轨道不平顺检测评价及预测综述

按描述参数、激扰方向以及波长的不同对轨道不平顺进行分类;根据检测原理的不同及有无轮载比较不同轨道不平顺检测方法的优缺点;梳理局部不平顺评价和区段整体不平顺评价标准;分析频域评价方法的优缺点及各国应用情况;概括轨道不平顺时频域评价方法及其局限性;按预测方法的不同分析3类轨道不平顺预测方法。研究结果表明：相较于高速铁路,城轨交通动态检测缺少轨检车及综检车的应用;既有铁路轨道谱构建较为完善,但在城轨领域仍缺少成熟的轨道谱;时频分析方法能够同时在时域和频域上对轨道不平顺进行定位,适用于非平稳性信号,但其实际应用仍受较大限制;轨道不平顺预测能提高轨道维护效率,但仍存在很大局限性,无法进一步推广。     

高速铁路轨道不平顺的评定方法

文章通过研究轨道不平顺的实际影响，科学评价轨道平顺状态，正确识别状态不良的地点和区段，对指导轨道维修管理，保证高速行车的安全与平稳，具有借鉴意义。     

基于概率分布的轨道不平顺发展统计预测

针对轨道不平顺的随机性,应用数理统计原理和方法,对轨道动态不平顺检测数据进行统计分析,研究轨道不平顺的概率分布特性。分析讨论基于不平顺分布函数特征的不平顺发展统计预测方法,比较不同统计预测模型的预测效果和预测精度。研究结果表明:轨道不平顺概率分布接近于正态分布;在轨道不平顺概率分布特性分析的基础上,指数平滑预测方法具有较好的预测效果和预测精度,能够用于轨道不平顺发展预测问题的研究。     

基于轨道车辆轴箱加速度的动态轨道不平顺分析

提出了一种基于加速度积分算法的动态轨道不平顺计算方法,通过剔除趋势项,选择合理的采样比,提高加速度数据对位移的预测精度.建立了引入轨道不平顺的单轮轨模型,由此得出的一系簧下质量的加速度响应能够反映动态轨道不平顺.以某运营线的地铁车辆作为研究对象,排查了其车轮踏面情况对轴箱振动的影响,对不同线路上的轴箱加速度数据进行动态...     

利用高速铁路轨道不平顺谱估算不平顺限值的方法

基于车辆-轨道耦合动力学理论,结合我国高速铁路轨道不平顺的管理模式,提出利用高速铁路轨道不平顺谱进行不同管理等级轨道不平顺限值估算的方法。以中国高速铁路无砟轨道不平顺谱激扰作用下中国典型高速车辆在板式无砟轨道上运行为例,进行350km/h行车速度条件下轨道高低、轨向、水平、轨距不平顺各管理等级(Ⅰ~Ⅳ级)对应限值的估算,并与传统单一谐波(波长为10、40m)激扰作用下计算获得的限值和国内外高速铁路轨道不平顺标准对比分析。结果表明,采用本文所提的限值估算方法,以包含多种波长成分的随机不平顺作为输入激扰,相比单一谐波的计算方式考虑更为全面,可反映轨道不平顺各波长成分对行车品质的共同作用;相比国内外高速铁路轨道不平顺标准,在本文仿真计算条件下,利用高速铁路轨道不平顺谱估算的各管理等级轨道不平顺限值总体居于国内外标准之间。因此,本文利用高速铁路轨道不平顺谱进行轨道不平顺限值估算的方法是可行的,为采用动力学仿真手段获取轨道不平顺理论限值提供了一种新途径。     

轨道不平顺数字特征分析

通过轨道不平顺数字特征研究轨道不平顺的平稳性和正态性。首先定义检验轨道不平顺平稳性和正态性的统计量,然后提出检验轨道不平顺的平稳性和正态性的方法,在此基础上,利用实测轨道不平顺数据对轨道不平顺随机过程数字特征进行详细分析,得到轨道不平顺平稳性和正态性的特征。     

