基于共振解调技术的高速铁路焊接接头状态评判方法

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基于振动响应的高速铁路钢轨波磨快速检测方法

基于振动响应的高速铁路钢轨波磨快速检测方法王林栋【摘要】钢轨波磨可能引起车辆部件持续振动甚至损伤,是我国高铁需要解决的重要问题之一.现有直接测量法因效率低下不能满足长大线路的检测需求,车载测量法的检测精度有待提高,这2种方法均无法有效反映出波磨对车辆部件的不利影响.因此需要一种新的检测方法,以快速发现与车辆部件振动和损伤密切相关的钢轨波磨.通过多次测试我国高铁钢轨波磨并分析轴箱振动特征,提出振动响应快速检测法.该方法能够通过高速列车上的轴箱振动加速度测试数据快速得到钢轨波磨情况和对应里程位置,为钢轨打磨提供依据.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2017(000)007【总页数】6页(P44-49)【关键词】高速铁路;钢轨波磨;快速检测;振动响应【作者】王林栋【作者单位】中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U216.6钢轨波磨是产生轮轨啸叫噪声和接触共振的主要原因之一。

轮轨啸叫经常引起局部噪声超标，接触共振很容易导致车辆部件损伤，以至影响列车安全。

随着我国高速铁路的长期运营，钢轨波磨（见图1）问题越来越受到重视。

经过一百多年的研究，对于钢轨波磨的特征、机理和分类已经比较明确，并逐渐摸索出一些预防和解决的方法。

1993年，Grassie和Kalousek根据经验和大量文献研究结果，按钢轨波磨的波长、机理和轨道类型，将钢轨波磨分为6类：重载波磨（200～300 mm）、轻轨波磨（500～1 500 mm）、弹性轨枕波磨（45～60 mm）、接触疲劳波磨（150～450 mm）、车辙型波磨（50 mm（电车）、150～400 mm）、响轨波磨（25～80 mm）[1]，其中响轨波磨、弹性轨枕波磨等已经在我国多条高速铁路上出现。

佐藤吉彦等评述了世界范围内（特别是日本）钢轨波磨的调查和形成机理等主要研究成果[2]。

谭立成等对大量既有线钢轨波磨现象进行调研，对波磨的形成机理进行初步系统的试验和理论研究[3]。

铁路行业焊接接头多轴疲劳强度评估方法

Internal Combustion Engine &Parts0引言焊接疲劳强度分析方法主要单轴疲劳分析理论发展而来，现有的主要设计标准以及规范文件主要针对单轴疲劳。

高速铁路运输车辆车辆及相关结构主要采用金属结构，设计中采用大量焊接接头。

铁路车辆承受三个方向的疲劳载荷，多轴疲劳强度问题是车辆金属焊接接头面临的主要问题。

国际铁路行业的相关规范与指导文件对多轴疲劳问题给出了相应的试验解决方案。

本文对德国铁路铝合金焊接头疲劳强度评估规范[1]中采用的多轴疲劳评估方法进行介绍与探讨，并给出了在有限元软件中的实现方法。

1利用系数组合法德国铁路规范DVS1608中采用系数组合法对多轴疲劳进行评估。

该规范是针对试验的评估方法，贴片时在焊缝附近采用应变花贴片，得到各工况平行于焊缝的应力σ‖，垂直于焊缝的应力σ⊥，剪应力τ，分别对三个应力采用单轴疲劳评估方法进行评估得到对应的利用系数u ‖，u ⊥和uτ。

