浪形状的周期性不平顺磨损现象,是轮轨系统普遍存在的一种损伤形式。在各不同铁路运输系统中均有出现,波磨对轨道的危害巨大,不仅会缩短轨道使用寿命,增加养护维修的工作量;同时会影响旅客乘坐的舒适性。本文对钢轨波磨的国内外研究现状进行分析总结,指出了波磨问题的复杂性,同时对神朔重载铁路钢轨波磨病害进行现场调查,结合动力学等相关波磨现场测试手段,利用CAT波磨测试仪获取波磨的基本数据,对比分析钢轨打磨前后动力学指标和平顺性指标,观测结果表明,钢轨打磨可以作为波浪形磨耗的及时处理措施。但是钢轨波浪形磨耗往往还存在着钢轨剥离掉块等病害,仅依靠钢轨打磨不能消除这些病害,因此钢轨打磨不能作为钢轨波磨的长期整治措施。     

基于三维轮轨瞬态动力学模型的钢轨波磨不平顺动力影响与识别

应用有限元理论及ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件,建立三维轮轨瞬态动力学模型,分析高速铁路钢轨波磨不平顺对轮轨系统动力响应的影响特征,在此基础上,探讨钢轨波磨不平顺的识别方法。研究结果表明:钢轨波浪形磨耗会导致轮轨系统产生剧烈的高频振动,在钢轨实测波磨不平顺激扰作用下,轮轨垂向力、轴箱和钢轨垂向振动加速度等轮轨垂向动力学指标均表现出明显的高频振动特征,其高频振动频率范围位于500～700Hz,与相同速度条件下,实测钢轨波磨不平顺的主要波长成分对应;通过对轮轨系统动力响应指标进行小波包时频分析,可有效识别出钢轨波磨不平顺的波长与纵向位置。相关研究成果可为高速铁路钢轨表面短波不平顺的研究及钢轨波磨不平顺的养护维修管理提供参考。     

钢轨预防性打磨技术的运用及效果分析

应用钢轨快速打磨车在工作运行中对钢轨进行在线预防性打磨,能及时有效消除钢轨表面的接触疲劳层、波磨以及焊接不平顺等初生缺陷,预防钢轨病害的发展,最大程度延长钢轨的服役寿命,同时能够保证列车运行的舒适性、安全性和平稳性。分析了钢轨快速打磨车的运用及效果,充分发挥其作业性能、降低作业成本,以带来更大的社会、经济及技术效益。     

城市轨道交通钢轨表面在线整修技术的应用分析

在调研城市轨道交通典型钢轨表面伤损的基础上,对比了在线钢轨整修技术的类型、优缺点和适应范围,并通过现场观测,分析了在线钢轨铣磨的效果。结果表明:在线铣磨可以很好地消除钢轨顶面、轨距角处的表面伤损,并恢复较高精度的标准轨头轮廓,公差为-0.1～+0.2 mm;在线铣磨提高了钢轨表面的整体纵向平顺度,各波长范围内不平顺幅值均方根降低50%以上,峰值超限数量降低40%～80%;焊接接头不平顺的恢复受铣磨量和不平顺原始幅值的影响。     

曲线钢轨打磨对波磨的控制及效果研究

随着我国重载和高速铁路的发展,钢轨波磨问题日益突出。选取2条半径为300 m的曲线为观测对象,分析钢轨打磨前后钢轨波磨的波长和波深。基于C_70型铁路货车,在多体动力学软件中建立车辆-轨道耦合动力学模型,研究钢轨打磨前后轮轨动力学性能及振动加速度的变化。结果表明:钢轨打磨不会改变波磨波长,但能有效减小波深幅值,甚至完全消除波磨;波磨有残留时其波深幅值会在波长不变的情况下继续增加,而完全消除波磨区域仍会在一定时间后继续出现波磨,但波长会发生变化;钢轨打磨能明显降低机车车辆的轮轨作用力和振动加速度,波深幅值由0.78 mm降至0.12 mm后,重车和空车的轮轨垂向力分别降低23.7%和21.9%,对应的轨枕最大垂向振动加速度分别降低78.4%和81.1%。     

地铁基础减振地段钢轨异常波磨 治理方案研究

针对地铁线路产生的钢轨异常波磨问题,调研了某地铁线路的钢轨波磨情况以及基本特征,对轨道刚度、 钢轨廓形、轨距以及轨道动力特征进行测试,提出钢轨异常波磨的治理思路,并对波磨治理效果进行跟踪测试, 提出既有线以及新建地铁线路钢轨波磨的治理以及预防方案。研究表明：地铁钢轨波磨较为严重,波长在 25～ 100 mm 之间;轨道垂向刚度、横向刚度整体较弱,钢轨位移大,保持轨距能力差,轮轨关系恶化,在特定频段 范围内轮轨振动加剧,从而引起钢轨波磨的产生和发展。通过更换扣件及垫板、轨道精测精调、钢轨打磨措施可 以使车内噪声降低 5～10 dB,轨面不平顺显著降低,打磨周期延长至 1 倍以上;既有线路可通过“细调查、调参 数、精维修、动态检查”治理钢轨波磨,新建地铁线路应在规划、设计、运营维护、动态验收阶段严格把关,合 理采用减振轨道,避免钢轨异常波磨的产生和发展。     

