高速鐵路軌道平順性檢測關(guān)鍵理論與技術(shù)

第1章 緒論1

1.1中國高速鐵路軌道維護檢修體系2

1.2現(xiàn)代軌道幾何狀態(tài)檢測與監(jiān)測技術(shù)4

1.2.1軌道幾何狀態(tài)檢測技術(shù)的主要分類4

1.2.2軌道動態(tài)不平順檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀4

1.2.3軌道靜態(tài)不平順檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀7

1.2.4其他相關(guān)檢測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用9

1.2.5軌道狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用12

1.3高速鐵路軌道平順性檢測面臨的主要挑戰(zhàn)14

參考文獻16

第2章 高速鐵路軌道靜態(tài)平順性檢測19

2.1高速鐵路軌道平順性的精密工程測量與控制19

2.1.1高速鐵路軌道精密工程測量19

2.1.2軌道空間幾何線形控制方法20

2.2基于中點弦測法反演的軌道不平順檢測21

2.2.1基于中點弦測法的逆濾波法21

2.2.2基于中點弦測法反演的軌道不平順檢測理論27

2.2.3基于高頻采樣的中點弦測法39

2.3基于一弦多點弦測法反演的軌道不平順檢測47

2.3.1一弦N點弦測法的數(shù)學(xué)模型47

2.3.2一弦N點弦測系統(tǒng)誤差分析53

2.4基于最優(yōu)多點弦測法反演的軌道不平順檢測66

2.4.1最優(yōu)化問題描述67

2.4.2優(yōu)化方案69

2.4.3一弦N點的單測點弦測法70

2.4.4最優(yōu)兩點弦測法72

2.4.5其他多點弦測法75

2.4.6最優(yōu)多測點弦測法的優(yōu)化率80

2.5慣性導(dǎo)航系統(tǒng)檢測82

2.5.1慣性導(dǎo)航技術(shù)簡介82

2.5.2慣性導(dǎo)航系統(tǒng)檢測理論82

2.5.3慣性導(dǎo)航偏移分析86

2.6相對與絕對結(jié)合的高效檢測87

2.6.1軌道不平順相對測量技術(shù)87

2.6.2軌道不平順絕對測量技術(shù)87

2.6.3相對與絕對結(jié)合的檢測技術(shù)88

2.6.4軌檢儀的優(yōu)化研究90

參考文獻93

第3章 高速鐵路軌道不平順動力學(xué)控制與評估95

3.1國內(nèi)外軌道不平順的評價方法96

3.1.1軌道局部不平順評價方法96

3.1.2軌道整體不平順評價方法101

3.1.3功率譜密度評定軌道平順狀態(tài)108

3.2軌道不平順與輪軌系統(tǒng)的頻率響應(yīng)規(guī)律114

3.2.1車輛軌道空間耦合系統(tǒng)頻響分析模型114

3.2.2車輛軌道空間耦合系統(tǒng)典型頻響規(guī)律分析129

3.3軌道不平順的敏感波長分析142

3.3.1高低不平順的敏感波長分布142

3.3.2水平不平順的敏感波長分布144

3.3.3軌向不平順的敏感波長分布146

3.3.4軌距不平順的敏感波長分布148

3.4基于動力學(xué)的軌道不平順評價方法149

3.4.1軌道不平順波長權(quán)重函數(shù)150

3.4.2軌道不平順的重構(gòu)164

3.4.3考慮波長權(quán)重的軌道不平順管理值193

3.5應(yīng)用案例分析199

3.5.1軌道不平順數(shù)據(jù)樣本199

3.5.2動力學(xué)響應(yīng)分析201

3.5.3峰值管理203

3.5.4均值管理206

參考文獻209

第4章 軌道寬頻動剛度檢測211

4.1軌道寬頻動剛度檢測概述211

4.1.1結(jié)構(gòu)的靜剛度與動剛度211

4.1.2結(jié)構(gòu)剛度的計算方法212

4.1.3軌道垂向剛度212

4.2國內(nèi)外軌道剛度檢測技術(shù)現(xiàn)狀214

4.2.1軌道結(jié)構(gòu)部件剛度的測量214

4.2.2軌道整體剛度的測量222

4.2.3軌道剛度測量方法分析與比較235

4.3軌道結(jié)構(gòu)動力特征238

4.3.1軌道結(jié)構(gòu)的動力特性238

