一种用轴箱振动、冲击信息测量轨道波磨的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于轨道交通轨道检测技术领域，具体设及一种用轴箱振动、冲击信息测 量轨道波磨的方法，主要用于在地铁等轨道交通车辆运动中通过检测支承车轮车轴的轴箱 之振动加速度、冲击信息，实时测量轨道波磨的波长、波深。
【背景技术】
[0002] 轨道波磨是轨道表面波浪形状的不平顺现象，是轨道伤损的一种形式。轨道波磨 对轮轨关系、列车走行部故障均会产生极大的影响，造成的危害有：一是安全隐患，比如车 辆通过波磨波峰、跌落波谷时产生强烈的振动，不仅使轨道的波磨扩展，使车轮、车辆和钢 轨相关各部件的工作状态恶化，加速转向架等相关部件的机械损伤，增加列车运行时出轨 风险和日常养护维修成本，而且导致车轴断裂、支架固定螺栓断裂、转向架构架裂纹等走行 部部件故障；二是噪声污染，车辆通过波磨区间时，会发出啸叫声，是轨道交通噪声的主要 来源，严重影响乘客的舒适度；更为严重的是，钢轨波磨发展到一定程度，隐含着导致车辆 脱轨、翻车等重大事故的危险。
[0003] 基于上述原因，我国各大城市地铁公司制定定期轨道打磨计划，W此减小波磨对 车辆的影响，减少轮轨的异常磨损，减少列车运行噪音和提高运行稳定性。为了确定轨道波 磨发生的区间，需要对轨道波磨及时进行测量、评价。
[0004] 目前，对轨道波磨的关注主要了解两个参数：波长和波深。列车通过波长和波深不 同的轨道时，相应产生的振动和冲击不同，对车辆的损伤程度也不同。波长和波深综合反映 了波磨的轻重程度。相关资料显示：当波磨的波深达到0. 5mm，波长为0. 3m时，车速60km/ h左右，轨道轨面所承受的动载荷将增大为静载荷的151%，由此造成钢轨使用寿命缩短 50 %~75% ;而且由波磨引起的轮轨振动还导致车辆部件加速损坏。
[0005] 早期对轨道波磨的测量，主要采用波磨测尺和波磨小推车，主要依靠人工操作实 施。后期则发展了 "轨检车"。
[0006] 波磨测尺主要采用静态逐点手工测量，测量长度一般为1~1. 2m，可对钢轨纵向 长度0. 8~Im范围内的波磨进行测量，波长可测范围有限，运种方法检测效率十分低下，往 往要波磨形成并发展至很严重时才能被地铁工务人员所发现。据相关报道可知，由于钢轨 打磨车的每次打磨能力是0. 1~0.2mm。当工务人员发现波磨轨道时，很可能波磨情况已经 较为严重，需要对其进行多次打磨，因此打磨成本高昂。同时，打磨不到位，轨道波磨在没有 及时被消除的情况下继续投入使用，导致波磨继续蔓延，最终只能换轨，造成极大的成本消 耗。
[0007] 波磨小推车可用于钢轨长距离连续测量，扩大了可测波长范围，相对于纯手工测 量的波磨测尺方式，使用较方便，测量效率较高。但运种测量方式因测量车行进速度很慢， 不能在地铁正常营运时进行，作业时间一般安排在完成当日运营任务、待车辆全部离线入 库后，在午夜至凌晨的短暂期间作业，由于监测里程长、任务量大，必须增加监测装备和人 力投入。
[0008] 随着近十多年来铁路运输车辆的六次提速，铁路建设和运营里程的快速扩展，和 城市轨道交通的快速发展，钢轨波磨测量的重要性日趋突出，对钢轨波磨潜在的安全隐患 的防范迫不及待。因此，开发自动化程度高的、对钢轨波磨可进行动态在线检测的技术，代 表了该领域技术发展的主要趋势，纷纷研究各种轨检车技术方案。其中，典型方案发表在 《中国铁道科学》2002年06期，作者刘伶萍等：《钢轨波浪磨耗检测系统的研究开发》，公开 了一种安装在轨检车上，对钢轨波浪磨进行动态在线检测的装置。
