轨道检测新增项目介绍

轨道检测新增项目介绍铁道部基础设施检测中心轨检车检测设备结构图检测坐标系的定义轨检车检测项目正号定义•轨检车正向：检测梁位于轨检车二位端，定义二位端至一位端方向为轨检车正向，轨检车行使方向与轨检车正向一致时为正向检测，反之为反向检测。•轨距（偏差）正负：实际轨距大于标准轨距时轨距偏差为正，反之为负；•高低正负：高低向上为正，向下为负；•轨向正负：顺轨检车正向，轨向向左为正，向右为负；•水平正负：顺轨检车正向，左轨高为正，反之为负；•曲率正负：顺轨检车正向，右拐曲线曲率为正，左拐曲线曲率为负；•车体水平加速度：平行车体地板，垂直于轨道方向，顺轨检车正向，向左为正；•车体垂向加速度：垂直于车体地板，向上为正。轨距•轨距定义为左右两根钢轨顶面以下16mm点之间的最短距离.•在激光断面测量系统中是通过计算左右钢轨顶面各点中具有最大的Y值点以下16mm处间的距离获得的.•目前要求新引进轨道检测系统检测左右两根钢轨顶面以下16mm点之间的最短距离.轨距变化率•只要满足列车通过条件连续不变轨距小轨距有利车辆动力性能。轨距检测受标定误差影响，常产生检测系统误差。•由相隔2.5m的两点实际测量的轨距差除以2.5m得到。•选择2.5m主要考虑车辆轴距和滤波。•轨距变化率直接影响轮轨接触几何，危机行车安全和舒适性。日本轨距和轨距变化率标准超高和水平测量方法•通过测量轨道平面相对于水平面的倾角计算。该倾角等于检测梁的倾角与梁相对于轨道平面倾角之差，即：•检测梁的倾角可由测滚陀螺和倾角仪（水平加速度）可计算得到。•梁相对于轨道平面倾角由激光摄像系统计算得到。GRLbt曲率测量方法•曲率是以列车走行的单位距离轨道的方向角的变化表示。即：•由摇头陀螺陀螺可以测量摇头速率vvdsddsdtdtddsdZbbb1dtdbz曲率变化率•目前轨检车是由相隔18m的两点实际测量的曲率差除以18m计算得到。•选择18m主要考虑车辆定距和滤波。•曲率可以通过测量20m正矢得到，简化近似公式为：•，C为曲率(1/m)，δ为20m正矢(mm)。•曲率变化率静态测量时，基长取20m，则曲率变化率为:•。即弦长20m正矢变化为1mm时，曲率变化率为。•这只是简单计算，还要做些数据处理，消除测量误差和不需要的成分。•曲率变化率主要考虑直线段长波长轨向和曲线段曲线不圆顺，是舒适性控制指标。δC＝－5102620,10CR610横向（水平）加速度变化率•由相隔18m的两点实际测量的横向加速度差除以18m走行时间。•选择18m主要考虑车辆定距和滤波。•是舒适性控制指标。(1.5~70m)长波高低和轨向不平顺•1.5~70m是长波高低和轨向不平顺随机信号所包含的波长范围。•以往轨检车检测输出和评价的高低和轨向波长范围是1.5~42m。•对于160km/h以下线路1.5~42m波长范围的高低和轨向不平顺足以反映影响行车安全和舒适性。•但160km/h以上是1.5~42m波长范围的高低和轨向不平顺主要反映影响行车安全，考虑舒适性必须而且重点考虑1.5~70m波长范围的高低和轨向不平顺。曲率变化、长波长轨向、横向加速度对应关系路桥过渡段长波长高低不平顺与垂向加速度欧洲300km/h轨道几何标准轮轨作用力检测项目及技术指标•左右轮轨垂向力：压为正•左右轮轨横向力：向外为正•左右轮轨脱轨系数：轮轨横向力与轮轨垂向力之比•左右轮轨减载率：轮轨垂向力相对于静轮载变化与静轮载之比•轮轴力：左右轮轨横向力代数差。轮轨垂向力测量原理辐板内侧辐板外侧垂直桥输出波形及处理•车轮旋转一周，两个电桥VA和VB电桥输出两个周期类似于三角波的曲线。•修正后的叠加输出波形与垂直荷载成正比，且与角度位置无关，实现垂直力的连续测量。轮轨横向力测量原理•在车轮辐板内侧面，选择适当的位置布置16个应变片，组成两个全桥LA、LB，每个电桥由内侧8个应变片组成（2片/桥臂）。