计算组合利用系数u c 。

对于每个疲劳工况，有对所有工况中的X i ，有对多轴疲劳的评估准则为同时满足u c 体现了不同方向疲劳载荷互相影响效应。

剪应力疲劳载荷总是产生叠加效应，而平行与垂直于焊缝的两个方向上，疲劳载荷的影响由表示。

2评估方法在有限元软件中的实现在有限元软件中实现以上方法，关键点是合理选取评估位置，以及提取评估位置的相关应力数值。

2.1评估位置的选取国际焊接协会相关文件[2]中对采用热点应力评估方法时，试验点与有限元法评估点的选取做出了介绍。

参考这一方法，有限元法中的评估位置可以按以下方式确定。

试验中，应变片在距离焊缝位置5mm 处进行贴片，应变片有效长度为L ，则试验评估点位置距焊缝距离e 为5mm+L/2。

采用结点应力进行评估时，选取有限元模型中相应位置结点为评估点。

采用单元应力评估时，选取模型中，单元中心位置位于相应位置的单元为评估单元。

当有限元模型建立不包括焊缝，邻近单元不大于15mm 时，直接选取与焊缝相邻的单元应力进行评估，选取简单，指示性强，同时计算偏于保守。

高速铁路共振问题相关标准研究

修和管理水平等因素综合考虑,对地铁车辆的大架修检修作业时间进行适当调整,使设计规模满足实际使用需要,适应地铁车辆维修的要求,节约工程投资,确保行车安全㊂参考文献:[1]　王力.浅谈地铁车辆大㊁架修工艺设计[J].科技资讯,2009(12):6465.[2]　中华人民共和国建设部.GB50157 2003地铁设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.[3]　中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50157 2013地铁设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.[4]　北京市规划委员会.DB 2013城市轨道交通工程设计规范[S].北京:北京市规划委员会,2013.[5]　上海市建设管理委员会.DGJ08 109 2004城市轨道交通设计规范[S].上海:上海市建设管理委员会,2003.[6]　广州市地下铁道总公司技术标准化委员会.Q /GZMTR SJ001 2012广州市轨道交通新线工程设计技术标准[S].广州:广州市地下铁道总公司技术标准化委员会,2012.[7]　成都地铁有限责任公司.QB /CDMC 214-GY02 2016成都地铁车辆检修工艺设计指导意见(试行稿)[S].成都:成都地铁有限责任公司,2016.[8]　中华人民共和国建设部.建标104 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文献标识码:A DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.201710110007Study on Specifications of High Speed Railway ResonanceZHOU Yong⁃zheng(China Railway Economic and Planning Research Institute,Beijing 100038,China)Abstract :As required in specification,resonance should be avoided to ensure the safe and high⁃quality operation of high⁃speed railway.This paper defines four resonance categories,namely vehicle⁃bridgesystem,pantograph⁃catenary system,wheel⁃rail system and components,epitomizes the status quo ofHSR resonance research and the requirements in relevantstandards,andanalyzestheimplementation of these requirements in standard design.The provisions about resonance are muchalike according to the comparison of Chinese high speed railway standards with those abroad.Tests results show that resonance would not occur in vehicle⁃bridge system and pantograph⁃catenary system,nor in wheel⁃rail system and components after proper measures are taken.This paper puts forward some suggestions on further researches such as