基于不平顺谱的轨道不平顺状态评价与识别探讨
铁路轨道复合不平顺的分析与整治
轨道复合不平顺的分析与整治轨道复合不平顺是指铁路轨道同一地点存在多种病害或相邻地点存在连续多处同一种病害。
轨道复合不平顺比轨道单项不平顺对行车安全威胁性更大，对于此类病害应引起高度重视，特别是在铁路第六次提速区段，建议将此类病害提级处理，即一级病害按二级及以上病害处理；二级病害按三级及以上病害处理。
迄今为止，我国铁路尚未对轨道复合不平顺规定过安全标准值，但是因其对行车安全威胁性大，有必要对其加以探讨。
轨道复合不平顺的形式很多，按照引起机车车辆横向力、垂向力复合方式不同，分为逆相位复合不平顺、顺相位复合不平顺、谐波振动复合不平顺等主要三种形式。
一、轨向、水平逆相位复合不平顺当存在轨道方向不平顺引起的车辆横向力与轨道水平不平顺引起的车辆横向力作用一致时（如图1所示：方向为正，水平为负），为轨道轨向、水平逆相位复合不平顺，对列车运行安全威胁最大。
图1 轨向与水平逆相位复合不平顺示意图1、轨道方向复合复合不平顺的计算公式如下：△y = ∣y―1.4△ h∣（公式1）式中：△y ---方向不平顺复合值y ----- 方向不平顺值△h --- 水平不平顺值2、轨道轨向、水平逆相位复合不平顺对行车安全指标的影响我们直接引用西南交通大学翟婉明教授著《车辆—轨道耦合动力学》对此项病害的计算结果（见表1）。
需要说明的是，这里选用的是一个波长为10米的方向不平顺，对应波长为12.5米的水平不平顺的逆相位复合不平顺。
表1：轨道复合不平顺对行车安全指标的影响表中：△h ----水平不平顺值y ----- 方向不平顺值P ------ 轮轨垂向作用力Q ------ 轮轴横向水平力Q/P ------ 脱轨系数△P/P ----轮重减载率a cy--------- 方向不平顺引起的水平加速度a c△h ------- 水平不平顺引起的水平加速度从表中可以看出，对轨道水平和方向逆相位复合不平顺安全限值起主控作用的动力学系数是轮重减载率，将轮重减载率静态指标控制为≤0.60，准静态指标控制为≤0.65，动态指标控制为≤0.80，脱轨系数动态指标控制为≤0.80。
轨道周期性几何不平顺诊断和评价方法
轨道周期性几何不平顺诊断和评价方法刘金朝【摘要】结合描述转向架蛇行失稳的连续多波和广义能量方法,提出一种轨道周期性几何不平顺的诊断和评价方法.首先利用过零点的连续区段轨道几何不平顺极大值和极小值诊断周期性几何不平顺,并采用高通滤波方法对几何不平顺信号进行处理,避免偏移或趋势项对诊断结果的影响.然后引入敏感波长反映周期性几何不平顺的基波,提出利用广义能量指数评价周期性几何不平顺的状态.计算广义能量指数需要用到的关键参数——能量权系数由同步模型和线性回归分析联合产生的放大系数归一化后得到.与传统的评价轨道几何不平顺的标准差指标相比,广义能量指数与车辆动态响应标准差之间具有更强的相关性,避免了在波长非敏感条件下出现车辆动态响应与输入系统的轨道不平顺能量大小不对应的现象.利用某线预设不平顺试验实测的轨道不平顺和车体加速度数据对模型和方法进行验证,结果表明新的诊断方法能准确有效地找出分布在随机信号中的周期性几何不平顺,同时能较好地评价周期性几何不平顺状态,并反映其对车辆动态响应的影响随速度变化而变化的特性.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】5页(P1-5)【关键词】轨道周期性几何不平顺;广义能量指数;轨道质量指数;能量权系数;敏感频率【作者】刘金朝【作者单位】中国铁道科学研究院基础设施检测研究所,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】U211.5作为轮轨系统的激扰源，轨道几何不平顺是引发机车车辆振动和产生轮轨动作用力的主要原因。
其对车辆和轨道部件的寿命、列车运行的安全性、平稳性、舒适性以及环境噪声等均有重要影响。
目前国内外对轨道几何不平顺的管理主要采用幅值管理和轨道质量指数（TQI）管理［1-4］；有些国家还利用车辆动态响应，包括车体加速度和（或）轮轨作用力辅助评判轨道平顺性状态。
从发展趋势看，结合轨道几何不平顺和车辆动态响应评判轨道状态越来越受到重视［5-8］。
城市轨道交通短波不平顺检测技术研究
城市轨道交通短波不平顺检测技术研究摘要：随着经济的发展，城市化进程也在不断加快，对城市轨道交通系统建设提出了更高要求。
而目前我国铁路运营管理水平还不能满足现代化运输需求。
本文以广州地铁为例研究分析影响铁路线路安全运行因素。
通过建立科学合理、高效稳定的监测技术来保证列车正常工作和列车运行速度；提高轨道线网密度及稳定性等措施确保高速铁路运营质量及安全性；为相关部门制定行车调度政策提供依据，对保障轨道交通系统平稳有序运转具有重要意义。
关键词：城市轨道交通、波短不平顺、检测技术、研究一引言随着我国社会经济的不断发展，城市化进程也在不断加快，城市轨道交通作为现代化交通系统中不可缺少的一部分对交通运输业起到了越来越重要影响。
但是由于地面运输线路复杂、速度较慢以及安全性差等缺点导致其难以满足快速发展要求。
因此必须要采取措施提高铁路运营安全水平以确保铁路运输正常运行。
