城市軌道交通鋼軌病害檢測與識別研究.pdf

1、鋼軌是軌道的重要組成部件，它與列車車輪有著直接的接觸，為車輪的滾動提供了平順、連續(xù)的軌面。但隨著列車運營年限的增加和運營負載的增大，鋼軌會產(chǎn)生各種病害問題，如波浪形磨耗、核傷、剝離掉塊、軌頭壓漬、軌縫低接頭以及焊縫病害等，這些病害的檢測對于提高車輛運營安全具有重要意義。本文重點研究鋼軌波浪形磨耗、軌縫低接頭以及高低焊縫等病害的檢測與識別，針對以上問題，本文利用SIMPACK軟件搭建了車輛-軌道動力學模型，模擬了鋼軌波浪形磨耗、軌縫低接頭

2、以及高低焊縫等病害，并將擬合的病害分別導入所建的整車動力學模型，應用經(jīng)典的時頻域分析、小波分析以及希爾伯特黃變換分別對基于各種病害的轉(zhuǎn)向架加速度信號進行分析并提取出各種病害的特征，從而實現(xiàn)病害的位置檢測以及病害類型的識別，證明了利用車輛轉(zhuǎn)向架加速度信號進行鋼軌病害檢測與識別的有效性;最后分析了上海地鐵1號線的實際運營數(shù)據(jù)，檢測并識別出了波浪形磨耗、軌縫低接頭等病害，驗證了該方法的可行性及可靠性，這對實現(xiàn)鋼軌病害的在途監(jiān)測及病害類型的識別

3、具有重要的意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴探究了鋼軌波浪形磨耗、軌縫低接頭以及焊縫病害等典型傷損的產(chǎn)生機理及其嚴重的危害性，建立了各傷損的幾何輪廓擬合模型。⑵研究了國內(nèi)外現(xiàn)有的關于鋼軌波浪形磨耗、軌縫低接頭以及高低焊縫等病害的檢測方法以及相應的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。⑶利用SIMPACK軟件設計和搭建了包含各種病害的車輛-軌道動力學仿真模型，具體包括城軌車輛仿真模型的搭建、輪軌接觸模型的搭建以及各種病害的擬合仿真，并采集其前轉(zhuǎn)向架振動加速

4、度數(shù)據(jù)。⑷采用經(jīng)典的時頻分析、小波分析（小波包分解和連續(xù)小波變換）和希爾伯特黃變換等分析方法，分別對基于正常狀態(tài)、波浪形磨耗狀態(tài)、軌縫低接頭狀態(tài)以及高低焊縫狀態(tài)的檢測信號進行分析及對比，并提取出各種病害的時頻特征及固有振動波形，證明了基于運營車輛轉(zhuǎn)向架加速度信號進行鋼軌病害檢測與識別的有效性。⑸分析了上海地鐵1號線上海南站至錦江樂園站0117車的兩次實際運營數(shù)據(jù)，從中檢測并識別出了波浪形磨耗、核傷和軌縫低接頭等病害，再次驗證了利用SIM