modifying relevant standards,intensifying basic theoretical research and system supporting research.Key words:High speed railway;Resonance;Comparative analysis;Standard;Standard design; Vehicle⁃bridge;Wheel⁃rail;Pantograph⁃catenary 目前,我国已初步建成世界范围内路网覆盖面积最大㊁科技攻关难题最多㊁地质条件最为复杂的高速铁路路网,通车里程达到2.2万km,建成了较为系统完善的高速铁路技术标准体系㊂高速列车运行时,当激振频率与其作用的结构固有频率接近或相同时,相互间产生的振动即为共振㊂在持续的共振频率作用,而结构的阻力又不足以消耗相互激励的能量时,结构的振动是不稳定的,振动幅度将越来越大,直至损坏㊂1　我国高速铁路共振分类及研究现状高速铁路共振按结构质量㊁作用位置等可分为车桥系统㊁轮轨系统㊁弓网系统及其他部件等几个相对独立的系统,多年来原铁道部及铁路总公司立项开展了多项科研课题,较为全面地研究了高速铁路系统共振相关问题㊂1.1　车桥系统列车移动荷载对桥梁的竖向激振频率f l主要取决于车速v(m/s)和车长L v(m)[1]㊂即:激振频率=速度/车长㊂轴距㊁定距㊁两车相邻转向架的中心距由于重复作用不连续,相对处于次要地位㊂列车以时速250~ 350km运行时,其激振频率的范围为2.20~3.85Hz㊂中国铁道科学研究院依托相关科研,提出了梁体不需进行车桥耦合动力分析的基频限值[2]㊂同时,为确保设计速度范围内动车组的运行品质,高速铁路常用跨度桥梁在动力性能仿真分析时均按照1.2倍设计速度进行,这与欧洲㊁国际铁路联盟做法也是一致的[3,4]㊂1.2　弓网系统影响弓网系统共振的因素主要包括接触网固有频率㊁列车运行速度㊁受电弓数量及间距㊁结构阻尼等㊂通过研究得出:线路最高行车速度应控制在接触线波动传播速度的70%以下,或接触线的波动传播速度不应小于线路最高行车速度的1.4倍[5]㊂上述结论通过了动态仿真评估和1.0~1.1倍线路最高行车速度的动态检测验证㊂1.3　轮轨系统高铁共振在轮轨系统方面主要存在构架横向异常振动㊁车体失稳和车轮多边形等问题㊂其中构架横向报警的主要原因是车轮磨耗与钢轨磨耗造成的轮轨匹配等效锥度过大,通过钢轨打磨[6]㊁优化踏面设计㊁提高车轮镟修质量㊁优化钢轨廓形等措施解决;车体失稳主要由于镟修后车轮与钢轨匹配等效锥度过低或轮轨异常激扰引起,通过轮轨廓形优化㊁动车组悬挂参数优化可以缓解;车轮多边形会引起轮轨间的高频振动,降低动车组部件和轨道构件的寿命,可通过优化镟床镟修工艺㊁提高车轮硬度㊁调整车辆与线路频率区间等措施解决㊂1.4　其他部件京沪高铁㊁京津城际㊁武广高铁等陆续发现300-1型轨道扣件弹条断裂现象[7],通过现场动力学性能测试和分析得出,钢轨波磨和车轮多边形磨耗产生的高频激振频率与弹条的固有频率(500~650Hz)接近,产生共振,弹条出现疲劳伤损甚至断裂㊂针对该问题,一方面通过采取适当措施控制钢轨波磨和动车组车轮多边形磨耗,另一方面调整扣件弹条固有频率,使其远离激振频率,避免产生共振条件㊂2　我国高速铁路建设标准主要规定我国在相关标准编制时,对高速铁路系统耦合振动高度重视,提出了明确要求㊂2.1　‘高速铁路设计规范“(TB10621 2014)[8]第3章总体设计”3.1.4条,高速铁路车㊁线㊁桥(或路基㊁隧道)㊁弓网等基础设计的动力性能,应满足行车安全性和乘坐舒适度的要求㊂第7章桥涵”中,7.3节结构变形㊁变位与自振频率的限值”,明确了桥梁结构动力性能要求㊂第11章电力牵引供电”中,11.5节接触网”明确要求高速接触网的系统设计应进行接触网-受电弓系统的高速运行动态性能的仿真评估”,并提出了具体评估标准㊂2.2　‘高速铁路工程动态验收技术规范“(TB10761 2013)[9]　第3章基本规定”中,规定了要对轨道几何状态㊁车辆动力学响应㊁路基㊁桥梁㊁隧道㊁牵引供电等进行综合检测,验证工程的主要功能和性能是否满足相381第9期周勇政高速铁路共振问题相关标准研究关技术标准和实际运营列车的运行稳定性㊁平稳性要求㊂第6章桥梁”中,明确了桥梁动态验收时的检测参数㊁指标㊁数据处理等要求㊂第8章电力牵引供电”中,8.2节接触网”明确了接触网动态验收时的检测项目㊁指标㊁方法以及数据处理等要求㊂2.3　其他规范[1011]铁路桥涵㊁电力牵引供电等专业设计规范均有类似要求㊂2.4　标准设计(通用参考图)2.4.1　桥梁通用图设计情况时速350km高速铁路常用跨度简支箱梁通用图设计中,预制梁的梁体刚度(梁端转角控制)㊁基频和残余徐变拱度的设计参数与规范参数比值分别为53%㊁101%~108%和59%~62%;现浇梁相应的三者比值分别为70%㊁106%~114%和71%~73%㊂即与梁体刚度㊁残余徐变上拱限值相比,梁体基频限值控制梁体的设计[12],即:梁体基频限值为控制指标㊂目前实际设计中,一般按照最大二期恒载条件下梁体基频与规范值基本相当原则进行考虑[13],各梁型自振频率均满足规范要求,如32m简支箱梁理论计算自振频率为4.78~5.32Hz,大于规范中4.67Hz的要求㊂而工程中由于实际弹性模量均高于理论值,实测梁体结构基频均在6.0Hz以上[14],高于设计值㊂同时,常用跨度简支箱梁设计时,动力检算速度分为250~350km/h和375~420km/h两个速度段,计算用车型包括德国ICE㊁法国TGV㊁日本500系㊁国产高速车,简支箱梁跨中竖㊁横向振动加速度均满足要求,跨中横向振幅均满足桥检规安全限值;在250~ 