本文针对城市轨道不平顺问题进行研究与分析并提出相关解决方案和技术路线：首先从列车运行稳定性入手，建立起一套完善的列车间协调控制系统；其次是对列车运行平稳性及横向稳定指标，进行分析，并建立起基于信号稳定、横向平稳的列车间协调控制系统；最后是对列车运行稳定性及平顺性检测技术进行研究。
在轨道交通发展的过程中，不平顺问题一直是一个非常重要且需要研究的课题，也正是由于这一个大背景，使得我们对城市轨道短波稳定运行检测技术进行了大量研究。
本文以杭州地铁为案例对象展开了以下几个方面工作：(1)介绍我国当前高速铁路运营情况；(2)针对铁路系统内不同线路和设备存在着不均匀沉降现象提出相应措施；(3)在分析数据基础上建立起有效的平层站模型并开展相关计算，同时结合实际工程实例验证该方法有效性与实用性。
二轨道交通短波不平顺的基本原理及计算方法2.1轨道交通短波不平顺的基本原理短波不平顺是指列车在运行过程中，由于车轮的偏心，导致轨道产生振动，从而形成不均匀、连续、稳定的曲线。
探讨地铁车辆在轨道不平顺状态下的运行性能
探讨地铁车辆在轨道不平顺状态下的运行性能作者：张东辉来源：《丝路视野》2018年第33期【摘要】地铁车辆在轨道不平顺的状态下会在瞬间产生强烈的振动、摇摆等不良响应，在以直线感应电机为驱动电机的地铁车辆架构之中，途径线路的随意型不平顺、高低不平顺、交点及隆起不平顺等状态，会造成地铁车辆的动力性能发生较大的改变，大幅降低地铁车辆的运行稳定性。
【关键词】地铁车辆；轨道；不平顺；运行性能一、直线电机地铁车辆及轨道不平顺概述直线电机地铁车辆以扁平结构的感应电机为驱动，其转向架结构采用架悬挂式、轴悬式和副构架式，它们表现出不同的特性，各有利弊。
总体来说，直线电机地铁车辆的优势性能体现于以下方面：（1）良好的动力性能。
直线电机地铁车辆以直线感应电动机为牵引驱动，轮轨与电机间的垂向间隙处于1.0-1.2cm时可以较好地保证地铁车辆的平稳运行。
（2）实现径向转向架。
直线电机地铁车辆通过柔性定位的方式，缩减转向架的轴距，降低径向转向架的横向刚度，增强地铁车辆的曲线通过能力，确保地铁车辆运行的稳定性。
（3）降低振动及噪声干扰。
直线电机地铁车辆中没有齿轮箱，有效减少和降低过曲线时轮轨的齿合振动及噪音。
（4）良好稳定的运行适应性。
直线电机地铁车辆采用非粘着驱动方式，以直线电机替代旋转电机，能够良好地适应爬坡、加减速、曲线通过等不同状态，具有极高的线路自由选择度，体现出良好的运行适应性。
轨道不平顺主要是钢轨与轨道板在纵横方向的振动变形状态，如：垂直方向的位移、弯曲、翘曲等变形。
其中：（1）轨道垂向不平顺由轨面磨耗不均匀、接头不平、路基及道床弹性不均而生成，引发地铁车辆的垂向振动。
（2）轨道水平不平顺。
这是由车辆左右两轨的高差而引发的，导致地铁车辆出现侧滚的问题。
（3）轨道方向不平顺。
轨道铺设时的初始弯曲、养护使用的累积弯曲会导致轨道方向的不平顺，引发地铁车辆出现横向摇摆或侧滚振动。
（4）轨距不平顺。
这是由左右两轨的方向不平顺而导致的，极大地影响了轮轨磨耗和运行稳定性。
轨道不平顺质量指数(TQI)解析与养护指导意见
轨道不平顺质量指数（TQI）解析及养护指导意见一、峰值管理法与均值管理法的定义及两者之间的比较（1）峰值管理法：衡量轨道局部不平顺的方法，典型的是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级超限的管理。
峰值扣分法是从轨道的几何尺寸指标和舒适度指标的角度，以1千米为单位计算总扣分的方式来评定轨道的质量的评定方法。
峰值管理法的数据采集原理：车辆每行进一英尺（约254mm，俗称1米4个点），计算机对各检测项目采集一次，当某项连续三次采集量都超过最低级病害界限值时，计算机统计为一处超限病害，并取病害最大采集量值为该处超限病害的幅值，最低级超限病害起终点为该处病害长度的起终点，如上图1、2、3分别表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级病害界限值，A、B、C、D分别表示四个采集点，由采集原理得知，此处计算机将统计为一处病害：B 点的幅值为该病害幅值，L表示超限病害长度，该病害为Ⅲ级超限。
（2）均值管理法：衡量线路区段整体不平顺的方法。
这种方法是测量并记录被测轨道区段中全部测点的幅值，所有幅值都作为轨道状态的一个元素参与运算，同时还选择若干单项几何参数的指数进行加权计算获得综合指数，即用统计特征值来评价轨道区段的质量状态。
目前主要用的方法有：轨道质量指数（TQI）、轨道功率谱等。
（3）峰值管理法与均值管理法两者之间的比较峰值管理法能够找出轨道的局部病害及病害的类型、发展程度和所在位置，用于指导现场作紧急维修养护非常实用，但是仅用超限点峰值的大小、超限的数量及扣分多少，还不能全面、科学、合理地评价轨道区段的平均质量状态。
峰值管理法的缺点：①轨道动态检查标准对检测结果的影响比较大；②三、四级超限扣分占的权重比较大；③检测系统误差的影响较大；④不能反映超限长度的影响；⑤不能反映轨道不平顺变化率和周期性连续不平顺所产生的谐波的影响。
均值管理法的优点：①能真实全面反映轨道质量状态，准确反映轨道恶化程度，用数据明确表示各个区段好坏；②可作为各级工务部门对轨道状态进行宏观管理和质量控制的依据，有利于编制轨道维修计划，指导养护维修作业；③TQI数值与轨道质量状态对应关系明确，易于被现场人员掌握和利用。
浅谈轨道不平顺的管理及分析
浅谈轨道不平顺的管理及分析摘要：轨道不平顺是衡量轨道状态质量的重要指标。
