高速鐵路軌道平順性檢測(cè)關(guān)鍵理論與技術(shù)

第1章 緒論1

1.1中國(guó)高速鐵路軌道維護(hù)檢修體系2

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

1.2.1軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)的主要分類4

1.2.2軌道動(dòng)態(tài)不平順檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀4

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

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

1.2.5軌道狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(cè)面臨的主要挑戰(zhàn)14

參考文獻(xiàn)16

第2章 高速鐵路軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)19

2.1高速鐵路軌道平順性的精密工程測(cè)量與控制19

2.1.1高速鐵路軌道精密工程測(cè)量19

2.1.2軌道空間幾何線形控制方法20

2.2基于中點(diǎn)弦測(cè)法反演的軌道不平順檢測(cè)21

2.2.1基于中點(diǎn)弦測(cè)法的逆濾波法21

2.2.2基于中點(diǎn)弦測(cè)法反演的軌道不平順檢測(cè)理論27

2.2.3基于高頻采樣的中點(diǎn)弦測(cè)法39

2.3基于一弦多點(diǎn)弦測(cè)法反演的軌道不平順檢測(cè)47

2.3.1一弦N點(diǎn)弦測(cè)法的數(shù)學(xué)模型47

2.3.2一弦N點(diǎn)弦測(cè)系統(tǒng)誤差分析53

2.4基于最優(yōu)多點(diǎn)弦測(cè)法反演的軌道不平順檢測(cè)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(diǎn)的單測(cè)點(diǎn)弦測(cè)法70

2.4.4最優(yōu)兩點(diǎn)弦測(cè)法72

2.4.5其他多點(diǎn)弦測(cè)法75

2.4.6最優(yōu)多測(cè)點(diǎn)弦測(cè)法的優(yōu)化率80

2.5慣性導(dǎo)航系統(tǒng)檢測(cè)82

2.5.1慣性導(dǎo)航技術(shù)簡(jiǎn)介82

2.5.2慣性導(dǎo)航系統(tǒng)檢測(cè)理論82

2.5.3慣性導(dǎo)航偏移分析86

2.6相對(duì)與絕對(duì)結(jié)合的高效檢測(cè)87

2.6.1軌道不平順相對(duì)測(cè)量技術(shù)87

2.6.2軌道不平順絕對(duì)測(cè)量技術(shù)87

2.6.3相對(duì)與絕對(duì)結(jié)合的檢測(cè)技術(shù)88

2.6.4軌檢儀的優(yōu)化研究90

參考文獻(xiàn)93

第3章 高速鐵路軌道不平順動(dòng)力學(xué)控制與評(píng)估95

3.1國(guó)內(nèi)外軌道不平順的評(píng)價(jià)方法96

3.1.1軌道局部不平順評(píng)價(jià)方法96

3.1.2軌道整體不平順評(píng)價(jià)方法101

3.1.3功率譜密度評(píng)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(zhǎng)分析142

3.3.1高低不平順的敏感波長(zhǎng)分布142

3.3.2水平不平順的敏感波長(zhǎng)分布144

3.3.3軌向不平順的敏感波長(zhǎng)分布146

3.3.4軌距不平順的敏感波長(zhǎng)分布148

3.4基于動(dòng)力學(xué)的軌道不平順評(píng)價(jià)方法149

3.4.1軌道不平順波長(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)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(xiàn)209

