上海地铁曲线轨道减磨措施试验研究

曲线轨道钢轨侧磨直接影响钢轨的使用寿命,是钢轨报废的主要原因之一.通过对曲线钢轨磨耗试验研究,了解引起钢轨磨耗的原因,提出一些减磨措施,以在上海轨道交通1号线设置的轨道试验段为例,分析研究轨底坡、超高、轨道刚度、涂油等对钢轨减磨的影响.试验结果认为:内轨轨底坡1∶20,外轨轨底度1∶40可减小过超高,对降低钢轨侧磨有利;降低轨道刚度具有明显的减磨效果;涂油对减缓钢轨侧磨、减小轨面剥离、减缓内轨顶面波磨等有明显的效果.     

轨枕间距对钢轨波磨的影响

主要研究轨枕间距对钢轨波磨发展的影响。研究小半径曲线内轨的小矢跨比波磨。这些出现问题的曲线段属于西班牙毕尔巴鄂区域的地铁轨道,铺设着混凝土道床和两层STEDEF型支承垫层。当初始轨枕间距为1000mm时,仅有92万组轮对通过后所测得的波磨深度峰-峰值已经达到0.42mm。随后更换产生波磨的钢轨,比较列车通过时轨枕上方和轨间中部的内轨垂向、横向加速度。当轨枕间距为1000mm时,轨间中部出现频率为204和244Hz的强烈响应,在轨枕上方却未出现。在相邻轨枕中间铺设一个轨枕,使轨枕间距变为500mm,钢轨波磨停止发展。该结论是根据2年的观测结果得到的。     

钢轨打磨车用波磨轨廓检测装置研究

针对钢轨横断面磨损、波浪磨耗现象,提出了研制安装于钢轨打磨车上的波磨轨廓检测装置的课题.该装置主要采用非接触式激光传感器三角测量法进行轨廓检测,采用激光传感器不等弦测量法进行波磨检测,借助CAN(控制器局域网)总线技术,开发相应的软件,对激光测量数据进行了分析处理.介绍了该装置的各组成部分及相应的软件系统,通过对检测数据的分析,提出了钢轨波磨打磨石的验收标准.     

基于点线结合的空间波磨检测方法

在钢轨波磨检测过程中，受列车左右颠簸蛇形运动与弯道区域影响，波磨测量点会偏离轨顶中心线位置，导致测量结果无法真实反映实际情况。为了解决该问题，提出一种波磨空间曲线的检测算法，即利用点线结合的波磨测量方式，结合中点弦测法测量原理与线轮廓点云数据处理算法实现对波磨空间曲线的精确还原。在此基础上，搭建波磨检测样机进行试验验证，结果表明所提算法的测量误差小于0.12 mm,能够满足精度要求。     

地铁波磨钢轨修理性打磨前后不平顺特性对比分析

在北京地铁 6 号线路上选取一段典型的波磨区段,对其开展修理性打磨,并对打磨前后钢轨表面不平顺进行测试和对比分析,分析结果表明:该区段波磨典型的波长为 63 mm,其中曲线内轨波磨较为严重;修理性打磨可以有效消除 63 mm 波长的典型钢轨波磨。然后对打磨质量进行量化评估,得出修理性打磨后钢轨表面不平顺状态满足验收标准。     

延缓钢轨波磨发展与降低噪声的试验研究

通过试验研究了在钢轨轨顶涂覆摩擦调节剂对延缓钢轨波磨发展与降低噪声的作用。首先验证了在钢轨轨顶涂覆摩擦调节剂对列车制动无影响,随后验证了在钢轨轨顶涂覆摩擦调节剂能在一定程度上抑制钢轨波磨的发展和降低噪声。研究结果为解决城市轨道交通延缓钢轨波磨发展与降低噪声提供了一种途径。     

新兖线小半径曲线钢轨波磨病害整治

以新兖下行线K202+680—K203+180曲线钢轨波磨病害整治为例,通过现场病害调查、打磨方案设计和钢轨打磨作业解决波磨病害,对曲线钢轨波磨病害整治前后进行对比分析。结果表明钢轨廓型打磨能够消除曲线波磨,晃车问题得以解决。打磨后,钢轨高低、轨向、水平、三角坑、横向和垂向加速度等轨检指标均有明显改善,超限次数以及扣分明显降低,表面病害及廓型得到改善。钢轨打磨能提高列车运行品质,延长钢轨使用寿命,维修工作量也显著下降。     