本文从两个角度对轨道不平顺的类别进行了划分，同时介绍了如何利用轨检车数据对轨道不平顺进行评定，最后阐述了如何通过各项检测数据去指导现场作业的一般思路。
关键字：轨道不平顺，波长，局部峰值评价法，TQI，轨检车。
1概述轨道不平顺是指轨道几何状态、尺寸和空间位置的偏差。
通俗的讲，即是直线地段轨道不平、不直；曲线地段轨道不圆顺；坡度地段偏离正确的顺坡变化尺寸，这些轨道偏差统称为轨道不平顺。
在普速铁路中，轨道的不平顺通常只会影响车辆的稳定性以及乘车的舒适性，但在高速铁路中，列车速度越快，由于轨道不平顺产生的轮轨作用力就越大，极易引发钢轨、轮轴断裂，甚至导致脱轨事故的发生。
随着高速铁路的发展和普及，轨道的平顺性越来越受到各方面关注，已经成为了现代机车车辆和轨道结构设计、养护、质量评定的重要手段。
2 轨道不平顺的分类2.1 按照激扰方向划分第一种分类方式是按照列车激扰作用方向划分，可分为垂向轨道不平顺、横向轨道不平顺及复合轨道不平顺。
其中垂向轨道不平顺包括高低不平顺和水平不平顺。
横向轨道不平顺包括轨向不平顺和轨距偏差不平顺。
复合不平顺则指的是在轨道同一位置上，垂向和横向不平顺共同作用形成的复合形式不平顺。
包括方向水平逆向复合不平顺和曲线起点与终点复合不平顺。
2.1.1高低不平顺高低不平顺是指轨道沿线路方向的竖向平顺性不良。
通常是由钢轨本身轧制误差，线路施工作业后的高程偏差，道床和路基沉降变形不均匀，线路空吊、道床板结，轨道垂向弹性不良以及车轨共振等引起的。
2.1.2水平不平顺水平不平顺是指线路左右两股钢轨顶面的相对高差。
水平不平顺包含水平差与三角坑两类。
其中，三角坑是指两股钢轨交替高低不平，且两个水平最大误差点之间的距离小于18 米，三角坑因三轮压紧，一轮减载悬空。
易产生爬轨脱轨，须尽快予以消除。
2.1.3轨向不平顺轨向不平顺是指轨道中心线在水平面上的平顺性不良。
轨道不平顺
轨道不平顺1、轮轨系统激扰是引起车辆—轨道耦合系统振动的根源。
2、总体而言，轮轨系统激扰可分为确定性激扰和非确定性激扰两大类别。
非确定性激扰主要是轨道几何随机不平顺。
确定性激扰则由车辆和轨道两个方面的某些特定因素造成。
车辆方面的因素较为单一，主要是车轮擦伤、车轮踏面几何不圆及车轮偏心等；轨道方面的因素较为复杂，既有轨道几何状态方面的因素，如钢轨低接头、错牙接头、轨道几何不平顺、轨面波浪形磨耗等，又有轨下基础缺陷方面的因素，如轨枕空吊、道床板结、路基刚度突变等。
3、在很多情形下， 轨道几何不平顺可以用单个或多个简谐波来近似描述。
例如，因焊接接头淬火工艺不良，在车轮反复作用下造成轨头局部压陷，属于单个 谐波激扰；又如，在世界各国铁路上普遍存在的钢轨波浪形磨耗，呈现在钢轨顶面的是一定间距的起伏不平的波浪状态， 是典型的连续谐波激扰。
另外，当车轮质心与几何中心偏离时，也将给钢轨系统造成周期性简谐波激扰。
所 有这些，采用正（余）弦函数来描述是简单且合理的。
4、轨道几何不平顺是指两股钢轨的实际几何尺寸相对于理想平顺状态的偏差。
轨道常见几何不平顺主要有方向、轨距、高低和水平四种基本形式。
（ 1）方向不平顺是由于左右股钢轨横向偏移引起线路中心线的横向偏移， 可表示为： y t 1y L y R （式中， y L 、 y R 分别为左、右股钢轨的横坐标）2（ 2）轨距不平顺是由于左右两股钢轨横向偏移而引起的轨距变化， 在轨顶下 16mm 位置处测量，可表示为： g ty Ly Rg 0 （式中， g 0 为名义轨距）（ 3）高低不平顺是由于左右钢轨顶面垂向偏移引起轨道中心线的垂向偏移，可表示为 Z t 1Z L Z R（式中， Z L 、 Z R 分别为左、右两股钢轨的垂向坐 2标）（ 4）水平不平顺是由于左右钢轨的垂向偏移引起的轨面高差，可表示为：Z t Z LZ R（ 5）扭曲不平顺是指左右两股钢轨顶面相对于轨道平面的扭曲， 即先是左股钢轨高于右股钢轨，后是右股钢轨高于左股钢轨的轨面状态，俗称三角坑， 反之亦然。
轨道不平顺谱
轨道不平顺谱轨道不平顺谱是描述轨道结构不平顺程度的曲线图，它是轨道质量和行车安全的重要评价指标。
轨道不平顺包括轨距、轨向、水平和高低等方面的偏差，这些偏差会导致列车和轨道的振动，影响列车的运行平稳性和舒适性。
因此，对轨道不平顺谱的研究对于提高轨道质量和行车安全具有重要意义。
本文将从以下几个方面对轨道不平顺谱进行详细解析：一、轨道不平顺的概念及分类1.概念：轨道不平顺是指轨道几何形状和位置在水平、垂直和横向方向上的不规则变化。
轨道不平顺主要包括轨距、轨向、水平和高低等方面的偏差。
2.分类：根据偏差的波长和幅值，轨道不平顺可分为长波不平顺和短波不平顺。
长波不平顺主要指轨距和轨向的偏差，短波不平顺主要指水平和高低方向的偏差。
二、轨道不平顺谱的数学描述1.轨道不平顺功率谱密度（PSD）：轨道不平顺功率谱密度是描述轨道不平顺能量分布的函数，它反映了轨道不平顺在不同频率上的能量大小。
轨道不平顺功率谱密度可以通过傅里叶变换法、小波变换法等方法从时域信号中提取得到。
2.轨道质量指数（TQI）：轨道质量指数是综合反映轨道不平顺程度的指标，它包括了轨道不平顺的幅值和波长信息。
轨道质量指数可以通过对轨道不平顺功率谱密度进行积分得到。
三、轨道不平顺谱的分析方法1.时域分析：时域分析是对轨道不平顺信号进行直接分析，主要方法包括均值滤波、中值滤波等。
