城市轨道交通轨道不平顺谱分析

客运专线轨道不平顺功率谱分析
陈秀方;金守华;曾华亮
【期刊名称】《中国工程科学》
【年(卷),期】2008(010)004
【摘要】轨道不平顺是车辆振动的主要激扰源,也是限制列车最高运行速度的主要因素之一,直接关系到列车运行的平稳性、安全性和舒适性.文章以秦沈客运专线轨检车实测轨道不平顺数据为统计样本,基于样本平稳性检验,采用FFT方法进行样本空间的谱估计,并由MATLAB编程得到轨道不平顺谱密度.基于轨道不平顺样本的总体平均,得出了谱密度频率平滑曲线和谱密度曲线拟合表达式,并与我国重载提速干线的谱密度曲线进行了对比分析.在此基础上,对秦沈客运专线的轨道状态进行了评估.
【总页数】5页(P56-59,83)
【作者】陈秀方;金守华;曾华亮
【作者单位】中南大学土木建筑学院,长沙,410075;中南大学土木建筑学院,长沙,410075;中南大学土木建筑学院,长沙,410075
【正文语种】中文
【中图分类】U211.3
【相关文献】
1.客运专线轨道不平顺功率谱分析 [J], 李纪阳;刘林芽;寇东华
2.秦沈客运专线板式无砟轨道不平顺功率谱分析 [J], 金守华;曾志平;陈秀方;曾华
亮
3.客运专线新建线路轨道不平顺功率谱分析 [J], 曾华亮;金守华;陈秀方
4.时速350km沪宁客运专线轨道不平顺功率谱分析 [J], 徐磊;陈宪麦;贾浩波;徐伟昌
5.时速350km沪宁客运专线轨道不平顺功率谱分析 [J], 徐磊;陈宪麦;贾浩波;徐伟昌;
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轨道不平顺检测评价及预测综述摘要：近年来，高速铁路的快速发展对轨道平顺性提出了新的要求。

轨道平顺性对行车安全、乘坐舒适性、轨道寿命及环境噪声等具有重要影响。

轨道不平顺的峰值超限可能会引起列车的爬轨和脱轨，对行车安全构成极大危害，同时也是各国现有线路养护维修常用的基本评价指标，基于此，本篇文章对轨道不平顺检测评价及预测进行研究，以供参考。

关键词：轨道；不平顺检测；评价引言我国轨道交通发展迅速，截至2021年底，铁路运营总里程突破15万km，高铁运营里程突破4万km，城轨投运线路总长度达9191.62km。

随着运营年限的积累，由轨道不平顺引起的运营安全及品质问题愈发凸显。

轨道不平顺指轨道结构的几何形位、基本尺寸与理想轨道结构之间的偏差，是造成机车车辆和轨道结构振动与破坏的重要原因之一，直接影响列车运行的安全性和舒适性。

在此，从轨道不平顺类型、检测技术、分析评价及预测方法等方面详细论述轨道不平顺的研究现况。

1.轨道不平顺参数钢轨在高低和轨向方向与设计位置的几何偏差叫做轨道不平顺。

轨道不平顺若超出规定值会严重影响列车运行，是车辆震动的主要根源。

轨道不平顺参数主要包括轨距、轨向不平顺和高低不平顺。

对于轨道测量的快速性与准确性指标来说,现有的测量方案已经能很容易的满足指标要求,而高精度轨向不平顺和高低不平顺的测量则成为轨道几何参数测量的关键问题,其须满足亚毫米级的测量需要。

2.轨道不平顺识别效果影响因素分析在实际过程中，轨道不平顺的识别效果受到众多因素的影响。

如载重变化、长期运营中造成的磨损等导致的车辆参数偏移、列车运行速度的变化以及传感器工作环境的变化等。

本节对这些客观因素进行了模拟，分析其对轨道不平顺识别效果的影响。

假设车体质量，一、二系悬挂刚度及阻尼等参数存在±20%的偏差。

结果表明，车体质量偏差对识别效果影响较小，一、二系悬挂刚度分别影响波长范围1~4m内与10m左右不平顺的识别效果，一、二系悬挂阻尼分别影响波长1m左右与3m左右不平顺的识别效果。

