铁路工务、电务、供电检测装备发展现状综述

从铁路工务、电务、供电检测装备的类型、检测对象等角度，梳理了各国检测装备的发展概况，分析了综合检测车、专业检测车、搭载式检测装置的发展历史、技术特点与应用情况，比较了国内外同类型检测装备在设计理念、功能集成、运用维护等方面的差异，分析了中国检测装备存在的不足；在此基础上，借鉴国外先进经验并结合中国实际情况，凝练了中国检测装备的发展趋势。研究结果表明：中国铁路工务、电务、供电检测技术取得了长足进步，部分领域达到或接近世界先进水平；但与实际运营需求相比还存在一定差距，主要表现在检测项目不充足，检测设备自动化和智能化水平较低，检测数据利用不充分，检测成本较高等；针对上述问题，检测装备的发展应朝着检测功能综合化、检测装备小型化与模块化、检测过程智能化与无人化的方向发展，形成可靠性高、检测项目齐全、检测数据精准的现代化检测装备体系，以期实现对铁路基础设施的状态维修和全生命周期管理。     

小半径曲线钢轨波磨激扰下列车车内振动噪声特性

为探究小半径曲线钢轨波磨与车内振动噪声的关系，以高铁站区线路中出现的钢轨波磨为对象，开展了实车试验与轨面平直度现场测试；采用同步压缩小波变换提取了车厢内部振动与噪声信号的时频特征，并引入全局小波功率谱和小波能量比对信号进行量化分析；建立了波磨严重程度与车厢内振动噪声水平的关联关系，对比了车体与走行部构件之间动力响应的差异，探讨了波磨所在曲线半径对车内振动噪声的影响。研究结果表明：在小半径曲线地段，车厢内振动与噪声信号的优势频率为500～550 Hz,与钢轨波磨引起的轮轨冲击频率一致，且该频段的能量在波磨严重区段愈加显著；轴箱与转向架构架振动信号在500～550 Hz频带也存在能量峰值，而轴箱振动信号中出现的330、1 046 Hz等峰值频率被一系悬挂有效过滤，使得构架振动响应中未见此频率成分；在车厢内采集的各项信号中，车体垂向振动响应与钢轨波磨沿线路里程的分布特征最为相关，而车内噪声、纵/横向振动、侧滚运动的相关性次之，摇头运动的相关性最低；与直线和大半径曲线相比，小半径曲线区段的车体振动与噪声水平受钢轨波磨的影响更为显著。     

动静态轨道不平顺评价差异及动态弦测法特性

中点弦测法能够有效控制影响行车安全性和舒适性的指定波段轨道不平顺,主要用于测量轨道静态不平顺,但其较低的测量效率制约着轨道“状态修”的发展. 针对上述问题,将轨道动态不平顺按中点弦测输出,分析动静态弦测值差异与弦长和不平顺波长的关联关系,提出能够评价轨道动态平顺性的动态弦测法,研究动态不平顺与静态不平顺间的映射关系. 研究结果表明:42 m和70 m动态高通滤波幅值分别与10 m弦和20 m弦测值变化规律相当;当不平顺波长大于70 m时,120 m动态高通滤波幅值与40 m弦测值变化规律基本对应;截止波长为42、70、120 m的轨道动态不平顺,分别与弦长为20、30 ~ 40、30 ~ 60 m的动态弦测波形相关性最优,对应的动态弦测法最大合理弦长分别为20、30、40 m,通过路基和简支梁区段实测数据验证了动态弦测法的适应性;在路基沉降区段,弦长为60 m时,静态弦测值明显朝负方向偏离动态弦测值的处所为沉降点,相邻两侧朝正方向偏离动态弦测值的处所为沉降区段起终点.      

钢轨轧制不平顺激扰下的动车组动力响应特性

以某有砟客运专线中出现波长为3.2 m的轨道周期性高低不平顺、继而引起“抖车”现象的线路区段为对象,基于同步压缩小波变换提取了轨道几何动、静态检测数据在大机捣固前后的时频分布特征,并结合钢轨轧制流程的梳理分析,明确了轨道周期性高低不平顺的成因,即可能由钢轨轧制过程中复合矫直工艺不良引起. 在此基础上,探究了钢轨轧制不平顺与车辆各部件振动加速度以及轮轨接触力的关联关系,获取了钢轨轧制不平顺对车辆动力响应的影响规律. 结果表明:轧制不平顺使得轴箱、转向架、车体垂向加速度的相干函数分别达到0.97、0.96和0.76,较正常区段分别增长了5%、25%和300%;轮轨垂向力相干函数增长42%,达到0.94,说明轧制不平顺与车辆各部件的振动响应和轮轨接触力密切相关;轧制不平顺将轴箱和车体垂向加速度均方根（root mean square,RMS）值分别放大1.00 m/s2和0.05 m/s2左右;轧制不平顺与轴箱垂向加速度和轮轨垂向力RMS值线性相关性最强,相关系数分别达到0.9和0.8.      

基于动静态检测数据的轨道弹性状态评估及平顺性调整方法

轨道刚度检测是识别轨道弹性不良区段,评估轨道、桥梁和路基等结构动力性能的关键技术之一。为解决现有轨道弹性状态检测方法在检测效率与检测投入之间的不平衡,基于周期性动静态检测数据,提出基于动静态轨道几何不平顺差异的轨道弹性状态检测方法。此外,为解决弹性不良区段静态调整与有载不平顺不匹配问题,充分发挥动态检测数据的作用,提出基于动态数据的轨道弹性不良区段平顺性调整方法。通过刚度加载车试验和现场复核验证基于动静态高低不平顺峰值差来评判轨道弹性状态的有效性,在分析11条典型有砟轨道线路的动静态高低不平顺差异特征的基础上,提出动静态高低不平顺差超过2 mm的区段即可以判定存在轨道弹性不良病害。基于某条弹性不良线路区段的动态检测数据,采用本文提出的平顺性调整方法指导人工起道作业,结果表明动态高低不平顺幅值和标准差分别降低42%、51%,波长为32 m的周期性不平顺特征也得到明显改善。     

融合轨面短波不平顺的全波段高低不平顺谱表征及影响分析

轨道不平顺谱是表征轨道不平顺幅频特性的有效工具。目前,高速铁路轨道不平顺谱的研究主要聚焦在波长2 m及以上成分,甚少涉及轨面短波不平顺谱。基于大量无砟轨道高速铁路实测数据,研究轨面短波不平顺谱的表达函数及其与中长波轨道不平顺谱衔接的适应性。结果表明：两段幂函数能够很好地表征轨面短波不平顺谱。采用对数坐标系下的5阶多项式拟合全波段高低不平顺谱,实现中长波和短波成分在波长1～2 m范围内的平缓过渡。实测数据表明高速行车条件下,短波高低不平顺对轮轨垂向力及轴箱、构架和车体垂向加速度等指标均存在显著影响,全波段高低不平顺谱的建立对轮轨振动仿真分析、车辆和轨道结构设计以及轨道状态评估具有重要意义。