时域分析能够直观地反映轨道不平顺的幅值和变化趋势，但无法揭示轨道不平顺的频率特征。
2.频域分析：频域分析是对轨道不平顺信号进行频谱分析，主要方法包括快速傅里叶变换（FFT）、小波变换等。
频域分析能够揭示轨道不平顺的频率特征，但无法反映轨道不平顺在时域上的变化。
3.时频分析：时频分析是对轨道不平顺信号进行时域和频域的综合分析，主要方法包括短时傅里叶变换（STFT）、小波变换等。
时频分析能够同时反映轨道不平顺的时域特征和频域特征，但计算复杂度较高。
四、轨道不平顺谱的应用1.轨道质量评估：通过分析轨道不平顺谱，可以评估轨道的质量状况，为轨道维护和管理提供依据。
轨道不平顺
轨道不平顺管理
2.轨道不平顺评价方法
（1）局部轨道不平顺管理方法 我国现行《铁路线路修理规则》(以下简称《修规》) 中局部轨道不平顺管理方法是以单项不平顺幅值的扣 分，以公里为单元区段，按照每公里各单项不平顺超 限的扣分总和计算。局部不平顺幅值按照四级管理标 准对应的超限扣分评定。
轨道不平顺管理 2.轨道不平顺评价方法
（1）区段轨道不平顺管理方法（轨道质量指数TQI） 区段的划分： 世界各国相继采用200-500m线路进行数学统计 我国是采用200m为一个区段进行数学统计。
1.轨道不平顺的随机性
轨道不平顺与形成安全的相互影响 1.轨道不平顺的特点
（1）轨道不平顺是引起列车振动、轮轨动作用力增 大的主要根源之一。 （2）对行车安全和平稳舒适都有重要影响。 （3）平顺性是轨道直接限制行车速度的主要因素。
轨道不平顺与形成安全的相互影响
1.轨道不平顺的特点
（4）理论研究和国外高速铁路实践证明，在高平顺 的轨道上，行车安全和平稳舒适性能够得到保证， 轨道和车辆部件的寿命和维修周期较长。 （5）即使线、桥、路基在结构强度方面完全满足 要求，高速条件下各种轨道不平顺引起的车辆振 动、轮轨噪声和轮轨动作用力将大幅增加，使平 稳、舒适、安全性严重恶化，甚至导致列车脱轨。
（2）动态不平顺的幅值越大，动、静态之间差异越大。 （3）新线铺轨建成后，既有铁路大修、维修作业完工 时，动、静态不平顺的差异较小；起道捣固、拨道作 业的质量越好越均匀，两者差异越小。 （4）具有高平顺性的高速铁路，动、静态值差异较一 般轨道小。 （5）无砟轨道动、静态之间的差异较小。
轨道不平顺的特征描述
通过实践的数据证明：
轨道不平顺与形成安全的相互影响 2.机车车辆与轨道不平顺的影响
城市轨道交通轨道不平顺谱分析
相应对数据的要求就较高。为 了使得样本的测点数能满足频谱分析的要求 ， 取样本长度为 １ ２ 也 即 ４ ０ ｍ，
收 稿 日期 ：０ １０ ．８ ２ １－６２
基 金项 目： 国家 自 然科学基金项 目（０ ７５ ）铁 路环境振动与噪声教育部工程研究 中心开放研究项 目 ５８ １８ ；
作者简 介 ： 李再帏 （９ ３ ）男 ， １ ８ 一 ， 博士研 究生， 主要研究方 向为轨道 结构。
８ ４
华 东 交 通 大 学 学 报
样本点数为４０６ ９ 点 。图 １ 为轨检车测得 的高低不平顺
样 本 函数 。
２ 轨道不 平顺数据预处理
２１ 异 常值 处理 ．
轨道 检 查 车 在 检测 轨 道 几 何 不平 顺 时 ， 于激 光 易 由
第 ２ 卷第 ０ 期 ８ ５
２ １ 年 ｌ 月 ０１ ０ 文 章 编 号 ：０ ５０ ２ （０ １０ —０ ３０ １０ —５ ３ ２ １ ）５０ ８ ．５
华 东 交 通 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｅａ ｔ Ｃｈ ｎ Ｊ ａ ｔ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｒ ａ ｆ ｓ ｉａ ｉｏｏ ｇ ｉｅｓｔ ｙ
随着我 国城 市轨道交通运 营里程 的不 断增加 ， 列车运 营的舒适性和安全性引起人们越来越 多的关 注 。轨道不平顺是轮轨系统的激扰源 ， 引起机车车辆产生振动和轮轨动作用力的主要原 因， 是 对行车安 全、 平稳 、 舒适性 ， 车辆和轨道部件的寿命 以及环境噪声等都有重要影响… 。轨道不平顺谱是描述全线轨道 不平顺状态 的最有效形式 ， 世界一些发达 国家都提出各 自的轨道谱 ， 如美国有常速铁路 ６ 级轨道不平顺谱 ， 高速铁路有 ７ ９ － 级轨道不平顺谱 ； 欧洲铁路提 出了用于高速机车车辆设计的“ 欧洲高速铁路轨道不平顺
轨道高低不平顺谱
第32卷第5期2012年10月地震工程与工程振动JOURNAL OF EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATION Vol．32No．5Oct．2012收稿日期：2012－03－14；修订日期：2012－04－13基金项目：国家重点基础研究发展计划第四子课题（2012CB026104）；国家自然科学基金项目（51078111；50678055）；冻土工程国家重点实验室开放基金项目（SKLFSE201007）；铁道部科学技术研究项目（2009G010－E ）作者简介：陈士军（1979－），男，博士研究生，主要从事轨道交通作用下冻土路基动力稳定性研究．E-mail ：hitcsj@foxmail．com 通讯作者：凌贤长（1963－），男，教授，主要从事路基动力稳定性研究．E-mail ：xianzhang_ling@263．net 文章编号：1000－1301（2012）05－0033－06轨道高低不平顺谱分析陈士军1，凌贤长1，朱占元2，徐学燕1，刘艳萍3（1．哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150090；2．四川农业大学城乡建设学院，四川都江堰611830；3．机械工业第四设计研究院，河南洛阳471000）摘要：基于国内外轨道高低不平顺功率谱密度拟合函数，通过编程数值计算分别对比研究了普通线路谱和高速线路谱对行车平稳舒适性、安全性、轮轨动力效应的影响。