4.3.2軌道結(jié)構(gòu)動力特性的控制與應(yīng)用241

4.3.3軌道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動力特性仿真243

4.3.4軌道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動力特性的參數(shù)244

4.4軌道結(jié)構(gòu)寬頻動剛度計算理論245

4.4.1兩自由度的軌道動剛度計算模型245

4.4.2多自由度的軌道動剛度計算模型246

4.4.3有砟軌道結(jié)構(gòu)的寬頻動剛度計算247

4.5軌道結(jié)構(gòu)寬頻動剛度測試方法250

4.5.1力錘激勵法250

4.5.2小車檢測法257

參考文獻263

第5章 高速鐵路無砟軌道傷損檢測265

5.1無砟軌道傷損及檢測技術(shù)概述265

5.1.1無砟軌道主要傷損類型265

5.1.2無砟軌道傷損檢測現(xiàn)狀268

5.2模態(tài)法檢測無砟軌道傷損269

5.2.1基于固有頻率的結(jié)構(gòu)傷損檢測269

5.2.2基于曲率模態(tài)的無砟軌道傷損檢測270

5.2.3基于高斯曲率的無砟軌道傷損檢測277

5.2.4模態(tài)法檢測傷損試驗280

5.3基于沖擊回波法識別無砟軌道傷損282

5.3.1沖擊回波法的檢測原理282

5.3.2沖擊回波法的數(shù)值仿真285

5.3.3沖擊回波法檢測傷損試驗291

5.4無砟軌道傷損檢測系統(tǒng)設(shè)計294

5.4.1系統(tǒng)方案295

5.4.2檢測系統(tǒng)硬件設(shè)備296

5.4.3檢測系統(tǒng)裝置298

5.4.4信號處理299

5.4.5檢測系統(tǒng)識別傷損301

參考文獻302

第6章 無縫線路溫度力及斷軌監(jiān)測303

6.1無縫線路監(jiān)測及檢測技術(shù)304

6.1.1傳統(tǒng)監(jiān)測方法304

6.1.2新型監(jiān)測方法305

6.2無縫線路中鋼軌溫度力測試306

6.2.1雙向應(yīng)變法測試原理及組橋方案307

6.2.2鋼軌截面溫度變化對測量誤差的影響311

6.2.3基本溫度力與附加縱向力的分離研究315

6.2.4異包層光纖光柵傳感器的室內(nèi)試驗驗證319

6.2.5現(xiàn)場試驗驗證321

6.3高架站橋上無縫道岔監(jiān)測系統(tǒng)322

6.3.1橋上無砟道岔的狀態(tài)控制指標(biāo)322

6.3.2橋上無砟道岔敏感區(qū)域323

6.3.3高速鐵路高架站軌道系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測的主要內(nèi)容330

6.3.4主要監(jiān)測技術(shù)332

6.3.5高架站無縫道岔監(jiān)測系統(tǒng)的主要組成333

6.3.6監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)預(yù)測、報警和預(yù)警335

參考文獻336

第7章 高速道岔鋼軌裂紋監(jiān)測338

7.1道岔鋼軌傷損檢測及監(jiān)測技術(shù)338

7.1.1鋼軌傷損分類338

7.1.2國內(nèi)外道岔監(jiān)測系統(tǒng)339

7.1.3鋼軌傷損檢測及監(jiān)測技術(shù)341

7.2基于聲發(fā)射技術(shù)的道岔鋼軌裂紋傷損識別算法347

7.2.1經(jīng)典聲發(fā)射信號處理算法347

7.2.2能量譜比值法348

7.2.3基于小波包分析的聲發(fā)射信號處理354

7.2.4基于大數(shù)據(jù)的聲發(fā)射信號處理361

7.2.5海量數(shù)據(jù)測試及結(jié)果372

7.3高速道岔鋼軌裂紋監(jiān)測系統(tǒng)373

7.3.1道岔監(jiān)測系統(tǒng)的主要設(shè)計原則374

7.3.2道岔監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計理念374

7.3.3系統(tǒng)架構(gòu)375

7.3.4系統(tǒng)組成375

7.3.5功能設(shè)計378

7.3.6室內(nèi)試驗驗證380

7.3.7信號在鋼軌中衰減試驗381

參考文獻382