350km/h范围乘坐舒适度均达到良好以上,在375~ 420km/h范围乘坐舒适度达到合格以上;所有工况的车体加速度均合格[15]㊂2.4.2　接触网通用图设计情况‘时速350km高速铁路接触悬挂安装图(隧道外)“(通化[2016]1302)通用参考图采用全补偿弹性链形悬挂,铜合金接触线张力≥28.5kN,线密度13.5N/m㊂张力30kN的接触线波动传播速度为536.7km/h,列车运行时速350km约为接触线波动传播速度的65.2%<70%,满足规范要求㊂3　国外高速铁路共振研究和标准相关情况通过对国外高速铁路共振研究和标准相关规定的初步调研,可得以下主要结论㊂3.1　车桥方面3.1.1　欧盟规范(EN1991-2:2003)[16]欧盟规范规定了动力分析可按实际运营荷载及相关参数进行,并明确了动力分析的流程㊁检算内容以及不同跨度㊁不同桥梁恒载条件下不需要进行动力检算桥梁的最小基频限值㊂为设计方便,欧盟规范规定了跨度在40m以下的简支梁不需进行动力检算的激振波长v/n o”(v为车速;n o为简支梁竖向自振频率)最大限值㊂3.1.2　德国规范(DS804)[17]德国新版规范DS804在大量车桥动力仿真的基础上,制订了设计查询表格,根据桥梁质量㊁跨度㊁阻尼比㊁运行速度㊁抗弯刚度等选择设计荷载及效应㊂3.1.3　日本规范[18]日本在进行大量的车-线-桥”动力计算分析和试验的基础上,根据不同车辆类型制定了动力系数查询图㊂3.2　弓网方面3.2.1　欧盟规范欧盟及其各国要求按EN50119[19],通过计算机仿真模拟,对高铁弓网系统的动态特性进行评估㊂仿真方法按‘受电弓与接触网间动态交互作用的模拟“EN 50318:2002[20],弓网动态验证则按‘弓网动态检测的要求与评估“EN50317:2012[21]㊂3.2.2　日本规范日本‘接触网与受电弓特性“(铁道综合技术研究所)[22]与欧盟标准相近㊂3.3　轮轨方面构架横向报警㊁车体失稳的根本原因是轮轨接触及轮轨匹配等效锥度的问题㊂轮轨匹配等效锥度作为评价指标可以提高动车组运行的稳定性,国际铁路联盟和欧洲TSI已经制定有等效锥度评判指标,确定了不同速度等级下的等效锥度设计值[23]㊂调研发现,德国ICE系列的车轮镟修周期为30~ 40万km,日本各系列的车轮镟修周期为20~30万km,法国TGV系列的车轮镟修周期为25~35万km,略高于我国15~30万km的车轮镟修周期㊂4　国内外相关标准规定对比4.1　车桥系统方面我国‘高速铁路设计规范“(TB10621 2014)提出了不需进行动力分析的简支梁自振频率限值㊂对于时速350km的32m简支箱梁,自振频率限值为4.67 Hz,而欧盟限值为5.07Hz,日本限值为4.60Hz[2]㊂4.2　弓网系统方面欧盟及其各国㊁日本等接触网-受电弓系统波动481铁道标准设计第62卷传播理论㊁规范与我国类似㊂4.3　轮轨系统方面我国暂无轮轨匹配等效锥度的管理规范㊂5　试验验证在高速铁路开通前的综合试验以及运营过程中,对车和基础设施动力性能进行了验证㊂5.1　车桥系统京沪高速铁路综合试验中,选取成区段等跨布置的简支梁桥,对动力性能控制效果进行了试验验证:(1)高速动车组行车在90孔等跨布置简支梁桥上脱轨系数和轮重减载率无明显变化,平稳性指标为优,如图1㊁图2所示;(2)高速动车组通过第1㊁2㊁3㊁21㊁22㊁23孔32m简支梁桥时的梁体竖向振动响应基本一致㊂试验表明梁体未发生共振现象㊂图1　脱轨系数测试结果图2　轮重减载率测试结果5.2　弓网系统武广等高速铁路综合试验中,对全部正线弓网动态性能均进行了试验验证㊂试验表明性能良好,弓网未发生共振现象㊂5.3　轮轨系统针对部分高铁运营中出现的构架横向变形和车体失稳等情况,研究采取了一系列措施㊂通过武广㊁京津㊁京沪㊁哈大㊁兰新等高速铁路实测,采取措施以后相关问题得到了较好的控制[24]㊂5.4　其他部件2015年8月,贵广高铁钢轨出现波磨现象,部分扣件弹条断裂,测试表明激振频率为488Hz和566Hz㊂同期动车组车轮存在24边形磨耗,时速245km,产生高频激振频率612Hz㊂同区段铺设的WJ-8型扣件,弹条固有频率为700~850Hz,高频激振频率未接近WJ-8型扣件弹条的固有频率,弹条未发生断裂伤损㊂6　结论(1)目前我国高速铁路主要标准对共振相关问题进行了较为详细的规定,试验证明,依照这些规定,我国高速铁路共振系统中,车桥系统和弓网系统均不会产生共振现象,轮轨系统和其他部件在采取相关措施以后,也不会出现共振现象㊂(2)结合国内外高速铁路主要标准中对共振相关问题规定的梳理,对比了各共振系统的主要指标㊂通过对比发现,我国与国外主要共振标准中,车桥系统和弓网系统的有关规定大体相当,在轮轨系统方面我国缺少相关管理标准㊂7　