[發明專利]基于P2力振動的軌道剛度時頻測量方法

有效

• 申請號: 202110324642.7
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113124998B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 姚力;李忠繼;謝毅;林紅松;楊吉忠;龐玲;江萬紅;陳志賢;蘇楷通;盧野;王育恒;蘇乾坤
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: G01H13/00
• 分類號: G01H13/00;G01H17/00
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 林秋雅

本發明公開了一種基于P2力振動的軌道剛度時頻測量方法，包括步驟一：通過安裝在車輛上的加速度傳感器采集軸箱的垂向加速度a_cc(t)；通過安裝在車輛上的速度檢測裝置獲取行駛速度v(t)；步驟二：根據所述垂向加速度a_cc(t)，采用Hilbert?Huang變換方法進行時頻分析，擬合得到系統共振頻率f_p2(t)；根據所述行駛速度v(t)得到行駛里程s(t)；根據所述系統共振頻率f_p2(t)和所述行駛里程s(t)，得到系統共振頻率基于行駛里程的曲線圖f_p2(s)；步驟三：根據所述曲線圖f_p2(s)，繪制軌道剛度基于行駛里程的曲線圖k_p2(s)。本發明將測量設備直接安裝在車輛上，相對于其他方法，測量設備簡單，安裝方便，且能夠實時檢測軌道剛度，測量速度快，能夠在軌道剛度檢測領域廣泛運用。

技術領域

本發明涉及軌道剛度檢測技術領域，特別是一種基于P2力振動的軌道剛度時頻測量方法。

背景技術

軌道剛度是指鋼軌軌面受到的激振力與鋼軌軌面受到激振力后產生的形變之間的比值(kN/mm)。軌道剛度是影響軌道荷載、結構振動和輪軌相互作用的重要因素之一，特別是對于高速鐵路，合理的軌道剛度值能讓軌道動力特性得到極大優化。

國內外很多研究機構對軌道剛度測量方法進行了分析設計，形成了多種測量軌道剛度的專利。

中國專利ZL201210472392.2公開了一種動剛度的測試方法，該方法通過對軌道施加預設頻率范圍內的激振力，得到了施加的激振力F、軌道振動加速度a以及頻率f的時域信號數據，使用傅里葉逆變換，得到位移X的時域信號，結合動剛度Z計算公式Z＝F/X，進一步得到動剛度Z與頻率f對應關系，即寬頻動剛度。

另外為了克服專利ZL201210472392.2中單點測量，數據離散的缺點，中國專利ZL201310115762.1公開了一種軌道剛度動態檢測方法，分別讓初始負載及檢測負載在軌道區間上移動，通過實時測量軌道同一位置兩次不同載荷大小下對應的位移量，計算載荷之差與位移量之差的比值就得到軌道剛度。該方法可以在車輛走行時連續檢測線路的軌道剛度，顯著提高檢測的便利性和快速性。

專利ZL201410353102.1公開了一種基于鋼軌變形速度的軌道剛度快速測量方法，該方法通過引入鋼軌撓曲線方程組，結合測量載體的行駛速度和鋼軌撓曲線上多個點的垂直變形速度，得到撓曲線參數，進一步計算得到鋼軌最大撓度，結合車輪的壓力載荷，得到軌道剛度。該方法動態采集數據，不受軌道不平順的影響。

中國專利ZL201810078351.2公開了一種基于鋼軌豎向振動特性檢測軌下墊板剛度的方法，該方法通過測量鋼軌的豎向二階共振頻率，根據鋼軌的豎向二階共振頻率與軌下墊板剛度之間的關系函數，確定軌下墊板剛度。該方法在檢測過程不會對軌道結構的穩定性造成影響，具有操作簡便、可靠性高的優點。

以上專利的軌道剛度測量方法，主要是靜態離散測量和動態測量，雖然都能測量軌道剛度，但靜態方法無法滿足高速測量的需要，動態測量往往需要安裝特殊的設備，不適合大規模應用。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種基于P2力振動的軌道剛度時頻測量方法，該方法能夠隨時檢測軌道剛度，測量速度快，測量設備簡單，可安裝在運營車輛上，相較于其他專利提供的方法，該方法能廣泛運用。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于P2力振動的軌道剛度時頻測量方法，用于測量軌道剛度在不同位置區段的變化情況，包括以下步驟：

步驟一：通過安裝在車輛上的加速度傳感器采集軸箱的垂向加速度a_cc(t)；通過安裝在車輛上的速度檢測裝置獲取行駛速度v(t)，t為時間；