重载铁路轨道不平顺谱构建与分析
高建敏;赖思成
【期刊名称】《铁道工程学报》
【年(卷),期】2022(39)3
【摘要】研究目的:为掌握重载铁路轨道不平顺特征,基于重载轨道不平顺实测数据进行数据预处理与数字特征分析;利用Welch法对重载轨道不平顺谱进行估计;提出能表征重载不平顺谱特征的统一拟合模型,利用L-M算法对重载高低、轨向、水平和轨距不平顺谱进行拟合,得到平均谱拟合参数;并将重载不平顺拟合谱与现有不平
顺谱进行对比分析。

研究结论:(1)重载铁路轨道不平顺数据具有平稳特性且基本服
从正态分布;(2)所分析重载线路轨道几何状态整体较好,各类型不平顺谱的周期性波长成分不尽相同,但均含有1.90 m和1.15 m周期性成分;(3)拟合得到的轨道高低、轨向和水平不平顺谱大致与德国低干扰谱相当,轨距不平顺谱则整体差于德国高干
扰谱;(4)本研究成果可为我国重载铁路轮轨动力学仿真分析和重载铁路养护维修管
理提供理论参考。

【总页数】8页(P32-39)
【作者】高建敏;赖思成
【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U211
【相关文献】
1.武广高速铁路轨道不平顺谱特征分析
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基于轴箱谱的轨道短波不平顺识别方法研究的开题报告一、研究背景及意义随着铁路运输业的发展，轨道的安全性愈发重要。

对于铁路行车安全而言，短波不平顺(Short-pitch irregularities，SPI)是一个十分重要的问题，它会导致车辆和轨道之间的撞击和振动，严重影响铁路行车的安全性和运行速度。

因此，对于SPI的快速、准确的识别和定位，对于保障铁路行车的安全，提高铁路运输效率具有重要意义。

近年来，随着物联网技术的逐渐应用，铁路轨道监测系统已经获得了极大的发展，轨道激振力检测数据也应用广泛，轴箱谱分析方法较好地描述了轮轴与轨道相互作用所产生的振动特征。

基于轴箱谱对SPI进行分析和识别，无疑将为轨道监测系统和铁路运营管理提供有力支持。

二、研究内容本研究将基于轴箱谱分析方法，提出基于特征值提取和分类器的SPI 识别方法。

其主要研究内容如下：1. 轴箱谱分析方法的研究，包括轮轴、轨道的模型建立以及数据采集方法等；2. 对轴箱谱进行特征值提取，确定能够有效描述SPI特性的特征参数；3. 研究合适的分类器，利用机器学习、模式识别等方法对SPI进行分类，确定合适的分类器算法；4. 针对实际数据进行测试和应用，验证所提方法的有效性和可行性。

三、研究方法本研究将采用轴箱谱分析法，提取SPI的特征参数，并通过机器学习等方法进行分类。

具体分为以下几个步骤：1. 数据采集和预处理：首先收集轮轴和轨道的检测数据，并对数据进行处理和滤波；2. 轴箱谱特征提取：根据SPI特性，选取合适的频率段，通过轴箱谱获取波形的能量、谷值、峰峰值等特征参数；3. 特征选择及分类器训练：根据特征的重要性，利用特征选择算法对特征进行筛选，确定重要特征参数。

采用支持向量机(SVM)、K-最近邻(KNN)、决策树等分类器对SPI进行分类训练；4. 识别算法的验证和优化：对所选分类器进行优化和验证，通过实际数据进行测试和应用，评估算法的有效性和可行性。

