基于脉冲激励下钢轨振动响应的扣件失效识别方法

• 作者: 侯博文 李佳静 高亮 蔡小培
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 交通运输
• 关键词: 铁道工程 扣件失效 脉冲激励 钢轨振动 频谱分析 锤击试验
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 土木工程学科
• 页码范围: 122-133
• 页数: 12页
• 分类号: U213.5+31
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.04.0210

摘要

针对高速铁路无砟轨道扣件失效的检测问题,提出了脉冲激励下钢轨振动响应的扣件失效识别算法.利用实验室1:1实尺模型,通过人工移除扣件弹条的方式模拟扣件失效,分别测试得到脉冲激励下钢轨在扣件良好及失效状态下的时域振动响应,利用快速傅里叶变换及倍频程分析得到钢轨的振动加速度级.将扣件良好及失效状态下钢轨振动加速度振级差值和特征频带占比作为判断扣件失效的评价指标,进一步研究了频带划分方式、振动加速度振级差阈值、特征频带占比阈值对于识别准确率的影响规律,最后提出了针对扣件失效的识别算法与敏感参数选取,结合实验室和京沈高铁正线现场的测试结果对算法的可靠性进行了验证.在此基础上,进一步研究了测点安装位置、邻近非目标扣件失效以及人为操作误差对于识别准确率的影响规律.结果表明:该文提出的扣件失效识别程序在扣件单侧失效条件下的准确率可达100％;在目标扣件两侧的相邻扣件存在失效时,目标扣件的识别准确率仍可达到100％;当测点位于扣件所在断面的钢轨轨腰及轨底外侧时识别准确率在95％以上;沿线路方向上,以扣件中心线为基准,当激励点位置与基准位置的偏差小于6 cm、测点位置与基准位置偏差不大于6 cm时程序识别准确率在95％以上.