地铁小半径曲线段钢弹簧浮置板轨道的钢轨波磨研究

针对我国部分地铁线路出现振动噪声加剧及钢轨异常波磨的现实情况,开展地铁钢轨波磨形成机理的研究。利用多体动力学仿真软件Simpack建立包含地铁车辆和轨道结构的车辆系统动力学模型,研究车辆-轨道系统动力学性能以及弹性轨道系统振动特性对波磨形成的影响。研究结果表明:车辆通过曲线半径300m的钢弹簧浮置板轨道时,产生欠超高的速度以及降低曲线超高均可以降低轮轨间作用力;内侧钢轨的轮轨磨耗指数和横向蠕滑力均大于外侧,尤其在速度为55km/h时,无论轮缘是否贴靠钢轨,内侧钢轨所受应力均相对较大,造成内轨磨耗加剧;从曲线内外侧钢轨和轨道板频谱特性可知,内侧钢轨与轨道板发生共振现象所对应的频率140Hz与现场测试得出的通过频率139Hz相接近。轮轨间横向滑动造成的钢轨磨耗和轨道结构的垂向振动可能是造成曲线钢轨波磨的主要原因。     

列车及轨道参数对曲线钢轨波磨影响及防治措施研究

针对地铁曲线段出现的钢轨波磨问题,利用车轨动力学模型研究了转向架一系横向及纵向刚度、轮轨摩擦系数、曲线半径、超高、轨距、轨道横向及垂向支撑刚度等参数对曲线轮轨磨耗的影响,结果表明:(1)适当减小转向架一系纵向刚度可显著降低曲线段轮轨磨耗;(2)轨面摩擦系数由0.5降低至0.3,轮轨磨耗指数可降低约25%;(3)轮轨磨耗随曲线半径的减小呈指数式增长;(4)线路超高、轨距对轮轨磨耗影响较小,进而提出曲线钢轨波磨的防、治措施建议:(1)适当降低轮轨间摩擦系数、提高钢轨硬度、加宽曲线段轨距和开展曲线轨道磨耗信息化管理等措施,可缓解既有线曲线钢轨波磨;(2)优化车辆一系横向及纵向刚度、增大线路曲线半径、避免小半径"S"形曲线、设置曲线欠超高、降低轮轨间摩擦系数等措施,可对新建线路曲线钢轨波磨进行预防。     

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。     

地铁短枕式整体道床地段钢轨波磨特征及动力影响

针对地铁运营中存在的钢轨波磨问题,对短枕式整体道床地段开展钢轨波磨特征和动态响应测试,分析钢轨波磨产生原因和影响,并建立车辆-轨道耦合动力学模型,分析了不同钢轨波磨参数对车辆动力响应的影响.研究表明:钢轨波磨在小半径曲线段更为严重,外侧钢轨波磨相对内侧存在滞后现象,主波长在30～63 mm;短枕式整体道床在400 Hz...     

地铁曲线段不规则磨耗引起的钢轨波磨监测

在小半径曲线的内轨侧出现钢轨短波波磨加剧的现象,是世界上许多铁路网都面临的一个问题。由于地铁线路小半径曲线大量存在,受其影响尤为突出。本文为一实例研究,属于一个研发预测曲线地段钢轨波磨的数值工具课题的一部分。在斯德哥尔摩地铁中一处半径为120m的曲线段上,通过重复测试轨道的粗糙度及列车通过时引起的噪声,监测波磨的发展状况。在一年的打磨过程中,发生了剧烈的短波波磨,最大峰-峰值约为0.15mm。测试数据谱分析显示,在4～14cm波长范围内,粗糙度幅值较大,峰值约在5和8cm处。波磨为单一的纵向形式（波峰与轨道方向垂直）,幅值在100m长的被测轨道段上呈现不规则变化。粗糙度增长速率随时间增加,直至钢轨打磨后的300天,此后仅有少量的附加粗糙度出现。由于平均车速约为30km/h,因此由波磨造成的滚动噪声主要处于200Hz以下的低频段。打磨后的139～300天,4～14cm波长范围内粗糙度级增加10.1dB,与之相应的60～200Hz频段内的滚动噪声级增加4.9dB。在干燥天气条件下,列车通过时引起人体不适的噪声主要是车轮啸鸣噪声而非滚动噪声。     