轨道几何不平顺安全限值的研究

为尽快解决轨道的安全管理，本文对至今尚未被确定的轨道几何不平顺的安全限值，从车辆－轨道系统耦合动力学方面进行了分析。     

轨道不平顺的时域模拟法

在推导将轨道不平顺功率谱密度的空间频域表示转化为时间频域表示的基础上，提出了采用遗传算法来进行时域模拟的最佳滤波器的设计方法，并给出了设计结果以及轨道不平顺的时域模拟结果。     

重载铁路轨道不平顺谱的分析和表征

轨道不平顺的数学表达对线路状态评估和轮轨动力学分析具有重要意义。计算和分析大秦和朔黄重载铁路2～70 m波长范围内的轨道不平顺谱特征,提出重载铁路轨道不平顺的数学描述,可用于轨道不平顺序列模拟和线路状态评估。数据来源为这两条铁路的高低、轨向、水平和轨距轨道不平顺实测数据。使用小波分析和Welch修正周期图法计算轨道不平顺谱,并与国内外标准轨道谱进行对比;使用多项式拟合算法拟合轨道不平顺谱包络,并使用国内外标准谱拟合公式进行拟合实验对比。最后,给出了发生在钢轨焊缝位置的周期不平顺表达式,并结合轨道拟合谱的逆傅里叶变换方法,对轨道不平顺空间序列进行数值模拟。研究表明：大秦和朔黄轨道不平顺谱的频率和幅度特征基本一致,因此可以使用统一的拟合公式进行拟合;提出的8阶多项式拟合公式能精确地拟合轨道不平顺谱的形状;随机不平顺和周期不平顺的共同表达使轨道不平顺拟合谱的形状和轨道不平顺的数值模拟更为合理和准确。     

嵌入式轨道钢轨焊接不平顺安全限值研究

为调查嵌入式轨道的槽型轨焊接不平顺的安全控制限值及焊接不平顺现代对有轨电车及嵌入式轨道动力作用的影响,建立现代有轨电车/嵌入式轨道耦合动力学模型。计算模型中,现代有轨电车简化为多刚体动力系统,嵌入式槽型轨被视为连续弹性支承基础上的Timoshenko梁,整体道床用三维实体有限元单元模拟,钢轨填充材料用三维粘弹性弹簧-阻尼单元模拟,嵌入式道床板底部的致密混凝土底座及路基简化为等效的弹簧-阻尼单元。基于动力学仿真计算,以GB5599-1985规定的车辆动力学性能指标为评定准则,对槽型轨焊接不平顺的安全限值进行详细分析。计算结果表明,对于短波波长小于0.2 m的焊接不平顺,1 m范围内槽型轨轨顶面容差的建议控制限值为0.2 mm;对于短波波长大于0.2 m的焊接不平顺,1 m范围内槽型轨轨顶面容差的建议控制限值为0.3 mm。     

基于扩展卡尔曼滤波的轨道垂向不平顺估计

轨道不平顺是影响列车平稳性和舒适度的关键因素,因此及时掌握线路状态对保证列车的运行安全具有重要意义。针对采用单个惯性量较难达到对不同波段不平顺的检测,通过观测多个惯性量,运用扩展卡尔曼滤波解决非线性离散系统的最优估计原理,根据车辆轨道耦合状态空间方程计算递推雅克比矩阵,并结合线性观测方程得到最优状态估计,实现轨道不平顺估计。在Matlab平台下,进行了实测轨道不平顺激励作用下的仿真,将仿真得到的观测值采用本文提出的方法进行轨道垂向不平顺估计,结果表明该算法具有很好的精确性。     

轨道不平顺性对高速铁路的影响

介绍了高速铁路轨道不平顺的种类,分析了高速铁路轨道不平顺产生的原因以及不平顺波形的特征,并介绍了轨道铺设精度控制标准。     

轨道不平顺分析程序

轨道不平顺是引起车体振动加速度、轮轨作用力和轮轨噪声增大的主要因素之一。车体振动加速度的大小与轨道不平顺具有密切的关系。随着列车速度的提高,对车辆振动影响的轨道不平顺不利波长也随之增长。轮轨噪声中的滚动噪声与轨面短波连续不平顺具有密切关系。轨道不平顺分析程序对轨检车测得的轨道不平顺数据进行处理,得到功率谱密度分布函数。利用此分布函数分析轨道不平顺在各波长的分布;根据测得的车体振动加速度,对轨道不平顺与车体振动加速度进行相干分析,确定引起车辆振动加速度增大的不利波长,以便有针对性地对这些波长的轨道不平顺作重点养护。     