结果表明，铁科院干线谱和原长沙铁道学院谱激励下列车的平稳舒适性略优于美国六级谱，而前者的轮轨动力效应介于美国六级谱和美国五级谱之间，后者则与美国六级谱相当；时速120km 等级普通线路谱和时速160km 等级提速线路谱引起的列车行驶平稳性介于美国五级谱和六级谱之间，轮轨动力效应与美国六级谱较一致；铁科院郑武线高速谱和时速200km 等级提速线路谱引起的列车平稳舒适性介于德国高干扰谱和低干扰谱之间，而前者引起的轮轨力大于德国轨道谱，后者则与德国低干扰谱相当。
轨道不平顺质量指数(TQI)解析及养护指导意见
轨道不平顺质量指数（TQI）解析及养护指导意见一、峰值管理法与均值管理法的定义及两者之间的比较（1）峰值管理法：衡量轨道局部不平顺的方法，典型的是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级超限的管理。
峰值扣分法是从轨道的几何尺寸指标和舒适度指标的角度，以1千米为单位计算总扣分的方式来评定轨道的质量的评定方法。
峰值管理法的数据采集原理：车辆每行进一英尺（约254mm，俗称1米4个点），计算机对各检测项目采集一次，当某项连续三次采集量都超过最低级病害界限值时，计算机统计为一处超限病害，并取病害最大采集量值为该处超限病害的幅值，最低级超限病害起终点为该处病害长度的起终点，如上图1、2、3分别表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级病害界限值，A、B、C、D分别表示四个采集点，由采集原理得知，此处计算机将统计为一处病害：B 点的幅值为该病害幅值，L表示超限病害长度，该病害为Ⅲ级超限。
（2）均值管理法：衡量线路区段整体不平顺的方法。
这种方法是测量并记录被测轨道区段中全部测点的幅值，所有幅值都作为轨道状态的一个元素参与运算，同时还选择若干单项几何参数的指数进行加权计算获得综合指数，即用统计特征值来评价轨道区段的质量状态。
目前主要用的方法有：轨道质量指数（TQI）、轨道功率谱等。
（3）峰值管理法与均值管理法两者之间的比较峰值管理法能够找出轨道的局部病害及病害的类型、发展程度和所在位置，用于指导现场作紧急维修养护非常实用，但是仅用超限点峰值的大小、超限的数量及扣分多少，还不能全面、科学、合理地评价轨道区段的平均质量状态。
峰值管理法的缺点：①轨道动态检查标准对检测结果的影响比较大；②三、四级超限扣分占的权重比较大；③检测系统误差的影响较大；④不能反映超限长度的影响；⑤不能反映轨道不平顺变化率和周期性连续不平顺所产生的谐波的影响。
均值管理法的优点：①能真实全面反映轨道质量状态，准确反映轨道恶化程度，用数据明确表示各个区段好坏；②可作为各级工务部门对轨道状态进行宏观管理和质量控制的依据，有利于编制轨道维修计划，指导养护维修作业；③TQI数值与轨道质量状态对应关系明确，易于被现场人员掌握和利用。
铁路轨道复合不平顺的分析与整治
轨道复合不平顺的分析与整治轨道复合不平顺是指铁路轨道同一地点存在多种病害或相邻地点存在连续多处同一种病害。
轨道复合不平顺比轨道单项不平顺对行车安全威胁性更大，对于此类病害应引起高度重视，特别是在铁路第六次提速区段，建议将此类病害提级处理，即一级病害按二级及以上病害处理；二级病害按三级及以上病害处理。
迄今为止，我国铁路尚未对轨道复合不平顺规定过安全标准值，但是因其对行车安全威胁性大，有必要对其加以探讨。
轨道复合不平顺的形式很多，按照引起机车车辆横向力、垂向力复合方式不同，分为逆相位复合不平顺、顺相位复合不平顺、谐波振动复合不平顺等主要三种形式。
一、轨向、水平逆相位复合不平顺当存在轨道方向不平顺引起的车辆横向力与轨道水平不平顺引起的车辆横向力作用一致时（如图1所示：方向为正，水平为负），为轨道轨向、水平逆相位复合不平顺，对列车运行安全威胁最大。
图1 轨向与水平逆相位复合不平顺示意图1、轨道方向复合复合不平顺的计算公式如下：△y = ∣y―1.4△ h∣（公式1）式中：△y ---方向不平顺复合值y ----- 方向不平顺值△h --- 水平不平顺值2、轨道轨向、水平逆相位复合不平顺对行车安全指标的影响我们直接引用西南交通大学翟婉明教授著《车辆—轨道耦合动力学》对此项病害的计算结果（见表1）。
需要说明的是，这里选用的是一个波长为10米的方向不平顺，对应波长为12.5米的水平不平顺的逆相位复合不平顺。