建议通过对我国高速铁路共振问题相关标准的研究,建议如下㊂7.1　标准仍需完善我国已建立基本完善的高速铁路规范标准体系,为高速铁路建设和运营提供了强有力的技术支撑㊂但随着高速铁路的快速发展,发现仍缺少部分标准,如缺少等效锥度的管理规范等㊂7.2　基础理论研究尚需深化高速铁路建设初期,我们就研究了高速铁路系统共振相关问题,但多是在德国㊁日本等国研究成果基础上开展的,基础理论研究仍不足㊂如桥梁设计标准中采用包络的动力系统,而日本采用近似运营列车的N㊁P㊁H活载图式和运营动力系数进行结构的设计,经济性更优㊂国内外高铁接触网共振理论列车运行速度应控制在接触线波动传播速度的70%以下”是基于非主动控制受电弓,采用电脑控制的主动控制受电弓后,对接触线的激振源发生较大变化,需进一步研究㊂7.3　系统配套研究需进一步加强高速铁路建设与运营中,很多研究是针对遇到的问题开展的,系统性的㊁综合性的研究不足㊂如轨道结构及部件预防产生共振的技术措施,包括不同轨道结构㊁动车组的固有振动特性以及轮轨间的固有耦合振动特性,钢轨波磨和动车组车轮多边形磨耗产生的机理等,需系统总结梳理㊂参考文献:[1]　夏禾,张楠.车辆与结构动力相互作用[M].2版.北京:科学出版社,2005.581第9期周勇政高速铁路共振问题相关标准研究[2]　胡所亭,马林,班新林,等.客运专线铁路常用跨度桥梁结构刚度和基频标准研究报告[R].北京:中国铁道科学研究院,2009.[3]　德国标准化研究所.德国工业标准DIN101专业报告-桥梁的荷载[R].柏林:德国标准化研究所,2003.[4]　UIC.UIC774⁃3Track 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(上接第154页)收装置的容量配置,具有一定的可扩展性㊂综上分析,本文研究对再生能馈装置在城市轨道交通供电系统中的优化配置具有一定的参考价值㊂但在实际工程中,对于不同的地铁线路,则应根据自身的特点和具体情况来进行仿真计算分析,容量的选择也要与线路实际运营情况相匹配㊂参考文献:[1]　鲁玉桐,赵小皓,赵叶辉.再生制动能量吸收装置在北京地铁中的应用[J].都市快轨交通,2014,27(4):105108,112.[2]　喻奇.新型轨道交通再生制动能量吸收装置研究[J].城市轨道交通研究,2017,20(7):1419[3]　王彦峥,苏鹏程.城市轨道交通再生电能的吸收与利用分析[J].城市轨道交通研究,2007(6):4245.[4]　张秋瑞.城市轨道交通再生制动能量利用技术研究[D].北京:北京交通大学,2012.[5]　张一,成建国,吴松荣,等.基于超级电容的地铁列车再生制动能量利用分析[J].城市轨道交通研究,2016,19(9):5660.[6]　陈静.基于超级电容的地面式地铁再生制动能量回收技术研究[D].成都:西南交通大学,2015.[7]　陈德胜,刘志刚,张钢.能馈式牵引供电装置在轨道交通领域的应用[J].都市快轨交通,2014,27(1):111114.[8]　陈哲.北京地铁10号线中压能馈型再生制动电能利用装置[J].现代城市轨道交通,2015(1):57.[9]　李焱,张钢,等.中压能馈装置应用效果评估[C]∥Proceedings ofthe 2015International Conference on Electrical and Information Technologies for Rail Transportation,2015:2529.[10]卫巍.再生能馈装置在城市轨道交通供电系统中的优化配置研究[D].北京:北京交通大学,2016.[11]曾之煜.地铁逆变回馈型再生制动能量吸收装置仿真研究[D].成都:西南交通大学,2012.[12]栾桂海.城市轨道交通再生制动逆变回馈系统研究[D].成都:西南交通大学,2011.[13]陈勇.基于逆变回馈的地铁再生制动能量吸收的研究[D].成都:西南交通大学,2011.[14]霍长龙.城市轨道交通逆变型再生制动能量利用装置容量的分析与计算[J].自动化技术与应用,2016,35(9):7578.[15]李义国,赵勤,王军平,等.城轨列车地面再生能量吸收装置容量的选择[J].机车电传动,2017(3):8186.[16]陈磊,胡文斌,孙其升,等.网压上限值对地铁列车再生制动能量利用影响[J].电气化铁道,2014(5):4750.[17]许伶俐.城市轨道逆变回馈装置的系统优化设计[D].成都:西南交通大学,2017.[18]况达,滕欢,王博堃,等.基于改进遗传算法的蓄电池容量配置及充放电策略研究[J].高压电器,2015,51(6):9096.[19]范松丽,艾芊,贺兴.基于机会约束规划的虚拟电厂调度风险分析[J].中国电机工程学报,2015,35(16):40254034.[20]Yang Xin,Li Xiang,Ning Bin.A Survey on Energy⁃Efficient TrainOperation for Urban Rail Transit[J].IEEE Transactions on IntelligentTransportation Systems,2016,17(1):213.681铁道标准设计第62卷。