倾角传感器检测轨道不平顺状态

轨道的不平顺状态对机车车辆的安全行驶有重要的影响 ,介绍一种使用倾角传感器动态检测轨道不平顺的方法 ,安装在手推小车上 ,由倾角传感器、光电轴角编码器、DSP轨道检测单元板、转储器及地面处理系统等部分组成 ,能够检测轨道的高低不平顺 ,水平不平顺以及三角坑 ,为铁路工务部门线路维修提供技术依据。     

基于LSTM神经网络的轨道不平顺反演方法

研究目的:为了解决轨道不平顺反演过程中存在的完全随机独立性问题,本文基于长短记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络,以轨检车实测轨检数据为基础,构建轨道高低不平顺与轨向不平顺间的关系.通过IFFT方法获取高低不平顺,将高低不平顺数据输入至建立的模型中,获取与高低不平顺存在内在联系的轨向不...     

基于互补滤波的轨道不平顺动态测量方法

现有高速铁路轨道动态检测主要采用基于加速度计和测距传感器数据的惯性基准法,由于加速度计具有信噪比低、积分漂移大等特点,限制了其在轨道长波不平顺和低速下的测量精度,因此提出基于互补滤波的轨道不平顺动态测量方法。首先,优化系统硬件结构,在转向架前后安装测距传感器;其次,采用轨面上"两点弦"测量模型,推导基于光纤陀螺仪数据的角速度测量法;通过测量系统传递函数的幅频特性分析,发现角速度测量法在测量30 m以内的短波不平顺时存在衰减,为此提出互补滤波方法,即对加速度测量法与角速度测量法进行融合计算;最后,用轨道-车辆动力学仿真对3种方法的精度进行实例分析。结果表明:相较于角速度测量法,互补滤波测量法有效补偿了其在测量30 m以内的短波不平顺时存在的高频衰减的不足;相较于加速度测量法,互补滤波测量法将平均精度提高了24%～80%,因而它具有噪声敏感度低、受检测速度影响小等优点。     

高速铁路轨道不平顺管理标准试验研究

介绍试验速度350 km/h预设轨道不平顺区域实车试验工况,以及现场预设轨道不平顺区域的原则。实设轨道不平顺区域包括不同幅值、波长的高低、轨向、轨距、水平、三角坑、水平和轨向逆向复合、三波连续高低、三波连续轨向、交替轨向等。阐述轨道几何、地面动力性能、车辆动力学的测试内容和方法,对轨道几何、地面动力性能、车辆动力学随速度变化进行分析,得出轮轨动力性能和车辆动力响应与轨道不平顺、速度的关系,建议加强对水平轨向逆向复合不平顺的管理,加强对连续多波高低和轨向不平顺控制。     

基于轨道倾角积分的长波高低轨道不平顺测量方法

高效且准确地对长波轨道不平顺进行监测是轨道几何测量领域的难点。分析两类惯性基准动态检测方法的测量误差来源,认为转向架与轨道间的“冲角”是造成长波不平顺测量精度损失的重要因素;为此,重新设计检测系统硬件结构,引入点头陀螺仪传感器和测距组件,在轨道平面建立“短弦”测量模型,推导基于误差状态扩展卡尔曼滤波估计的俯仰轨道倾角测量算法;通过补偿滤波与空间域积分等信号处理方法,计算长波高低轨道不平顺。现场试验表明：该方法有效复原7～200 m以内的长波高低不平顺;当截止波长为200 m时,相比传统的惯性基准法,平均精度增加了81%～88%,且受检测速度影响小;统计系统重复检测误差的95%分位数在1.5 mm以内,在大跨度桥梁形变与路基沉降监测等领域具有较好的应用前景。