[發明專利]一種精確預測鋼軌軌溫的方法

有效

• 申請號: 202011551867.8
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN113051705B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 馮青松;周豪;張凌;徐春山;毛建紅;劉慶杰
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01K11/26;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837
• 代理人: 肖佳

本發明的目的在于提供一種預測鋼軌軌溫的方法，所述方法包括如下步驟：利用激勵源在安裝加速度傳感器附近鋼軌軌頂處施加振動，并獲取鋼軌振動加速度信號；計算振動的頻響函數曲線，得出不同縱向力F和自振頻率之間的關系，并計算得到縱向力F；將縱向力F代入F＝kΔt*A，計算得到溫度變化量Δt，其中k為常數，A為鋼軌橫截面積；根據鎖定軌溫與溫度變化量Δt得到鋼軌實際軌溫。本發明提出一種精確預測鋼軌軌溫的方法，可以簡便無損的檢測鋼軌縱向力，并且計算所得鋼軌軌溫結果更加符合試驗值，提高了檢測精度。

技術領域

本發明屬于軌道交通技術領域，具體涉及一種精確預測鋼軌軌溫的方法。

背景技術

隨著我國科學技術和生產力不斷發展，高速鐵路、重載鐵路技術不斷更新，列車通過鋼軌接頭時會產生很大的輪軌沖擊力，對軌道結構產生很大的破壞作用，造成軌道部件破損，同時加劇了機車車輛的振動、車輛部件的破損，增加能耗和降低旅客舒適度。為了改善鋼軌接頭的工作狀態，無縫線路問世，為大量減少鋼軌接頭創造了條件，因而具有行車平穩，機車車輛及軌道維修費用降低，設備使用壽命延長，適合高速行車等優點，是鐵路軌道現代化的一項重要技術措施，也是當前高速、重載鐵路必需的條件。但是，無縫線路鋼軌在變溫環境下不能沿縱向伸縮，因此造成鋼軌內部溫度應力增大，存在軌道結構高溫脹軌和低溫拉斷的危險。所以定期對無縫線路縱向溫度力進行檢測具有尤為重要的意義。

目前的無縫線路溫度檢測主要分為有損檢測和半有損檢測方法，這兩種方法會對原有鋼軌的穩定性造成破壞，并且增加了檢測過程風險。第一類半有損檢測方法只能檢測鋼軌內部存在的拉應力，并未得到廣泛應用。第二類半有損檢測方法能保證軌道結構完整和穩定，但精度較低，耗費人力物力較大。近年來，一些無損檢測法也應用到無縫線路上，如超聲導波法、X射線法等，但此類方法并不能反映整個鋼軌截面上的溫度應力分布情況，同時受鋼軌自身狀態影響，其檢測準確性有待深究。所以，亟需研究一種更為精確的無損鋼軌溫度檢測方法。

發明內容

本發明的目的在于解決現有方法對無縫線路鋼軌軌溫預測不佳的現狀，提一種預測鋼軌軌溫的方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

利用激勵源在安裝加速度傳感器附近鋼軌軌頂處施加振動，并獲取鋼軌振動加速度信號；

計算振動的頻響函數曲線，得出不同縱向力F和自振頻率之間的關系，并計算得到縱向力F；

將縱向力F代入F＝kΔt*A，計算得到溫度變化量Δt，其中k為常數，A為鋼軌橫截面積；

根據鎖定軌溫與溫度變化量Δt得到鋼軌實際軌溫。

在一個實施方案中，所述方法還包括在鋼軌軌頂上安裝若干振動加速度傳感器，每兩組相鄰軌枕等間距安裝一個加速度傳感器。

在一個實施方案中，所述不同縱向力和自振頻率之間的關系為二次關系式。

在一個實施方案中，所述二次關系式為F＝Af²+Bf+C，其中，A為二次項系數，B為一次項系數，C為常數，f為自振頻率。

在一個實施方案中，所述計算振動的頻響函數曲線，包括，先計算激勵F(t)的自相關函數R_ff(τ)，再計算F(t)與響應X(t)的互相關函數R_fx(τ)，分別對R_ff(τ)及R_fx(τ)作傅里葉變換，得到F(t)的自功率譜S_ff(f)及F(t)與X(t)的互功率譜S_fx，頻響函數滿足

在一個實施方案中，每個加速度傳感器通過數據線傳輸到一個或者多個采集儀，用于進行集中數據分析。

本發明的優點在于：

(1)針對目前方法解決現有方法對無縫線路鋼軌溫度預測不佳的現狀，提出一種精確預測鋼軌軌溫的方法，可以簡便無損的檢測鋼軌縱向力。