基于振动响应的轨枕服役状态诊断方法研究

基于振动响应的轨枕服役状态诊断方法研究摘要：本文针对轨枕在长期使用中因受力等原因导致的损伤问题，提出了一种基于振动响应的轨枕服役状态诊断方法。

该方法通过测量轨枕的振动响应信号，采用多种信号处理技术和机器学习算法，实现了轨枕的状态识别和分类。

在实验中，我们分别通过对新的轨枕和老旧轨枕的振动响应信号进行分析。

实验结果表明，这种基于振动响应的轨枕诊断方法可以很好地区分不同服务状态的轨枕，并有望成为轨枕维护和警告系统的一种重要组成部分。

关键词：轨枕、振动响应、机器学习算法、信号处理、服务状态诊断1. 引言轨道交通的运输安全和经济效益都与其设施的运行状态密切相关。

其中，轨枕作为承受轨道负荷的组成部分之一，其结构的完整性和力学性能在维护轨道系统的同时也至关重要。

然而，长时间的机械应力、氧化腐蚀等因素，对轨枕的造成了严重损伤，从而导致其在长期使用后动态力学特性的明显变化。

为此，研究和制定基于振动响应的轨枕服务状态诊断方法，对轨枕的安全使用和维护具有重要的意义。

2. 诊断方法研究轨枕在不同的服役状态下，振动响应特性存在显著的差异。

本文提出的轨枕服务状态诊断方法，采用振动响应信号作为分析对象，通过一系列信号处理技术和多种机器学习算法集成，实现对轨枕服务状态进行识别和分类的目的。

在处理轨枕振动响应信号时，本文首先采用滤波器对信号进行预处理，去除掉噪声和高频成分。

在去噪处理后，我们对信号进行了时域和频域分析，提取出多种特征参数，包括平均振动能量、频率和谱密度等。

在抽取出原始振动信号的特征后，我们采用了多种机器学习算法进行信号分类。

包括传统的分类器，如逻辑回归分类器和支持向量机分类器等，以及深度学习算法，如卷积神经网络和循环神经网络等。

3. 实验与分析为了验证所提出的轨枕服务状态诊断方法的有效性，我们进行了一系列实验。

在实验中，我们分别对不同年限的轨枕进行振动响应测试，得到了轨枕的原始振动信号。

根据轨枕的服务年限和存在的损坏情况，我们分别将其分为四类服务状态，包括“新轨枕”、“轨枕运行1年以上”、“轨枕存在裂缝”和“轨枕曾经发生破损”。

共振解调故障诊断技术的特点及应用

共振解调故障诊断技术的特点及应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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高速铁路接触网零部件的智能监测与故障检测方法

高速铁路接触网零部件的智能监测与故障检测方法随着高速铁路的快速发展，接触网作为供电系统的重要组成部分，其稳定性和可靠性对于运行安全至关重要。

然而，接触网零部件可能会受到外部环境、运行负荷和使用寿命等因素的影响，导致磨损、腐蚀、接触不良等故障。

因此，如何有效地监测和检测接触网零部件的状态以及准确地诊断故障问题，成为保证高速铁路运行安全和稳定的关键问题。

为了提供智能化的接触网零部件监测和故障检测方法，目前有许多技术手段和方法被应用和研究。

以下是一些常用的智能监测和故障检测方法：1. 无损检测技术：采用超声波、磁粉探伤、红外热成像等无损检测技术，可以对接触网零部件进行全面的、非破坏性的检测，发现零部件表面和内部的缺陷、裂纹等问题。

2. 电气参数监测：通过监测接触网零部件的电气参数，如电压、电流和电阻等，可以判断零部件的工作状态和性能，进而诊断故障和预测零部件寿命。

3. 数据采集与分析：使用传感器网络和物联网技术，对接触网零部件的运行数据进行采集和存储，并借助数据分析算法，提取有用的特征信息，通过与预设的模型进行比对，实现故障的检测和诊断。

4. 图像处理技术：利用摄像头和图像处理算法，可以实时监测接触网零部件的运行状态，如接触线的弯曲程度、接触点的接触面积和接触压力等，从而判断是否存在异常和故障情况。

5. 智能预警系统：利用机器学习和人工智能技术，对接触网零部件进行数据建模和预测分析，通过预警系统实时地提醒运营人员，及时采取措施维护和修复问题，避免故障发生或扩大。

6. 远程监控和维护：利用现代通信技术和云计算平台，实现接触网零部件的远程监控和维护，运营人员可以通过手机或电脑等终端设备，实时获取接触网状态、故障信息和维护建议，减少人工干预和提高响应速度。

通过以上智能监测和故障检测方法的应用，可以提高高速铁路接触网零部件的运行可靠性和维护效率。

但是需要注意的是，智能监测和故障检测方法的实施和应用需要考虑到以下几个方面的问题：1. 数据安全和隐私保护：采集和存储大量的接触网运行数据需要考虑数据的安全性和隐私保护，防止数据泄露和未经授权的访问。

焊接性评定方法有很多

焊接性评定方法有很多
焊接性评定方法是用来评估焊接接头质量的一种重要手段，不同的焊接性评定方法适用于不同的焊接材料和工艺，下面将介绍几种常见的焊接性评定方法。

首先，最常见的焊接性评定方法之一是焊接接头的力学性能测试。

这种方法通过对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能测试，来评估焊接接头的强度、韧性和抗疲劳性能。