表1：轨道复合不平顺对行车安全指标的影响表中：△h ----水平不平顺值y ----- 方向不平顺值P ------ 轮轨垂向作用力Q ------ 轮轴横向水平力Q/P ------ 脱轨系数△P/P ----轮重减载率a cy--------- 方向不平顺引起的水平加速度a c△h ------- 水平不平顺引起的水平加速度从表中可以看出，对轨道水平和方向逆相位复合不平顺安全限值起主控作用的动力学系数是轮重减载率，将轮重减载率静态指标控制为≤0.60，准静态指标控制为≤0.65，动态指标控制为≤0.80，脱轨系数动态指标控制为≤0.80。
重载铁路轨道不平顺谱的分析和表征
重载铁路轨道不平顺谱的分析和表征航空航天技术的发展使得铁路运输在全球范围内得到了鼓舞，受到了政府部门和社会的重视。
因此，铁路的安全性和可靠性一直处于极高的水平。
但是，随着时代的发展，大量的货运、客运和列车数量的迅速增加，导致了轨道和车站设施的大量疲劳破坏。
此外，由于社会发展的原因，铁路线路的设计也受到了严重的限制，使得轨道的不平顺性成为防止铁路运行安全的重要因素。
因此，重载铁路轨道不平顺性的分析和表征具有十分重要的意义。
一般而言，铁路轨道不平顺性指的是轨道交叉枕和轨面不平整。
由于这两种问题，车辆速度明显降低，动荡摆动大大增加，列车也会出现突然的轨道跳动。
更为严重的是，当重载铁路轨道出现大量不平顺时，它们会增大发动机、制动器、转向装置等设备的负荷，从而导致轨道系统的严重破坏和不可预期的突发事件的发生。
因此，对重载铁路轨道不平顺性进行定量分析和表征，是解决铁路安全性和可靠性问题的重要步骤。
为了解决这一特殊问题，研究人员提出了多种重载铁路轨道不平顺性分析方法。
首先，采取统计学方法对不平顺性的变化特征进行研究，从而对重载铁路轨道的不平顺性进行定量评估。
统计学方法能够通过研究小范围样本的不平顺特征，从而反映整个轨道的不平顺性，从而判断其可靠性。
此外，还提出了采用数字图像处理、形状参数表征等定量技术，以识别和确定重载铁路轨道不平顺性的特征，有效提高重载铁路轨道的可靠性。
此外，研究人员也利用在线检测技术进行高精度巡查，以实时发现不平顺的轨道，有效控制不平顺的影响。
目前，许多巡检技术可以通过轨道位移和动荡摆动来检测不平顺的轨道，有效避免不良轨道对安全性、可靠性等产生负面影响。
最后，重载铁路轨道不平顺性的分析和表征还可以采用物理数学和力学模型等技术。
这类技术可以从数学和动力学角度分析铁路轨道的不平顺性和弹力特性，从而更好地预测轨道的形变和可靠性，有效提高铁路系统的安全性和可靠性。
综上所述，重载铁路轨道不平顺性的分析和表征具有重要的理论和实际意义。
城市轨道交通轨面短波不平顺水平谱分析
城市轨道交通轨面短波不平顺水平谱分析周宇【摘要】对城市轨道交通轨面短波不平顺进行实测和检验,计算了短波不平顺水平谱,分析了轨面短波不平顺的特征.分析结果表明:轨道结构类型、列车类型、线路线型对轨面短波不平顺有明显影响;无砟轨道、重型车辆和曲线条件下的轨面短波不平顺谱值比较显著,较严重的波长区域在4.0～8.0 cm和16.0～32.0 cm,分别对应焊接接头不平顺和城市轨道交通的典型钢轨波磨.因此,在城市轨道交通的钢轨养护管理中,应重视焊接接头和钢轨波磨的养护管理;同时,引入钢轨打磨策略,以控制轨面短波不平顺的整体质量.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2014(017)004【总页数】6页(P18-22,32)【关键词】城市轨道交通;钢轨;短波不平顺;不平顺水平谱【作者】周宇【作者单位】同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,201804,上海【正文语种】中文【中图分类】U213.4+2Author’s addressKey Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education，Tongji University，201804，Shanghai，China轨道交通的轮轨短波不平顺通常是指波长在0.01~1.00 m的轮轨运行表面不平顺，包括钢轨表面粗糙度、轨面不平顺和车轮踏面不圆顺。
研究认为，轮轨滚动振动和噪声主要是由轮轨表面短波不平顺所激发的［1］；500~2 500 Hz频率范围内轨道交通振动噪声与轮轨表面短波不平顺幅值之间存在着线性关系［2］。
除此之外，轮轨短波不平顺还会引起高频轮轨接触力［3］和冲击力［4］，并进一步引起车轮或钢轨表面的滚动接触疲劳裂纹、钢轨波磨等伤损［5-6］。
在轨道养护维修管理中，对轨面短波不平顺的管理尤为重要。
国外轨道交通评价轨面短波不平顺的依据主要是国际标准化组织（ISO）制定的用于研究轮轨噪声的轨面短波不平顺（粗糙度）水平谱标准［7］。
有砟轨道桥梁梁端轨道不平顺成因分析及病害整治
有砟轨道桥梁梁端轨道不平顺成因分析及病害整治2身份证号：******************摘要：道砟−细粒土试样在动荷载作用下，会发生道砟嵌入现象。
动应力和细粒土层含水率的增加会加剧道砟嵌入程度。
对于动应力较低、整体变形较小的试样，当含水率增加至一定程度时，其对道砟嵌入程度的影响会减弱，此时，主要由动应力决定道砟嵌入的程度。
而对于动应力较高、变形较显著的试样，含水率增加能显著加剧道砟嵌入程度，甚至导致试样破坏。
本文对有砟轨道桥梁梁端轨道不平顺成因进行分析，以供参考。
关键词：高铁桥梁；有砟轨道；梁端区域引言有砟轨道结构是我国及世界范围内最主要的铁路轨道结构形式。
道床和路基作为承受列车动荷载作用的主要结构，在列车动荷载和环境因素的耦合作用下，动力效应显著。