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。     

北京地铁4号线钢轨异常波磨调查及整治措施

通过对北京地铁4号线钢轨异常波磨情况的全线调查,得到全线钢轨异常波磨出现的主要特征;针对波磨情况最为严重的轨道减振器扣件区段,进行钢轨原始不平顺评估、钢轨硬度测试以及减振器扣件轨距保持能力的测试分析,初步明确轨道减振器扣件产生钢轨波磨的原因,并针对具体情况给出整治措施。     

CRH3高速列车多边形磨耗车轮通过钢轨波磨区段的轮轨力研究

车轮多边形磨耗和钢轨波磨磨耗普遍存在于服役列车和典型线路上,针对这2种磨耗形式下的轮轨力学特性开展研究.建立柔性轮对的CRH3型高速列车刚柔耦合模型,构建车轮多边形与钢轨波磨的数学模型,分析200～350 km/h速度级下,波深、幅值均为0.01～0.04 mm,20～24阶车轮多边形磨耗与120～150 mm波长的钢轨波磨磨耗下对轮轨力的影响.研究结果表明:不同速度级下,车轮多边形阶次为20阶时,轮轨垂向力随着速度的增加而增大;改变车轮多边形的阶数、幅值,轮轨垂向力的大小随着多边形的阶次、幅值增大而增大;在考虑通过钢轨波磨区段的车轮多边形磨耗影响下,轮轨垂向力会出现明显的拍振现象,并且出现2个主频;当多边形阶次增加,轮轨垂向力的大小有所增大,但随着钢轨波磨波长的增加呈减小的趋势;当列车运行速度为300 km/h,车轮多边形幅值达到0.04 mm,车轮多边形阶数大于20阶,需要及时对车轮或钢轨进行镟修打磨工作,建议车轮多边形阶数为22阶、23阶、24阶分别对应钢轨波磨波深限值为0.04,0.03和0.024 mm.     

提速区段直线钢轨交替不均匀侧磨的成因及其影响

介绍了国内外文献中很少提及，但在我国快速线上部分区段存在的直线段钢轨交替不均匀侧磨及其形态特征，通过仿真分析和试验，发现直线钢轨交替侧磨的原因是货车蛇行失稳，同时线路方向不平顺对车轮横向振动起到了相位整理作用，因此，解决钢轨的交替不均匀侧磨问题，关键在于提高车辆的蛇行临界失稳速度，控制线路上的较大幅值的方向不平顺，也有助于抑制钢轨交替性侧磨的形成，研究还发现，交替侧磨形成的方向不平顺比轨距不平顺对车辆有着更大的影响，尤其是对于快速客车车辆的车体加速度有较大影响，从而会影响旅客乘坐的舒适性，因此，要严格控制线路上的连续多波方向不平顺。     

客运专线有砟轨道轨面凹坑整治措施研究

道砟击伤形成的轨面凹坑已成为客运专线有砟轨道轨面伤损形式之一。通过对合武客运专线有砟轨道道砟击伤形成的轨面凹坑特征进行统计分析,认为检测区段轨面凹坑的深度符合正态分布,轨面凹坑深度平均值为0.33 mm。借鉴欧洲铁路在研究轮轨噪声时制定的轨面粗糙度水平标准和钢轨打磨、铣磨作业标准,利用1/3倍频和各波长范围的幅值统计,对铣磨后轨面不平顺状态进行评价。结果表明铣磨是消除轨面凹坑的有效措施,并且极大的改善了轨面的不平顺状态。     

地铁橡胶浮置板小半径曲线段钢轨波磨及振动测试分析

为研究小半径曲线段地铁不同轨道结构对钢轨波浪形磨耗(以下简称“钢轨波磨”)的产生与发展的影响，分析了列车通过橡胶浮置板轨道引起的振动特性问题。选取某地铁区段进行波磨测试，其中包括普通整体道床直线段、普通整体轨道曲线段和橡胶浮置板曲线段。此外，以橡胶浮置板区段某一代表断面为例，测试其隧道内的振动情况。研究结果表明：钢轨波磨主要出现在小半径曲线段的内侧钢轨，而其外侧钢轨波磨的产生和发展与轨道结构有着密切的关系；橡胶浮置板轨道的外侧钢轨更容易产生钢轨波磨问题；内侧钢轨先产生波磨，并在继续使用的过程中向外侧钢轨传递；波磨在整体刚度较小的橡胶浮置板轨道内发展速度更快；曲线段外侧钢轨的不平顺等级在所有波长范围内均有明显增大。     

城市轨道交通钢轨波磨智能管理研究

针对城市轨道交通(以下简称"城轨")钢轨波磨问题,首先分析城轨钢轨波磨的特征及危害,然后对我国采用的钢轨波磨评价方法进行分析,指出分波长分级波磨评价的必要性;对钢轨波磨测量方式进行分类总结,指出针对钢轨波磨智能管理宜采用随车全线测量和重点区段人工连续测量相结合的方式;对城轨钢轨波磨管理模式进行分析,指出既有管理方式的不足,提出钢轨波磨智能管理的理念,并围绕钢轨波磨智能管理的要点分别进行阐述。