一種用軸箱振動、沖擊信息測量軌道波磨的方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于軌道交通軌道檢測技術(shù)領域，具體設及一種用軸箱振動、沖擊信息測 量軌道波磨的方法，主要用于在地鐵等軌道交通車輛運動中通過檢測支承車輪車軸的軸箱 之振動加速度、沖擊信息，實時測量軌道波磨的波長、波深。
【背景技術(shù)】
[0002] 軌道波磨是軌道表面波浪形狀的不平順現(xiàn)象，是軌道傷損的一種形式。軌道波磨 對輪軌關(guān)系、列車走行部故障均會產(chǎn)生極大的影響，造成的危害有：一是安全隱患，比如車 輛通過波磨波峰、跌落波谷時產(chǎn)生強烈的振動，不僅使軌道的波磨擴展，使車輪、車輛和鋼 軌相關(guān)各部件的工作狀態(tài)惡化，加速轉(zhuǎn)向架等相關(guān)部件的機械損傷，增加列車運行時出軌 風險和日常養(yǎng)護維修成本，而且導致車軸斷裂、支架固定螺栓斷裂、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架裂紋等走行 部部件故障；二是噪聲污染，車輛通過波磨區(qū)間時，會發(fā)出嘯叫聲，是軌道交通噪聲的主要 來源，嚴重影響乘客的舒適度；更為嚴重的是，鋼軌波磨發(fā)展到一定程度，隱含著導致車輛 脫軌、翻車等重大事故的危險。
[0003] 基于上述原因，我國各大城市地鐵公司制定定期軌道打磨計劃，W此減小波磨對 車輛的影響，減少輪軌的異常磨損，減少列車運行噪音和提高運行穩(wěn)定性。為了確定軌道波 磨發(fā)生的區(qū)間，需要對軌道波磨及時進行測量、評價。
[0004] 目前，對軌道波磨的關(guān)注主要了解兩個參數(shù)：波長和波深。列車通過波長和波深不 同的軌道時，相應產(chǎn)生的振動和沖擊不同，對車輛的損傷程度也不同。波長和波深綜合反映 了波磨的輕重程度。相關(guān)資料顯示：當波磨的波深達到0. 5mm，波長為0. 3m時，車速60km/ h左右，軌道軌面所承受的動載荷將增大為靜載荷的151%，由此造成鋼軌使用壽命縮短 50 %~75% ;而且由波磨引起的輪軌振動還導致車輛部件加速損壞。
[0005] 早期對軌道波磨的測量，主要采用波磨測尺和波磨小推車，主要依靠人工操作實 施。后期則發(fā)展了 "軌檢車"。
[0006] 波磨測尺主要采用靜態(tài)逐點手工測量，測量長度一般為1~1. 2m，可對鋼軌縱向 長度0. 8~Im范圍內(nèi)的波磨進行測量，波長可測范圍有限，運種方法檢測效率十分低下，往 往要波磨形成并發(fā)展至很嚴重時才能被地鐵工務人員所發(fā)現(xiàn)。據(jù)相關(guān)報道可知，由于鋼軌 打磨車的每次打磨能力是0. 1~0.2mm。當工務人員發(fā)現(xiàn)波磨軌道時，很可能波磨情況已經(jīng) 較為嚴重，需要對其進行多次打磨，因此打磨成本高昂。同時，打磨不到位，軌道波磨在沒有 及時被消除的情況下繼續(xù)投入使用，導致波磨繼續(xù)蔓延，最終只能換軌，造成極大的成本消 耗。
[0007] 波磨小推車可用于鋼軌長距離連續(xù)測量，擴大了可測波長范圍，相對于純手工測 量的波磨測尺方式，使用較方便，測量效率較高。但運種測量方式因測量車行進速度很慢， 不能在地鐵正常營運時進行，作業(yè)時間一般安排在完成當日運營任務、待車輛全部離線入 庫后，在午夜至凌晨的短暫期間作業(yè)，由于監(jiān)測里程長、任務量大，必須增加監(jiān)測裝備和人 力投入。
[0008] 隨著近十多年來鐵路運輸車輛的六次提速，鐵路建設和運營里程的快速擴展，和 城市軌道交通的快速發(fā)展，鋼軌波磨測量的重要性日趨突出，對鋼軌波磨潛在的安全隱患 的防范迫不及待。因此，開發(fā)自動化程度高的、對鋼軌波磨可進行動態(tài)在線檢測的技術(shù)，代 表了該領域技術(shù)發(fā)展的主要趨勢，紛紛研究各種軌檢車技術(shù)方案。其中，典型方案發(fā)表在 《中國鐵道科學》2002年06期，作者劉伶萍等：《鋼軌波浪磨耗檢測系統(tǒng)的研究開發(fā)》，公開 了一種安裝在軌檢車上，對鋼軌波浪磨進行動態(tài)在線檢測的裝置。