电桥LB的形式与LA相同。横向力桥输出波形及处理车轮旋转一周，两个电桥各输出一个周期的正弦波而波形相位差为90°。将两个水平桥输出值分别平方求和再开方，即可得到一个与水平力Q成正比，与角度位置无关的值，实现水平力的连续测量轮轨力评价指标项目安全标准指标脱轨系数Q/PQ/P≤0.80轮重减载率ΔP/P准静态ΔP/P≤0.65动态ΔP/P≤0.80轮轴横向力(kN)H≤0.85(10+P/3)轮轨力超标产生的原因•曲线地段，导向、未平衡加速度；•道岔区，导向、轨道几何病害、轮轨接触几何病害；•过渡段，轨道刚度不均匀、轨道几何病害；•钢轨病害，擦伤、接头、波磨、钢轨弯曲等。0.000010.00010.0010.010.111010010000.0010.010.11空间频率(1/m)谱密度PSD(mm^2/(1/m))2006.08.11下行2006.08.11上行2007.06.25下行2007.06.25上行0.000010.00010.0010.010.111010010000.0010.010.11空间频率(1/m)谱密度PSD(mm^2/(1/m))2006.08.11下行2006.08.11上行2007.06.25下行2007.06.25上行复合不平顺•复合不平顺由轨向不平顺和水平不平顺复合而成，复合不平顺是派生项目。•当轨向不平顺引起的车辆横向力和水平不平顺引起的车辆横向力作用方向相同时，对列车运行安全极不利。•复合不平顺的计算如下：复合不平顺＝∣X-1.5Y∣式中:X为轨向不平顺值；Y为水平不平顺值。水平为正，轨向为负，不利情况未平衡超高计算方法P：车体的重力；Q：轨道反力；Fn：向心力；S：两钢轨中心线距离；h。：外轨超高。ShPFn0RVgRSvh2208.11hRVhgRSvhhh2208.11未平衡加速度及其变化率15001500222ghyvghCvSghRva•C为曲率，右向曲线为正。•超高h，左高为正。•未平衡加速度变化率包括曲率变化和超高（水平）变化两部分。超高变化好控制，曲率变化难控制。曲率变化通过正矢差控制。•每15mm未被平衡超高可引起0.01g加速度。•未平衡加速度也可以表示为轨向和超高（水平）的函数。与复合不平顺有类似关系。但曲率可以考虑更长波长轨向的影响。•未平衡加速度会引起旅客不舒适和对轨道破坏。yyyC5.12)1(影响舒适性的振动因素舒适性评价方法中国采用幅值评价，车体垂向加速度采用20Hz低通虑波，车体横向加速度采用10Hz低通虑波。轨道状态新的评价方法（1）•随着高速和客运专线线路设备、养护维修水平逐步提高，目前轨道状态评价方法幅值评价和TQI均值评价方法将很难辨识轨道中存在病害和轨道状态变化规律。怎样正确评价和发现轨道病害是目前和以后急需解决的问题。•轨道不平顺谱能真正反映轨道不平顺幅频特性以利于评价轨道状态。0.000010.00010.0010.010.11101001000100000.0010.010.11空间频率(1/m)谱密度PSD(mm^2/(1/m))中国德国低干扰谱德国高干扰谱0.00010.0010.010.11101001000100001000000.0010.010.11空间频率(1/m)谱密度PSD(mm^2/(1/m))中国德国低干扰谱德国高干扰谱轨道状态新的评价方法（2）•随着列车速度提高，几个幅值较小的单项不平顺组合也可能是病害，组合不平顺很难用简单公式计算评价，采用车辆动态响应（车辆加速度和轮轨作用力）辅助评价轨道状态是目前国内外常用的方法。但实测车辆动态响应易受到车辆性能和检测速度影响检测结果重复性差。•通过动力学仿真分析、系统识别和预测方法计算车辆动力响应评价轨道状态是目前新的潮流。TheEnd