这种方法适用于对焊接接头的整体性能进行评定，可以直观地了解焊接接头的力学性能表现。

其次，还有一种常见的焊接性评定方法是金相显微组织分析。

这种方法通过对焊接接头的金相组织进行显微观察和分析，来评估焊接接头的组织结构和相变情况，从而判断焊接接头的组织性能和稳定性。

这种方法适用于对焊接接头的微观组织进行定性和定量分析，可以为焊接工艺参数的优化提供依据。

另外，还有一种常见的焊接性评定方法是非破坏性检测。

这种方法通过超声波、射线、磁粉等非破坏性检测技术，对焊接接头进行缺陷检测和评定，从而判断焊接接头的质量和可靠性。

这种方法
适用于对焊接接头进行全面、细致的检测，可以及时发现和排除焊接接头的缺陷和隐患。

最后，还有一种常见的焊接性评定方法是环境适应性测试。

这种方法通过对焊接接头在不同环境条件下的腐蚀、热冲击、振动等环境适应性测试，来评估焊接接头在实际使用环境中的耐久性和可靠性。

这种方法适用于对焊接接头的环境适应性进行评定，可以为焊接接头的使用和维护提供参考依据。

综上所述，焊接性评定方法有很多种，每种方法都有其适用的范围和特点。

在进行焊接接头质量评定时，需要根据具体情况选择合适的评定方法，以确保焊接接头质量符合要求。

高速铁路钢轨焊缝核伤的探测方法

高速铁路钢轨焊缝核伤的探测方法发表时间：2018-10-01T14:03:33.073Z 来源：《基层建设》2018年第26期作者：陶利辉[导读] 摘要：近年来，我国高速铁路的发展取得了辉煌成就，在旅客享受安全、高速、绿色出行的同时，也对铁路部门提出了更高的设备安全技术检修要求。

中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头工务段内蒙古自治区包头市 014040摘要：近年来，我国高速铁路的发展取得了辉煌成就，在旅客享受安全、高速、绿色出行的同时，也对铁路部门提出了更高的设备安全技术检修要求。

钢轨是高铁轨道结构重要组成部分，在列车高速运行强大动能的不断冲击下，很容易在轨头内部形成横向裂纹（俗称核伤）。

核伤如不能及时探测发现，容易发生钢轨折断事故，严重威胁列车安全。

焊缝是无缝钢轨框架结构的主要联接方式，因强度低于钢轨母材，更易形成核伤。

本文论述的主要目的是研究高铁钢轨焊缝核伤的特点，并探讨在探伤工作中有效的超声波探测方法。

关键词：高速铁路；钢轨焊缝；核伤；探测方法前言我国高铁钢轨焊缝超声波探伤工作主要采用三种模式，一是大型钢轨探伤车探测；二是小型数字式钢轨探伤仪探测；三是数字通用型探伤仪专项探测。

我们在此主要探讨核伤特征及后两种探伤模式探伤方法。

1 轨头核伤特征及探测影响因素 1.1 核伤形成原因轨头疲劳伤损中危害最大的是轨头横向裂纹，俗称核伤。

高铁钢轨核伤形成的主要原因，一是钢轨在制造过程中工艺缺陷导致钢轨内部存在白点、气泡、非金属夹杂物、偏析等缺陷，上线后在列车重复载荷作用下，缺陷逐步形成疲劳源后不断发展扩大形成核伤；二是轮轨长期硬性接触产生的疲劳裂纹逐渐向轨头内部延伸扩展形成核伤；三是钢轨焊接工艺不良在焊缝中存在灰斑、裂纹、烧伤、未焊合、气孔、夹渣、缩孔等缺陷发展形成核伤。

1.2 核伤特点及影响探测质量因素核伤主要产生在轨头内侧上角（距轨顶面及侧面5～15mm）、轨头内侧中部、轨头中部、轨鄂部四个区域。

核伤取向是多与轨面纵向成15°左右夹角，并向列车运行方向倾斜。

基于置信水平的钢轨焊接接头设备状态评定方法

基于置信水平的钢轨焊接接头设备状态评定方法
马国祥
【期刊名称】《城市轨道交通研究》
【年(卷),期】2024(27)4
【摘要】[目的]为解决我国无缝线路钢轨设备状态评定体系不完善的问题,需要建立基于置信水平的钢轨焊接接头设备状态评定方法。

[方法]阐述了目前我国规定的高速铁路钢轨平直度允许偏差、焊接接头平直度允许偏差。

以我国某条已开通运营13年的高速铁路为案例,对该线钢轨焊接接头平直度数据进行分析,认为钢轨接头平直度检测数据总体服从正态分布。

根据正态分布及置信区间原理,对均值和标准差评定法、置信水平评定法进行对比,提出了基于置信水平的钢轨焊接接头设备状态评定方法,得到高速铁路钢轨设备状态的评定标准。

[结果及结论]该方法能够客观、直观地反映出钢轨焊接接头的设备状态,可以准确地掌握钢轨设备状态。

该方法可为分析钢轨设备变化规律,以及制定大中修的标准、计划及方案等提供很好的理论依据。

【总页数】5页(P196-199)
【作者】马国祥
【作者单位】浙江省轨道交通运营管理集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U213.92
【相关文献】
1.高温下焊接结构完整性评定的方法（Ⅰ）——R5卷6《异种焊接头的评定方法》简介
2.钢轨焊接接头精整设备现场应用研究
3.钢轨焊接方法与焊接接头的质量控
制研究4.钢轨闪光焊接头探伤异常的设备和工艺因素5.激光强化设备对钢轨焊接
接头抗磨抗疲劳性能的影响研究
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基于EEMD的共振解调技术在列车轴承故障诊断中的应用