沪昆线与金温线轨道不平顺谱的分析练松良;李建斌;杨文忠【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(038)002【摘要】首先比较了国内轨道不平顺统计谱与国外轨道标准谱的差异.根据沪昆和金温两条线路的轨道不平顺检测数据,利用Matlab编程计算功率谱(PSD)和轨道质量指数(TQI),结果表明,沪昆线路轨道不平顺功率谱要明显好于美国六级铁路的不平顺谱,而金温线轨道谱接近于美国五级铁路的不平顺谱.利用相干函数对轨道不平顺与车体的垂向和横向振动加速度进行相干分析,并结合车体加速度功率谱分析,归纳出轨道不平顺不利波长的范围,为轨道的养护维修和管理提供了理论和实践指导.然后再对各项轨道不平顺谱值进行积分,得出TQI单项指数与各轨道不平顺谱面积值具有很好的相关性,从而验证了用功率谱评价轨道质量的可靠性.最后建议将轨道不平顺功率谱作为控制提速线路轨道质量的主要指标之一.【总页数】6页(P257-262)【作者】练松良;李建斌;杨文忠【作者单位】同济大学,道路与交通工程教育部重点实验室,上海,201804;同济大学,道路与交通工程教育部重点实验室,上海,201804;同济大学,道路与交通工程教育部重点实验室,上海,201804【正文语种】中文【中图分类】U213.313【相关文献】1.高速铁路(京沪、沪宁、沪杭线)轨道不平顺谱分析 [J], 陈宪麦;徐磊;徐伟昌;董连成2.既有线有砟轨道垂向不平顺影响因素分析及对策 [J], 夏孝维3.沪宁线轨道不平顺谱的分析 [J], 练松良;刘扬;杨文忠4.基于谱峭度与时频分析的接触线不平顺检测 [J], 陈小强;沈彦龙;王英;张玺;曹丽;母秀清5.简析沪昆线站联集中区轨道电路红光带故障与解决方案 [J], 张会志;谢耀元因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第 54 卷第 6 期2023 年 6 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.6Jun. 2023高速铁路0.01~120 m 波段轨道不平顺功率谱密度函数的构建陈宪麦1, 2，董春敏1，魏子龙3，李赛1，杨飞3，孙宪夫3(1. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙，410075；2. 高速铁路建造技术国家工程研究中心，湖南 长沙，410075；3. 中国铁道科学研究院集团有限公司 基础设施检测研究所，北京，100081)摘要：目前国内外铁路轨道不平顺功率谱密度(power spectral density, PSD)函数的表达式多种多样，但因检测仪器有效测量范围有限，其表征波段范围往往较窄，常以短波、中波或中长波等形式呈现，因此，开展更宽波段轨道不平顺功率谱密度函数的研究对铁道工程领域的科学研究和工程应用具有参考价值。

本文对波磨小车与综合检测列车测得的高速铁路轨道(面)不平顺数据进行预处理，采用改进的周期图方法计算和分析其功率谱密度，总结其宽带和周期性成分特征；基于计算所获得的中位轨道不平顺功率谱密度，提出短波[0.01，1) m 、中长波[1，120] m 以及更宽波段0.01~120 m 的轨道不平顺功率谱密度函数的拟合公式，并将本文提出的拟合谱与既有的典型谱进行比对分析。

研究结果表明：高速铁路功率谱密度存在多个周期性成分，短波不平顺周期性成分主要与钢轨接头以及波磨相关，中长波不平顺周期性成分主要与无砟轨道结构和32 m 简支梁桥的构造形式有关；所提出的短、中长波以及0.01~120 m 波段的拟合公式能够很好地表征轨道不平顺功率谱密度的宽带波长特性，且参数少，形式简洁，适用性强。