道床与路基接触部位常发生道砟嵌入和细粒土向上迁移现象，严重时引发道砟陷槽、道砟囊、翻浆冒泥、基床外挤和土石夹层等路基病害，增加了线路养护和维修的成本，也影响列车运行的平稳性与安全性。
1有砟轨道长轨1.1底砟摊铺及轨枕摆放（1）桥梁地段按每片梁一个循环堆码道砟及轨枕，全部堆码于桥梁一侧（左）。
每片梁码放轨枕107根（根据梁跨及枕间距进行适当调整），轨枕堆码以4层为宜；堆积道砟140t（考虑底砟摊铺厚度及枕间填砟数量可以适当进行调整）。
材料运至现场后进行留做通道右线底砟摊铺，底砟摊铺厚度以20cm~25cm 为宜，压实密度为1.6g/cm3，摊铺宽度不小于5m（为码放左线轨枕后不影响左线底砟摊铺），底砟摊铺完成后按标准间距摆放右线轨枕，并将左线轨枕码放于两线间紧邻右线轨枕位置。
然后进行左线底砟摊铺及轨枕摆放作业，左线道砟摊铺及轨枕摆布同步进行作业，以便于轨枕摆布完成后留作枕间回填道砟堆积于两线间。
（2）路基地段因路基宽度大于桥梁宽度，轨枕码放于路基两侧而不影响底砟摊铺，紧邻电缆槽位置，道砟堆放于左线位置，16根1垛，每9.6m摆放轨枕，待材料到位后，在不影响轨枕摆放位置的情况下，同时摊铺双线底，留作轨枕间回填路面堆放，待轨枕摊铺完成后再进行枕木铺装作业。
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在里 程单 元 ８ ６ ０ ６ ５ ６ ３ ７ ６ 对 应 里程 １ ． ０、１ 、７ 、８ 、１ （ ５ ８～１ ｍ、２ ． ６ｋ １ １ ８～１ ２ｋ １４ ８～１ ５ｋ １ ６ ４～１６ ６ ２ ｍ、３ ． ３ ｍ、３ ． ３ ．
ｋ １３～１３２ｋ 等处 。分 析 图 ２ Ｃ ２～ ｎ波 段谱 值 分布 图 ， 以发现 不 同 幅值大 小 的尖 峰波 段 ， ｍ、４ ４ ． ｍ） （ ） ５ｉ 可 特
第 ３期
徐磊 等 ： 基于 不平 顺谱 的轨 道不 平顺 状 态评价 与识 别探 讨
ｎ ｎ ｎ Ｌ Ｌ
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≤ ０．路 不 平顺 识 别 与评 判
以往 对轨 道谱 分析 是 以整条 线路平 均 轨 道谱 为 研 究对 象 ， 用 谱 线特 征 区分 机 车 车辆 的激 励 环境 ， 利 分析 、 断轨 道病 害 ， 没有 波长 、 诊 而 幅值 及里 程信 息 的有 机整 合 。以下通 过划 分研 究单 元 （ 里程 单元 ） 即 来 表 征空 间域信 息 ， 同时 对各 里程单 元 轨道 不 平顺 谱 进 行 频段 分 解 ， 用频 段 内各 波长 谱 值 表 征轨 道 平 顺性 优劣 ， 以此实 现各 波长 平顺性 的空 间域识 别 。同 时 ， 以频 段 内谱 面 积值 平 方 根 （Ａ 代 表 波段 整 体 不平 Ｓ Ｖ）
数 。各频 率点 代表 相应 的频 率 ， 频段 内频 率值 为线 性分 布 。 （ ） １００个 里程 单元 进行 频 段轨道 谱 值谱 下 面积开 方 和频率 点谱值 标 准差 化处理 ， ４ 对 ０ 以谱 下 面积值 平 方根 （ Ａ 代表 相应 波段 范 围的 整体不 平顺 ， Ｓ Ｖ） 谱值 标 准差 （Ｓ 代 表 波段 内各 波长 幅值波 动程 度 。 ＳＤ）
评 价 轨道平 顺状 态 的方法 。 目前我 国轨 道 质 量状 态 主 要 采用 局 部不 平顺 超 限评 分 和 轨 道质 量 指 数来 评
定 。欧美及 日本 等许 多 国家 的铁路 用轨 道谱诊 断 和综 合评 判 铁路 轨 道 的平顺 性 引。欧 洲高 速铁 路 采用 轨道 谱反演 曲线 的上 、 限界 谱 ， 轨道 的平顺 性 进行 评判 。近年来 ， 下 对 国内基 于轨 道谱 评 判轨 道平 顺 性也 做 了许多 有意 义 的工作 Ｊ 。进 一步研 究用 轨道 谱实 时评 判 和识 别一 定单 元 长度 内轨道 不平 顺 的 幅值 和 波长 特征 ， 随波长 不 同 的轨 道谱 值 ， 用 同时结 合 里程 信 息 ， 别线 路 各 区段 在各 波 长 范 围 的不 评顺 性 ， 识 并
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式 中 ， ＝１ ２ … ， Ｘ ， ， ７为各 单项 不 平顺 ； １ ２， ， ， ， ． ＝ ， ３ ４ ５ ６为分解 频段 ； ＝１ ２ … ， ０ ０为研究 单元 总 ｍ ，， １ ０
（ ） 沪 宁 客运 专 线 ２ ０ｋ １对 ０ ｍ轨 检 数 据 进 行 分
组， 借鉴轨道不平顺质量指数（ Ｑ ） Ｔ Ｉ 的分析长度 ， 以 ２ ０ ｍ 为一研 究单 元 （ ０ 即里 程 单元 ） 在 计 算 出各 组 ，
轨道 不 平顺 功率 谱 的基 础 上 ， １００组 不平 顺 谱 对 ０ 的波长 及相 应 幅值离 散化 处理 。 （） ２ 通过 分 析 沪 宁 客运 专 线 左 高 低 轨 道 谱 ， 如 图 １所 示 ， 现 在 ３ 波 长 以上 ， 值 呈 下 降 趋 发 １ｍ 谱 势， 呈负 相关 性 ， 与波 长增 大 ， 不平 顺 幅 值 普遍 增 大
１ ２ 基 于轨道 谱 的平顺 性 识别 ．
