作者：杨文忠
导师：练松良
年份：2008
摘要：轴箱加速度的检测简便易行,由于该处加速度没有经过二系悬挂的减振作用,所以覆盖了很大的带宽,可以检测较短波长的轨道缺陷,如焊接接头的低陷等,轴箱加速度与轨面高低不平顺具有极大的相关性,详细研究其相关关系,对于轨道结构的分析具有重要意义。
首先,本文对随机数据分析处理方法进行了论述,作为后面实测数据分析处理的理论基础。重点放在小波的基本理论上,包括:连续小波变换与离散小波变换的概念与算法,多分辨率的概念,小波分解与重构的基本方法,常用小波的表达式,小波消噪原理,最佳小波基选择的准则等。
第二,提出了小波在轨道检测中的应用,如对轴箱加速度信号或轨面不平顺信号进行异常数据的剔除,奇异点(即故障点或里程调整点)的检测,用小波进行噪声消除或滤波,消除趋势项也被当作一种高通滤波,研究了采用双积分方法得到轴箱位移的过程。
第三,描述了传统的轨道质量的评价标准,如扣分法、TQI法；对于按功率谱密度进行轨道质量的评价方法进行了实测分析,为了便于功率谱的比较,首先对不同的标准谱进行对比；接着采用最小二乘法原理对实测数据进行功率谱拟合,从而得到沪杭线的轨道状态级别。
第四,论述了模态分析的基本理论,并依此理论,对一个简单的轴箱-不平顺关系模型建立了用于表示轴箱加速度与轨面高低不平顺之间相关关系的基本公式。
第五,对沪昆线的实测的数据进行了较为详细的处理分析,用于验证轴箱加速度与轨道高低不平顺之间有极强的相关关系。通过比较不同里程段的传递函数的形状,证明轴箱系统具有相对稳定的频响函数；通过比较轴箱位移与轨面高低不平顺值的包络图,证明两者相当相似。同时得出了小波消趋所需分解的层数为5,按此分析层数,对于116km/h的车速,积分结果不经过系数修正即可得到相应的轨面高低不平顺值,对于大于116km/h的车速,积分结果须乘上一个小于1的修正系数,反之,乘上一个小于1的修正系数。同时也对比了三种用于轴箱加速度与速度的消趋的方法,结果表明,用多项式进行消趋是根本不可行的,用小波进行消趋具有最佳的效果。
最后,对进一步工作的方向进行了简要的讨论,如不同小波基性质与选用的深入研究；时间域与空间域的数据的相关关系的研究,尤其是时域频率与空间域频率不呈线性关系的情形；车速对轴箱加速度、高低不平顺之间关系影响的研究等。
关键词：重载铁路，钢轨滚动接触疲劳裂纹，样条曲线，轮轨匹配，钢轨型面
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