关键词：高速铁路；轨道不平顺；波段；功率谱密度函数；拟合中图分类号：U213.7 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）06-2111-11Development on power spectral density function of trackirregularity of 0.01−120 m waveband of high-speed railwayCHEN Xianmai 1, 2, DONG Chunmin 1, WEI Zilong 3, LI Sai 1, YANG Fei 3, SUN Xianfu 3(1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China;收稿日期： 2022 −08 −28； 修回日期： 2022 −10 −02基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51478482)；中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划重点项目(N2019G012) (Project(51478482) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(N2019G012) supported by the Key Program of Science and Technology Research and Development Plan of China National Railway Group Co. Ltd.)通信作者：陈宪麦，博士，副教授，从事轨道工程研究；E-mail ：*******************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.06.003引用格式： 陈宪麦, 董春敏, 魏子龙, 等. 高速铁路0.01~120 m 波段轨道不平顺功率谱密度函数的构建[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(6): 2111−2121.Citation: CHEN Xianmai, DONG Chunmin, WEI Zilong, et al. Development on power spectral density function of track irregularity of 0.01−120 m waveband of high-speed railway[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(6): 2111−2121.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)2. National Engineering Research Center of High-speed Railway Construction Technology,Changsha 410075, China;3. Infrastructure Inspection Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China) Abstract:At present, there are various expressions for the power spectral density(PSD) function of railway track irregularity at home and abroad. However, due to the limitation of the test accuracy of the detection instruments, the range of its characteristic bands is often narrow, and it is usually presented in the form of shortwave, medium wave or medium-long wave. Therefore, the research on the power spectral density function of railway track irregularity with the wider band has reference value for scientific research and engineering application in the fieldof railway engineering. Based on the short-wave irregularity data and the medium-long wave irregularity data of the high-speed railways, the power spectral density was calculated and analyzed using the improved periodic graph method, and the characteristics of their broadband and periodic components were summarized. Based on the calculated power spectral density of the medium track irregularity, the fitted formulas of the power spectral density function for shortwave [0.01, 1) m, medium-long wave [1, 120] m, and wider band 0.01~120 m were presented. The proposed fitting formula was compared with the existing typical spectrum. The results show that there are several periodic components in the power spectral density of high-speed railways, the short wave irregularity periodic components are mainly related to the wave wear and rail joints, the medium and long wave irregularity periodic components are mainly related to the ballastless track structure and the construction form of 32 m simply supported beam bridges. The fitted formulas of short, medium and long waves bands and 0.01−120 m bands can well characterize the broadband wavelength characteristics of the power spectral density of track irregularity with fewer parameters, simpler form and better applicability.Key words: high-speed railway; track irregularity; waveband; power spectral density(PSD) function; fitting轨道不平顺是轮轨系统的激扰源，是引起机车车辆产生振动和轮轨动作用力的关键因素，对列车的行车安全性、平稳性、车辆和轨道部件的寿命、养护维修以及周边环境品质等都产生不利影响。

客运专线轨道不平顺功率谱分析
李纪阳;刘林芽;寇东华
【期刊名称】《铁道科学与工程学报》
【年(卷),期】2012(009)001
【摘要】以秦皇岛至沈阳客运专线和武汉至广州高铁轨检车实测轨道不平顺数据为分析对象,基于样本平稳性检验,采用FFT方法进行样本空间的谱估计,并用MATLAB编程得到客运专线轨道不平顺谱密度曲线,研究表明,轨道高低与方向不平顺谱曲线均连续变化,其不平顺包含许多不同幅值和波长的谐波成分,波长范围较宽,轨道高低和方向不平顺谱密度曲线高频段比较光滑,低频段含有复杂的周期性波形.同时对2条客运专线轨道谱密度曲线进行了拟合,并得到相应的特征参数.其结果对研究我国客运专线轨道不平顺功率谱具有参考价值.
【总页数】5页(P117-121)
【作者】李纪阳;刘林芽;寇东华
【作者单位】华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013;华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013;武汉铁路局,湖北武汉430000
【正文语种】中文
【中图分类】U213.3
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1.秦沈客运专线板式无砟轨道不平顺功率谱分析 [J], 金守华;曾志平;陈秀方;曾华亮
2.客运专线新建线路轨道不平顺功率谱分析 [J], 曾华亮;金守华;陈秀方
3.客运专线轨道不平顺功率谱分析 [J], 陈秀方;金守华;曾华亮
4.时速350km沪宁客运专线轨道不平顺功率谱分析 [J], 徐磊;陈宪麦;贾浩波;徐伟昌
5.时速350km沪宁客运专线轨道不平顺功率谱分析 [J], 徐磊;陈宪麦;贾浩波;徐伟昌;
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