[发明专利]一种用轴箱振动、冲击信息测量轨道波磨的方法

说明书

技术领域

本发明属于轨道交通轨道检测技术领域，具体涉及一种用轴箱振动、冲击信息测量轨道波磨的方法，主要用于在地铁等轨道交通车辆运动中通过检测支承车轮车轴的轴箱之振动加速度、冲击信息，实时测量轨道波磨的波长、波深。

背景技术

轨道波磨是轨道表面波浪形状的不平顺现象，是轨道伤损的一种形式。轨道波磨对轮轨关系、列车走行部故障均会产生极大的影响，造成的危害有：一是安全隐患，比如车辆通过波磨波峰、跌落波谷时产生强烈的振动，不仅使轨道的波磨扩展，使车轮、车辆和钢轨相关各部件的工作状态恶化，加速转向架等相关部件的机械损伤，增加列车运行时出轨风险和日常养护维修成本，而且导致车轴断裂、支架固定螺栓断裂、转向架构架裂纹等走行部部件故障；二是噪声污染，车辆通过波磨区间时，会发出啸叫声，是轨道交通噪声的主要来源，严重影响乘客的舒适度；更为严重的是，钢轨波磨发展到一定程度，隐含着导致车辆脱轨、翻车等重大事故的危险。

基于上述原因，我国各大城市地铁公司制定定期轨道打磨计划，以此减小波磨对车辆的影响，减少轮轨的异常磨损，减少列车运行噪音和提高运行稳定性。为了确定轨道波磨发生的区间，需要对轨道波磨及时进行测量、评价。

目前，对轨道波磨的关注主要了解两个参数：波长和波深。列车通过波长和波深不同的轨道时，相应产生的振动和冲击不同，对车辆的损伤程度也不同。波长和波深综合反映了波磨的轻重程度。相关资料显示：当波磨的波深达到0.5mm，波长为0.3m时，车速60km/h左右，轨道轨面所承受的动载荷将增大为静载荷的151％，由此造成钢轨使用寿命缩短50％～75％；而且由波磨引起的轮轨振动还导致车辆部件加速损坏。

早期对轨道波磨的测量，主要采用波磨测尺和波磨小推车，主要依靠人工操作实施。后期则发展了“轨检车”。

波磨测尺主要采用静态逐点手工测量，测量长度一般为1～1.2m，可对钢轨纵向长度0.8～1m范围内的波磨进行测量，波长可测范围有限，这种方法检测效率十分低下，往往要波磨形成并发展至很严重时才能被地铁工务人员所发现。据相关报道可知，由于钢轨打磨车的每次打磨能力是0.1～0.2mm。当工务人员发现波磨轨道时，很可能波磨情况已经较为严重，需要对其进行多次打磨，因此打磨成本高昂。同时，打磨不到位，轨道波磨在没有及时被消除的情况下继续投入使用，导致波磨继续蔓延，最终只能换轨，造成极大的成本消耗。

波磨小推车可用于钢轨长距离连续测量，扩大了可测波长范围，相对于纯手工测量的波磨测尺方式，使用较方便，测量效率较高。但这种测量方式因测量车行进速度很慢，不能在地铁正常营运时进行，作业时间一般安排在完成当日运营任务、待车辆全部离线入库后，在午夜至凌晨的短暂期间作业，由于监测里程长、任务量大，必须增加监测装备和人力投入。

随着近十多年来铁路运输车辆的六次提速，铁路建设和运营里程的快速扩展，和城市轨道交通的快速发展，钢轨波磨测量的重要性日趋突出，对钢轨波磨潜在的安全隐患的防范迫不及待。因此，开发自动化程度高的、对钢轨波磨可进行动态在线检测的技术，代表了该领域技术发展的主要趋势，纷纷研究各种轨检车技术方案。其中，典型方案发表在《中国铁道科学》2002年06期，作者刘伶萍等：《钢轨波浪磨耗检测系统的研究开发》，公开了一种安装在轨检车上，对钢轨波浪磨进行动态在线检测的装置。

刘伶萍等在《钢轨波浪磨耗检测系统的研究开发》公开这种轨检车进行动态在线检测技术方案，自动化程度高，可以大幅度减轻过去的人工方式的劳动强度，提高测量效率，在钢轨波磨检测工作中可发挥很好的作用。只是，这种轨检车的技术方案，其局限性和缺陷也十分明显。例如，因为轨检车检测车速低于铁路的常规运行车速，其工作不能与运营车辆统一调度，而必须调度安排专门的轨检车波磨检测时段，因而工作过程影响铁路的正常营运而不容频繁使用；因而也不能具备运营时间实时检测波磨状态及对车辆的影响；特别是轨道波磨一旦发生，由于车辆多而密集，轨道波磨发展很快，轨检车滞后的检测，造成非实时性、不适应性等很大矛盾。同时，在测量原理上，该方案采用惯性法测量原理，对轴箱加速度信号进行等距离采样、显示和存储，然后经过数字处理输出代表钢轨波磨幅值的位移量或标准差。这种惯性法、或者惯性基准法测量原理，其测量精度不能保证，由于加速度是与轨检车车速相关的，轨检车车速达不到运营时的速度，加速度信号微弱，信噪比低，积分运算低频信号容易引起积分饱和，是一种有待改进的测量方式。而近年来在铁路、轨道车辆、风机安全检测技术方面，采用广义共振、共振解调、频谱分析技术，代表了未来发展方向。