图 ２为沪 宁线左 高低 不 平顺谱 值 在某 些频 段不 同频 率点 离散 后在 里程 单元 的不 平顺谱 值 分布 。
如 图 ２所 示 ， 结合 图 １ 道谱 进行 分析 ， 以发 现轨 道谱 值三 维分 布 图很好 地表 征 了轨道不 平顺 沿里 轨 可
谱 密度 （ Ｓ 曲线上得 到表征 。基 于此 ， Ｐ Ｄ） 结合 沪宁客 运专 线轨检 数据 ， 从识 别和评 价 两个 方面对 轨 道平 顺状 态进 行 了研 究。基 于不 同区段 轨道 谱存 在 幅 频特 性 差异 ， 出以 ２ ０ｍ 为 一研 究单 提 ０ 元 ， 过分频 段 离散 各 单 元 轨 道谱 幅频 信 息 ， 通 以三 维 图 的形 式进 行 不 平 顺 的 时频 域 识 别 分 析 。 借鉴 轨道 谱 分级 管理 的 方 法 ， 同时综 合 波 段 整 体 不 平 顺 和 波段 内各 波 长幅 值 波 动 程度 两项 指
０ 引 言
轨 道不 平顺 是轮 轨 系统 的激扰 源 ， 方 面直接 影 响行 车 的安 全性 和平 稳性 ，另 一方 面 由于轨 道 不平 一
顺 激 扰引起 的动荷 载 将加 速轨 道 不平顺 的发展 ， 而进 一 步加 大对行 车 安全性 和 车辆 轨道 设备 使用 寿命 从 的影 响 Ｊ 。轨道 不平 顺功 率谱 密度 （ 以下 简称 “ 轨道 谱 ” 亦 称 Ｐ Ｄ） ， Ｓ 即单位 频 宽 内的不 平顺 的均 方 值 ， 包 含 了波 长 和幅值 两方 面 的信息 ， 是铁 路 线 轨道 不 平 顺 检测 数 据 的 函数统 计 ， 它反 映 了整段 线 路 轨 道 不平
标 ， 究并给 出 了评价 各 里程单 元 平顺 性 的 方 法 ， 综合 评 价 后 各 区段 所 属 不 平顺 状 态等级 划 研 将
分为优 秀、 良好 、 合格 、 失格 。 关 键词 ： 道 不平顺 功率谱 密度 ； 平顺 状 态 ； 轨 不 时频 域 ； 别 ； 价 识 评 中 图分 类号 ： ２ １ 文 献标识 码 ： Ｕ１ Ａ 文章 编号 ： ０ ５— ３ ３ ２ １ ）３— ０ ２— ６ ２ ９ ０ ７ （０ ２ ０ ０ ６ ０
基于不平顺谱 的轨道不平顺状态评价 与识别探讨
徐 磊 ， 陈 宪麦 ， 张 晴 李 ， 斌
４０７ ） １０５ （． １ 中南大学 土木工程学 院， 湖南 长沙 ４ ０ ７ ；． １０ ５ ２ 高速铁路建造技术 国家工程实验室 ， 湖南 长沙
摘要： 线路 不 同区段 轨 道质 量 参差 不 齐， 其 幅频 差 异 能很 好 地 在 各 区段 轨 道 不 平 顺功 率 但
程单元的波幅特征。如图 ２ ｂ 所示波长 ５ １ （） ～ ０ｍ谱值分布 ， 其不平顺幅值 主要集 中在频率点 ４～１ （ ９ 对 应波 长 ６～ ． 之 间 ， 于 凸形峰 值所 在 ７ｍ波 长 ， ８ ８ｍ） 对 结合 不平 顺 谱 数据 ， 不 平顺 幅 值 较大 处 主要 分 布 其
针对 性 的评判 轨道 平顺 性在各 波 段 的优 良 、 格 、 合 失格 等 级 ， 更 科 学 的评 判轨 道 不平 顺 状 态 ， 一 步 提 将 进 高轨 道不平 顺 识别 和评 判水平 。
基于 轨道谱 能 良好 的表 征不平 顺波 幅信 息 ， 从空 间域 的角度 就轨 道不平 顺识 别 与评 判 进行研 究 。 将
≤ ０． ４８８ ８
≤ ０． ５９ ２ ４
≤ ０． ９ ４ ４５
≤ ０．１ ３８ ４
≤ ０． ５ ６ ２０
６ ４ ２ ８ ７ ５
１ １ 主 要步 骤 ． 以沪 宁客运 专线 ２ １ ０ ０年 １ ０月 ２ ０ｋ ０ ｍ路 段 的 轨检 数 据 为研 究 对 象 ，０ 为 一研 究 单 元 ， 分 析序 ２０Ｉ ｎ 则 号 为 ： ｉ＝１ ２ ３， ， ０ ０ Ｔ ，， … １ ０ 。 其 主要 步骤 如下 ：
顺 波长 和 幅值 的统计 特性 。 现阶段 ， 轨道 平顺 状态 评价 的方法 主要 有 ３种 ，即轨 道 局 部 不平 顺 超 限评分 法 、 轨 道 质 量 指数 对 用
（ ｒｃ ｕｌｙＩｄｘ 简称 Ｔ Ｉ来评 价 轨道状 态 的方法 、 ＴａｋＱ ａｔ ｎ ｅ， ｉ Ｑ） 用能 反映 轨道不 平顺 幅值 和波长 的功 率谱密 度来
１ ２ Ｉ２ ３ 。将 １００组 轨道 谱 ６个频 率 区段对 应 的频率 点及 其谱 值离 散至各 研究 单元 ， ０～ ０Ｉ、０～ ０Ｉ Ｔ ｎ ０ 即将 波 长 和幅值 信息 反馈 至各 里程 单元 。 （） ３ 以各研 究单 元 轨道不 平顺 功率 谱值 为 分 析信 号 ， 用 复 合梯 形 公 式 进行 积 分 得 到各 区段 单项 利 项不平 顺 在各 频段 的 Ｓ Ｖ值 ， Ｅ 表示 ， 过 Ｅ 的矩 阵化可 实现 不平顺 波 长 、 Ａ 以 通 幅值 、 程信 息 的有机 整 里
（ ） 计 Ｓ Ｖ、Ｓ ５统 Ａ Ｓ Ｄ不 同频 段 内处在 不 同平顺 性等 级 的里程 单 元 ， 综合 各 里程 单 元 的 Ｓ Ｖ、Ｓ Ａ Ｓ Ｄ等级 ， 做 出评 价并 对平 顺性 较差 的里程单 元 进行 波长 和 幅值分 析 ， 出最不利 特 征波 长 ， 对性采 取 维修措 施 。 找 针
收 稿 日期 ：０２— ４—９ ２ １ ０ ０
作者简介 ： 徐磊
男 １８ 出生 ９ ８年
硕士研究生
基 金项 目： 国家 自然科学基金 （ １０ ３ ５ ５０８１）