双块式轨枕挡肩裂纹原因分析及控制

挡肩裂纹是双块式轨枕预制的一项严重质量问题,将直接导致轨枕报废,若控制不到位,将给企业造成严重经济损失。以新建贵阳至广州铁路广宁轨枕预制场双块式轨枕施工为例,从脱模机构、混凝土配合比、混凝土养护等方面分析了挡肩裂纹出现的原因,并制定出针对性措施,为以后双块式轨枕的质量控制提供参考和借鉴。     

铁路钢轨波磨研究及其治理

基于国内铁路近几年来出现的钢轨波磨现象,描述了钢轨波磨的特点,分析了钢轨波磨的主要形成原因,提出了利用分形插值法将基于分形理论的钢轨波磨评价指标进行优化,总结出了钢轨波磨的治理建议.     

钢轨波磨测量及评价标准的制定

钢轨波磨的产生机理复杂、治理困难,是引起列车运行时产生啸叫、轮轨在固有频率范围内产生接触共振的主要原因,带来轨道及车辆部件过快伤损,环境振动与噪声超标等问题。而针对钢轨波磨的准确测量及评价,是研究钢轨波磨问题的基础,也是制定合理的钢轨波磨维修养护策略的重要前提。通过对国际上有关钢轨波磨的测量及评价标准进行论述,对标准中的各种规定及指标进行比较分析,为制定适用于我国城市轨道交通的钢轨波磨及评价指标提供参考。     

城市轨道交通钢轨波磨成因的探讨

在对北京地铁部分线路钢轨波纹磨耗问题进行系统调研及定性分析的基础上,通过建立车轨动力仿真模型,对扣件刚度、阻尼及车速与钢轨波纹磨耗的关系进行动力仿真分析,并提出相关建议,为既有线整治及新线预防提供参考.     

基于小波包能量熵的钢轨波磨检测方法

针对目前轨道波浪型磨损检测效率慢、成功率低等问题,提出一种基于小波包能量熵的轨道波磨检测技术。首先建立轨道波磨简化模型及车辆集总化参数模型并搭建SIMPACK仿真动力学模型,其次创新性地将小波包和能量熵相结合应用在轨道波磨检测领域,再通过仿真模型得到不同波磨分组下的轴箱振动响应,然后对振动加速度信号进行4层小波包分解并计算各节点的小波包能量和小波包能量熵,最后通过对比分析仿真结果确定轨道波磨故障类型。     

城市轨道交通钢轨异常波磨的特点及治理对策

通过大量的现场调查、测试、试验以及理论分析,揭示北京地铁新线异常波磨的产生机理,发现钢轨异常波磨的主要成因,有针对性地提出已运营线钢轨异常波磨的整治原则,提出防止地铁钢轨异常波磨的综合减振技术原则。通过对课题研究成果的总结,从城市轨道交通建设管理的角度,提出防止钢轨异常波磨发生和发展的原则及建议,为保障运营安全、最大限度地降低养护维修成本提供有力的技术支持。     

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。     

基于弦测法与密度聚类的三维结构光波磨检测

为解决钢轨波磨人工检测费时费力及惯性法检测精度较低的问题,综合利用三维结构光技术、弦测法和密度聚类算法进行波磨检测。首先获取钢轨点云,通过纵向平面遍历轨头点云得到钢轨的纵向截面簇,其次利用弦测法计算相应纵向截面的谷深和波长。最后利用钢轨发生波磨时产生的接触斑,对遍历计算的谷深和波长分别进行密度聚类,将相同或相似接触斑的波磨信息聚类成簇,对聚类后各簇的结果进行统计分析得到相应钢轨的波磨信息。本方法结合三维结构光数据量大、弦测法计算直接明确的优点,通过密度聚类将不同深度、大小的波磨接触斑进行区别,有效地将钢轨波磨不同谷深及波长成分进行分类计算。实验室样件试验及现场试验表明,本方法能够实现对钢轨波磨的精确检测。