基于EEMD的共振解调技术在列车轴承故障诊断中的应用王旭;彭畅;张振先【摘要】针对轮对轴承故障信息不易提取的特性,提出了基于EEMD的共振解调方法.首先,采用EEMD方法将原始信号分解为17个IMF分量,计算每个分量的峭度值,选取峭度值大于3的IMF分量相加,合成新的信号;然后,对新的合成信号进行谱峭度分析,得到冲击成分所在的频带,并据此设计带通滤波器对合成信号进行滤波处理;最后,对滤波后的信号进行Hilbert变换和频谱分析,提取冲击成分的频率,并与理论故障频率对比,进行故障诊断.分别对外圈故障、滚动体故障、保持架故障的轴承进行振动试验,并利用此方法对试验结果进行分析,结果表明,该方法能够有效地识别列车轮对轴承的故障信息.%For the characteristics of the wheel set bearing fault information is hard to extract,a resonance demodulation method based on ensemble empirical mode decomposition(EEMD)is proposed. The original signal is decomposed into 17 IMF components by EEMD method,and the kurtosis value of each component is calculated. The IMF components whose kurtosis value is greater than 3 are added to composite a new signal. Then the new composite signal is analyzed with spectral kurtosis,and the frequency band where the impacting component is located is obtained. Based on this,a band-pass filter is designed to conduct with filtering processing to the composite signal. Finally the frequency of the impact composition is extracted by Hilbert transfor-mation and spectrum analysis to the filtered signal,and compared with the theoretical fault frequency,then the bearing is pro-ceeded with fault diagnosis. The vibration tests for the bearings of the outer ring fault,rollingbody fault,and cage fault were carried on respectively,and the test results are analyzed by using this method. The results show that the method can identify the fault information of the trains′ wheel set bearing effectively.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(038)021【总页数】4页(P24-27)【关键词】EEMD;峭度;共振解调;故障诊断【作者】王旭;彭畅;张振先【作者单位】南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心,山东青岛 266111;南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心,山东青岛 266111;南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心,山东青岛 266111【正文语种】中文【中图分类】TN911.7-340 引言安全性是列车运行的首要条件，随着速度的不断提升，任何一处微小的故障都有可能引起连锁反应，导致整个列车遭受灾难性的毁坏[1]。

微笑作文之共振解调技术在HXD3C机车驱动装置故障鉴定中的应用

共振解调技术在HXD3C机车驱动装置故障鉴定中的应用摘要：为满足我国铁路现代化向着高速重载的发展要求，对机车可靠性的要求也应不断提高。

运用共振解调技术对机车驱动装置运用状态进行监测，是目前最行之有效的方法。

文章通过统计分析hxd3c型电力机车jk11430车载监测数据，通过利用冲击值sv进行定量分析、共振解调谱和故障特征频谱进行定性分析，来判断hxd3c型电力机车驱动装置运用状态。

关键词：hxd3c机车；驱动装置；共振解调技术；jk11430；故障鉴定文献标识码：a中图分类号：th17 文章编号：1009-2374（2016）30-0047-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2016.30.023概述为满足列车提速对机车走行部质量更高的要求，中车大连机车车辆有限公司对在段运用车载监测装置报警的hxd3c驱动装置返厂拆检，通过对检测数据进行理论分析和现场实际拆检情况相结合的方法，归纳出了在不解体状态下判定驱动装置故障原因的方法。

2 广义共振和共振解调原理2.1 广义共振经典物理学所述的“共振”是指“作用力的频率f1与物体的固有频率f0相同”时发生的持久而强大的震动过程。

在共振现象的基础上，提出了“广义共振”理论，将经典共振扩充到它所不包括的共振建立和结束的过渡过程，奠定了广义共振故障诊断技术的理论基础，见图1：2.2 共振解调技术机器上存在大量的低频振动，它们将掩盖故障所引起的冲击。

共振解调技术是在传感器中设置一个比低频震动频率高得多的机械谐振器，它选择敏感故障引发的冲击，产生高频（超声波）的广义共振，但是该超声波很难分离、检测。

将所采集到的信号送进一个能够自动选择并提取广义共振的电子谐振器中，再经过一个电子解调器，提出高频成分后提取其轮廓，得到了广义共振信号的解调波，见图2。

图2中序号5的振动+冲击波中的每一次冲击（小脉冲）都对应激发一次共振解调，获得一个“共振解调波”，这便是对应性——共振解调波与轴承等故障冲击一一对应，不遗漏任何一次故障冲击。