[发明专利]区分轨道波磨及车轮多边形磨耗的识别方法与测量方法

说明书

本发明公开了区分轨道波磨及车轮多边形磨耗的识别方法与测量方法，应用在轨道交通轨道检测技术领域，可用于地铁以及高速列车，对列车的加速度、位移等参数进行采集，通过获得轴箱振动加速度转换为时频图，通过时频图的横向条带分布，区分轨道波磨与车轮多边形磨耗，通过车体振动加速度、车体轴箱相对位移和轴箱加速度来测量波磨波长与波深；能够精确识别轨道波磨和车轮多边形磨耗，判断车轮多边形损伤类型以及测量轨道波磨的波长和波深，进而对列车和轨道进行维护保养，避免造成恶劣后果，实用价值高。

技术领域

本发明涉及轨道交通的轨道检测技术领域，特别涉及区分轨道波磨及车轮多边形磨耗的识别方法与测量方法。

背景技术

车轮多边形磨耗是指轨道列车的车轮在运用一段时间后会因牵引制动、滚动接触和轮轨共振等因素的影响而产生磨耗，并不再保持理想圆形，产生周向不均匀磨耗的现象。车轮多边形损伤类型是车轮多边形磨耗中比较关心的一个指标，可以通过车轮多边形阶次n(或车轮多边形边数)来描述。

车轮多边形磨耗深度达到某一阶段后，会导致轮轨之间产生高频冲击振动，引起列车及轨道强烈的振动和巨大的噪声，乘坐舒适性、运行平稳性和安全性急剧下降。

然而，车轮多边形磨耗难以通过直接观察发现，往往是列车检修时发现轴箱连接螺栓或者轴箱端盖脱落，以及其他部件发生疲劳破坏，车轮多边形磨耗才能引起列车检修员和研究人员的注意。1998年德国ICE型高速列车发生脱轨事故，最终调查报告显示正是由于车轮多边形引起轮箍疲劳破坏而导致脱轨。因此，及时检测车轮多边形磨耗，并根据检测结果和安全标准及时对车轮进行维护，可以保障列车运行平稳性和安全性。

轨道波浪型磨耗(简为“波磨”)是指轨道投入使用后，轨顶沿纵向表面出现的有一定规律性的波形不平顺现象，是轨道损伤的一种主要形式。轨道波磨造成的危害主要有：

1)列车通过波磨地段时，轮对、转向架以及整个车体都会发生剧烈的振动，振动不仅影响乘坐舒适性，同时极大地缩短了列车结构和零部件的使用寿命，增加养护维修费用。

2)如果轨道波磨严重，列车通过时易产生较大冲击力，可能引起列车减载脱轨、车轴断裂等行车安全事故。

3)列车通过波磨轨道时所发出的啸叫声会造成极大的噪声污染。

波长和波深是反映波磨严重程度的两个参数，波长是两个相邻波峰之间的水平距离，波深是相邻的波峰和波谷之间的垂直距离。波磨的形成与轮轨系统的某一阶振动有关，一旦某处波磨形成，波深逐渐加大，波长基本固定，波磨区域沿轨道不断向前拓展。

如今，在国内，不管是近年来发展迅猛的高速铁路，还是城市地铁，轻轨等轨道交通领域，波磨问题都已出现，并且愈发严重。考虑到波磨的危害和不可避免性，铁路和城市轨道部门需要快速、准确地获取轨道的波磨信息，包括轨道波磨的波长和波深以及波磨出现的区段，为检修、打磨轨道提供可靠依据。若轨道出现波磨，被波磨检测装置发现后，需要及时进行打磨处理；若打磨不到位，轨道的波磨便没有被完全消除，那么波磨情况会进一步加剧，最终导致只能换轨处理。所以检测方要做到尽早发现，尽早处理。

现有技术仅仅是针对轨道波磨或车轮多边形磨耗单一问题进行分析处理，并没有将两者结合，但实际上，因为城市轨道交通列车的运行环境十分复杂、恶劣，高速列车的运营速度快、里程长，轨道和列车上发生的故障常以多种形式存在，轨道波磨和车轮多边形磨耗常常同时发生。在这种情况下，单一的轨道波磨或车轮多边形磨耗检测不能准确识别两类磨耗，得到的结果不能真实反应轨道和列车的完整状态，从而不能提出最好的维护保养方案，一旦错过了最佳的维保时机，两类磨耗程度将愈发严重，造成重新更换车轮及轨道的恶劣后果，带来极大的经济损失。

发明内容