[发明专利]一种无砟轨道弹性扣件损伤识别方法

说明书

本发明属于无砟轨道检测领域，并具体公开了一种无砟轨道弹性扣件损伤识别方法。该方法具体包括：建立无损有限元模型并优化，确定弹性扣件的无损刚度系数；测得实际激励力数据和实际加速度时程数据；将实际激励力数据代入无损有限元模型中，获得模拟加速度时程数据；根据实际加速度时程数据和模拟加速度时程数据，利用MCMC法计算各个弹性扣件的实际刚度系数；判断实际刚度系数与无损刚度系数的比值是否为1，若是，则该弹性扣件没有损坏，若否，则该弹性扣件发生损坏。本发明在测试时能够消除不确定因素的影响，仅考虑弹性扣件的损伤情况，从而有效提高无砟轨道弹性扣件损伤识别的精确度。

技术领域

本发明属于无砟轨道检测领域，更具体地，涉及一种无砟轨道弹性扣件损伤识别方法。

背景技术

国内外的高速铁路轨道结构主要采用两种形式：有砟轨道与无砟轨道。其中高速铁路无砟轨道结构，由于其良好的整体性能，营运时极高的平顺性和稳定性，已逐步在高速铁路轨道结构中得到广泛应用。

在高速铁路无砟轨道结构中，弹性扣件连接钢轨和轨道板，起到固定钢轨的作用，是轨道结构中的重要组成部分。随着列车高速重载化的发展趋势，轨道结构的轨下基础将受到很大的冲击和振动，导致弹性扣件产生不同程度的损伤甚至松脱。扣件松脱会加剧车辆和钢轨的振动，改变车辆-轨道耦合系统的动力学性能，极大地影响列车运营的舒适性和安全性，特别是列车行驶时速高达300km/h。因此，对扣件损伤进行识别并及时的进行维护显得尤为重要。

目前，在许多城市的铁路实际运营中，铁路结构损坏的检测通常依赖于目视检查。对弹性扣件的检测主要依靠人工沿着线路进行排查，这样传统的人工巡检方法效率较低，并且工作时间受天窗时间的限制，而且现有扣件损伤检测技术存在一定的缺陷，该方法只能检测扣件的外观状态，即是否缺失和断裂，无法同时精确地识别出损伤位置和程度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无砟轨道弹性扣件损伤识别方法，其中结合实际激励力数据和无损有限元模型，能够消除不确定因素的影响，准确识别弹性扣件的损伤位置和损伤程度，因而尤其适用于无砟轨道的检测。

为实现上述目的，本发明提出了一种无砟轨道弹性扣件损伤识别方法，该方法包括如下步骤：

S1针对无损状态下的无砟轨道建立无损有限元模型并优化，然后确定弹性扣件的无损刚度系数；

S2对待测无砟轨道施加激励，测得实际激励力数据和各数据采集点的实际加速度时程数据；

S3将所述实际激励力数据代入所述无损有限元模型中，获得模拟加速度时程数据；

S4根据所述步骤S2获得的实际加速度时程数据和所述步骤S3获得的模拟加速度时程数据，利用MCMC方法计算各个所述弹性扣件的实际刚度系数；

S5判断各个所述弹性扣件的实际刚度系数与无损刚度系数的比值是否为1，若是，则该弹性扣件没有损坏，若否，则该弹性扣件发生损坏。

作为进一步优选地，所述步骤S1包括如下子步骤：

S11在无损状态下对无砟轨道施加激励，获得无损激励力数据和各数据采集点的无损加速度时程数据；

S12针对无损状态下的无砟轨道建立无损有限元模型；

S13将所述步骤S11获得的无损激励力数据代入所述无损有限元模型中获得模拟加速度时程数据；

S14将所述模拟加速度时程数据与所述子步骤S11获得的无损加速度时程数据进行比较，判断误差是否在预设范围内，若是，则直接转入所述子步骤S15，若否，则修正所述无损有限元模型，直至所述模拟加速度时程数据与所述无损加速度时程数据的误差在预设范围内，然后转入所述步骤S15；

S15根据所述步骤S11获得的无损加速度时程数据确定所述弹性扣件的无损刚度系数。