[0009] 劉伶萍等在《鋼軌波浪磨耗檢測系統(tǒng)的研究開發(fā)》公開運種軌檢車進行動態(tài)在線 檢測技術(shù)方案，自動化程度高，可W大幅度減輕過去的人工方式的勞動強度，提高測量效 率，在鋼軌波磨檢測工作中可發(fā)揮很好的作用。只是，運種軌檢車的技術(shù)方案，其局限性和 缺陷也十分明顯。例如，因為軌檢車檢測車速低于鐵路的常規(guī)運行車速，其工作不能與運營 車輛統(tǒng)一調(diào)度，而必須調(diào)度安排專口的軌檢車波磨檢測時段，因而工作過程影響鐵路的正 常營運而不容頻繁使用；因而也不能具備運營時間實時檢測波磨狀態(tài)及對車輛的影響；特 別是軌道波磨一旦發(fā)生，由于車輛多而密集，軌道波磨發(fā)展很快，軌檢車滯后的檢測，造成 非實時性、不適應性等很大矛盾。同時，在測量原理上，該方案采用慣性法測量原理，對軸箱 加速度信號進行等距離采樣、顯示和存儲，然后經(jīng)過數(shù)字處理輸出代表鋼軌波磨幅值的位 移量或標準差。運種慣性法、或者慣性基準法測量原理，其測量精度不能保證，由于加速度 是與軌檢車車速相關(guān)的，軌檢車車速達不到運營時的速度，加速度信號微弱，信噪比低，積 分運算低頻信號容易引起積分飽和，是一種有待改進的測量方式。而近年來在鐵路、軌道 車輛、風機安全檢測技術(shù)方面，采用廣義共振、共振解調(diào)、頻譜分析技術(shù)，代表了未來發(fā)展方 向。
[0010] 因此，開發(fā)一種在結(jié)構(gòu)上能夠適應高速運營車輛工作狀態(tài)要求、可W直接安裝在 運營車輛上，并且采用先進的廣義共振、共振解調(diào)、頻譜分析技術(shù)的進行軌道波磨診斷的一 種鋼軌波磨實時檢測系統(tǒng)，就可W克服上述方法的缺陷，開創(chuàng)性地在運營車輛實際運營運 行的狀態(tài)下，對軌道波磨參數(shù)進行實時監(jiān)測，做到運營車輛在第一時間發(fā)現(xiàn)鋼軌波磨問題、 第一時間判別嚴重程度、第一時間作出采取安全措施的果斷決定，運對于防止鋼軌波磨的 惡化、杜絕鐵路和軌道交通因為鋼軌波磨的嚴重造成脫軌、翻車等等嚴重事故的發(fā)生，具有 非常重要的作用。
[0011] 為適應地鐵和城市軌道交通快速發(fā)展，特提出一種用軸箱振動、沖擊信息測量軌 道波磨的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可W大大減少人工工作量、也不需要工 務人員夜間進行檢測作業(yè)、適應于車輛正常運行時自動進行的，采用軸箱振動、沖擊信息測 量軌道波磨的方法。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)方案是如下實現(xiàn)的：一種用軸箱振動、沖擊信息測量軌道波磨的方 法，其振動、沖擊信息獲取裝置含有安裝在運營車輛輪對軸上的轉(zhuǎn)速傳感器S，安裝在輪對 軸兩端軸箱軸承座上的振動沖擊檢測傳感器A1、振動沖擊檢測傳感器A2,安裝在車上的在 線監(jiān)控裝置JKQW及接收在線監(jiān)控裝置JKQ下載數(shù)據(jù)并進行繼續(xù)分析的波磨地面分析系統(tǒng) DMXT，所述轉(zhuǎn)速傳感器S、振動沖擊檢測傳感器A1、振動沖擊檢測傳感器A2與在線監(jiān)控裝置 JKQ相連：振動沖擊檢測傳感器Al、振動沖擊檢測傳感器A2的輸出信號均接到在線監(jiān)控裝 置JKQ的振動監(jiān)測通道和基于廣義共振的測量原理的共振解調(diào)通道，轉(zhuǎn)速傳感器S的輸出 信號接到在線監(jiān)控裝置JKQ的轉(zhuǎn)速通道；在線監(jiān)控裝置JKQ用轉(zhuǎn)速傳感器S的或經(jīng)處理得 到的車輪每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的N(優(yōu)選值為300-500,更優(yōu)選值為400)個均布的脈沖控制，采集 振動沖擊檢測傳感器A1、振動沖擊檢測傳感器A2的振動加速度信號al、a2和沖擊cl、c2 信號經(jīng)過在線監(jiān)控裝置JKQ基于廣義共振的測量原理變換得到的共振解調(diào)信號gl、g2,由 在線監(jiān)控裝置JKQ對波磨振動加速度信號al、a2,共振解調(diào)信號gl、g2及轉(zhuǎn)速脈沖信號用 波磨波深、波長振動識別方法和波磨波長沖擊識別方法進行軌道波磨信息車載式測量的實 時診斷、分析、決策；或?qū)⒃诰€監(jiān)控裝置JKQ采集的波磨振動信號al、a2,共振解調(diào)信號gl、 g2及轉(zhuǎn)速脈沖信號數(shù)據(jù)下載到波磨地面分析系統(tǒng)DMXT，由波磨地面分析系統(tǒng)DMXT對波磨 振動加速度信號al、a2,共振解調(diào)信號gl、g2及轉(zhuǎn)速脈沖信號用波磨波深、波長振動識別方 法和波磨波長沖擊識別方法進行軌道波磨信息離線式診斷、分析、決策、報警。
[0014] 進一步，波磨波深、波長振動識別方法是：將轉(zhuǎn)速跟蹤并行采樣方式下，從軸箱振 動沖擊檢測傳感器A1測得并經(jīng)振動監(jiān)測通道處理、輸出的振動加速度al，從軸箱振動沖擊 檢測傳感器A2測得并經(jīng)振動監(jiān)測通道處理、輸出的振動加速度曰2,統(tǒng)一定義為振動加速度 a.。;參照轉(zhuǎn)速通道輸出不同時間t的轉(zhuǎn)速頻率化(t)，將瞬時t的aJ直aW(t)進行重積分 處理得到振幅x，,(t)