[0009] 刘伶萍等在《钢轨波浪磨耗检测系统的研究开发》公开运种轨检车进行动态在线 检测技术方案，自动化程度高，可W大幅度减轻过去的人工方式的劳动强度，提高测量效 率，在钢轨波磨检测工作中可发挥很好的作用。只是，运种轨检车的技术方案，其局限性和 缺陷也十分明显。例如，因为轨检车检测车速低于铁路的常规运行车速，其工作不能与运营 车辆统一调度，而必须调度安排专口的轨检车波磨检测时段，因而工作过程影响铁路的正 常营运而不容频繁使用；因而也不能具备运营时间实时检测波磨状态及对车辆的影响；特 别是轨道波磨一旦发生，由于车辆多而密集，轨道波磨发展很快，轨检车滞后的检测，造成 非实时性、不适应性等很大矛盾。同时，在测量原理上，该方案采用惯性法测量原理，对轴箱 加速度信号进行等距离采样、显示和存储，然后经过数字处理输出代表钢轨波磨幅值的位 移量或标准差。运种惯性法、或者惯性基准法测量原理，其测量精度不能保证，由于加速度 是与轨检车车速相关的，轨检车车速达不到运营时的速度，加速度信号微弱，信噪比低，积 分运算低频信号容易引起积分饱和，是一种有待改进的测量方式。而近年来在铁路、轨道 车辆、风机安全检测技术方面，采用广义共振、共振解调、频谱分析技术，代表了未来发展方 向。
[0010] 因此，开发一种在结构上能够适应高速运营车辆工作状态要求、可W直接安装在 运营车辆上，并且采用先进的广义共振、共振解调、频谱分析技术的进行轨道波磨诊断的一 种钢轨波磨实时检测系统，就可W克服上述方法的缺陷，开创性地在运营车辆实际运营运 行的状态下，对轨道波磨参数进行实时监测，做到运营车辆在第一时间发现钢轨波磨问题、 第一时间判别严重程度、第一时间作出采取安全措施的果断决定，运对于防止钢轨波磨的 恶化、杜绝铁路和轨道交通因为钢轨波磨的严重造成脱轨、翻车等等严重事故的发生，具有 非常重要的作用。
[0011] 为适应地铁和城市轨道交通快速发展，特提出一种用轴箱振动、冲击信息测量轨 道波磨的方法。
【发明内容】
[0012] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种可W大大减少人工工作量、也不需要工 务人员夜间进行检测作业、适应于车辆正常运行时自动进行的，采用轴箱振动、冲击信息测 量轨道波磨的方法。
[0013] 本发明的技术方案是如下实现的：一种用轴箱振动、冲击信息测量轨道波磨的方 法，其振动、冲击信息获取装置含有安装在运营车辆轮对轴上的转速传感器S，安装在轮对 轴两端轴箱轴承座上的振动冲击检测传感器A1、振动冲击检测传感器A2,安装在车上的在 线监控装置JKQW及接收在线监控装置JKQ下载数据并进行继续分析的波磨地面分析系统 DMXT，所述转速传感器S、振动冲击检测传感器A1、振动冲击检测传感器A2与在线监控装置 JKQ相连：振动冲击检测传感器Al、振动冲击检测传感器A2的输出信号均接到在线监控装 置JKQ的振动监测通道和基于广义共振的测量原理的共振解调通道，转速传感器S的输出 信号接到在线监控装置JKQ的转速通道；在线监控装置JKQ用转速传感器S的或经处理得 到的车轮每转一周产生的N(优选值为300-500,更优选值为400)个均布的脉冲控制，采集 振动冲击检测传感器A1、振动冲击检测传感器A2的振动加速度信号al、a2和冲击cl、c2 信号经过在线监控装置JKQ基于广义共振的测量原理变换得到的共振解调信号gl、g2,由 在线监控装置JKQ对波磨振动加速度信号al、a2,共振解调信号gl、g2及转速脉冲信号用 波磨波深、波长振动识别方法和波磨波长冲击识别方法进行轨道波磨信息车载式测量的实 时诊断、分析、决策；或将在线监控装置JKQ采集的波磨振动信号al、a2,共振解调信号gl、 g2及转速脉冲信号数据下载到波磨地面分析系统DMXT，由波磨地面分析系统DMXT对波磨 振动加速度信号al、a2,共振解调信号gl、g2及转速脉冲信号用波磨波深、波长振动识别方 法和波磨波长冲击识别方法进行轨道波磨信息离线式诊断、分析、决策、报警。
[0014] 进一步，波磨波深、波长振动识别方法是：将转速跟踪并行采样方式下，从轴箱振 动冲击检测传感器A1测得并经振动监测通道处理、输出的振动加速度al，从轴箱振动冲击 检测传感器A2测得并经振动监测通道处理、输出的振动加速度曰2,统一定义为振动加速度 a.。;参照转速通道输出不同时间t的转速频率化(t)，将瞬时t的aJ直aW(t)进行重积分 处理得到振幅x，,(t)