第4章 軌道寬頻動(dòng)剛度檢測(cè)211

4.1軌道寬頻動(dòng)剛度檢測(cè)概述211

4.1.1結(jié)構(gòu)的靜剛度與動(dòng)剛度211

4.1.2結(jié)構(gòu)剛度的計(jì)算方法212

4.1.3軌道垂向剛度212

4.2國(guó)內(nèi)外軌道剛度檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀214

4.2.1軌道結(jié)構(gòu)部件剛度的測(cè)量214

4.2.2軌道整體剛度的測(cè)量222

4.2.3軌道剛度測(cè)量方法分析與比較235

4.3軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力特征238

4.3.1軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性238

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

4.3.3軌道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力特性仿真243

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

4.4軌道結(jié)構(gòu)寬頻動(dòng)剛度計(jì)算理論245

4.4.1兩自由度的軌道動(dòng)剛度計(jì)算模型245

4.4.2多自由度的軌道動(dòng)剛度計(jì)算模型246

4.4.3有砟軌道結(jié)構(gòu)的寬頻動(dòng)剛度計(jì)算247

4.5軌道結(jié)構(gòu)寬頻動(dòng)剛度測(cè)試方法250

4.5.1力錘激勵(lì)法250

4.5.2小車檢測(cè)法257

參考文獻(xiàn)263

第5章 高速鐵路無(wú)砟軌道傷損檢測(cè)265

5.1無(wú)砟軌道傷損及檢測(cè)技術(shù)概述265

5.1.1無(wú)砟軌道主要傷損類型265

5.1.2無(wú)砟軌道傷損檢測(cè)現(xiàn)狀268

5.2模態(tài)法檢測(cè)無(wú)砟軌道傷損269

5.2.1基于固有頻率的結(jié)構(gòu)傷損檢測(cè)269

5.2.2基于曲率模態(tài)的無(wú)砟軌道傷損檢測(cè)270

5.2.3基于高斯曲率的無(wú)砟軌道傷損檢測(cè)277

5.2.4模態(tài)法檢測(cè)傷損試驗(yàn)280

5.3基于沖擊回波法識(shí)別無(wú)砟軌道傷損282

5.3.1沖擊回波法的檢測(cè)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(cè)傷損試驗(yàn)291

5.4無(wú)砟軌道傷損檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)294

5.4.1系統(tǒng)方案295

5.4.2檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)備296

5.4.3檢測(cè)系統(tǒng)裝置298

5.4.4信號(hào)處理299

5.4.5檢測(cè)系統(tǒng)識(shí)別傷損301

參考文獻(xiàn)302

第6章 無(wú)縫線路溫度力及斷軌監(jiān)測(cè)303

6.1無(wú)縫線路監(jiān)測(cè)及檢測(cè)技術(shù)304

6.1.1傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法304

6.1.2新型監(jiān)測(cè)方法305

6.2無(wú)縫線路中鋼軌溫度力測(cè)試306

6.2.1雙向應(yīng)變法測(cè)試原理及組橋方案307

6.2.2鋼軌截面溫度變化對(duì)測(cè)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(yàn)驗(yàn)證319

6.2.5現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證321

6.3高架站橋上無(wú)縫道岔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)322

6.3.1橋上無(wú)砟道岔的狀態(tài)控制指標(biāo)322

6.3.2橋上無(wú)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(cè)的主要內(nèi)容330

6.3.4主要監(jiān)測(cè)技術(shù)332

6.3.5高架站無(wú)縫道岔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成333

6.3.6監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)預(yù)測(cè)、報(bào)警和預(yù)警335

參考文獻(xiàn)336

第7章 高速道岔鋼軌裂紋監(jiān)測(cè)338

7.1道岔鋼軌傷損檢測(cè)及監(jiān)測(cè)技術(shù)338

7.1.1鋼軌傷損分類338

7.1.2國(guó)內(nèi)外道岔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)339

7.1.3鋼軌傷損檢測(cè)及監(jiān)測(cè)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(shí)別算法347

7.2.1經(jīng)典聲發(fā)射信號(hào)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(hào)處理354

7.2.4基于大數(shù)據(jù)的聲發(fā)射信號(hào)處理361

7.2.5海量數(shù)據(jù)測(cè)試及結(jié)果372

7.3高速道岔鋼軌裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)373

7.3.1道岔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)原則374

7.3.2道岔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)378

7.3.6室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證380

7.3.7信號(hào)在鋼軌中衰減試驗(yàn)381

參考文獻(xiàn)382