一种轨道扣件损伤的监测方法技术

本发明专利技术涉及一种轨道扣件损伤的监测方法，包括步骤：步骤1、钢轨位移响应计算；步骤2、摩擦纳米发电机输出信号计算；步骤3、摩擦纳米发电机实测。本发明专利技术的有益效果是：在实际运营轨道安装摩擦纳米发电机，将监测所得电信号与计算所得的输出电压时程曲线进行对比，推算扣件损伤情况，并结合多个摩擦纳米发电机进行分析。直接对比模拟计算电压和实测电压，使用简单便捷。该方法可以监测轨道扣件损伤情况，保障列车系统运营安全。并且利用摩擦纳米发电机作为自供能传感器，减少人工检修耗费的人力物力。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道扣件损伤的监测方法
本专利技术涉及地下工程
，具体说，它涉及一种轨道扣件损伤的监测方法。
技术介绍
地铁轨道在长期运营后，扣件作为连接钢轨和轨道板的元件，在地铁持续运行过程中，容易产生扣件弹条断裂、脱落等情况，加剧地铁车轨系统的动力响应，甚至影响列车的正常运行。因此研究扣件损伤的检测方法，对于维护地铁轨道安全和保护周边环境，具有重要的指导意义和应用价值。钢轨扣件损伤后，其支撑刚度锐减，使得列车经过时钢轨的振动响应发生较大变化，并且与扣件损伤位置和个数均有关联。目前关于损伤扣件的检测方法主要有：频域信号处理法、图像处理法和人工巡检法等。还没有利用扣件损伤改变局部钢轨振动响应特性来进行监测扣件损伤位置的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种轨道扣件损伤的监测方法。轨道扣件损伤的监测方法，包括如下步骤：首先,通过车轨耦合理论计算和摩擦纳米发电机理论计算，得到钢轨下摩擦纳米发电机在不同扣件损伤情况下的输出信号规律；其次,在实际运营轨道中安装所述摩擦纳米发电机，使用巡检车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道扣件损伤的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n首先,通过车轨耦合理论计算和摩擦纳米发电机理论计算，得到钢轨下摩擦纳米发电机在不同扣件损伤情况下的输出信号规律；/n然后,在实际运营轨道中安装所述摩擦纳米发电机，使用巡检车在非运营时段巡检，记录每个摩擦纳米发电机输出电信号，在不同扣件损伤情况下的输出信号规律图中找到对应扣件损伤状况。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道扣件损伤的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
首先,通过车轨耦合理论计算和摩擦纳米发电机理论计算，得到钢轨下摩擦纳米发电机在不同扣件损伤情况下的输出信号规律；
然后,在实际运营轨道中安装所述摩擦纳米发电机，使用巡检车在非运营时段巡检，记录每个摩擦纳米发电机输出电信号，在不同扣件损伤情况下的输出信号规律图中找到对应扣件损伤状况。


2.根据权利要求1所述的轨道扣件损伤的监测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1、钢轨位移响应计算：
建立列车-钢轨-道床耦合计算有限元模型，车体和转向架考虑竖向与点头位移，轮对只考虑竖向位移，转向架和轮对、车厢和转向架之间分别用一系和二系悬挂连接；钢轨采用柔性实体模型，钢轨下方扣件等距离离散分布，采用弹簧-阻尼单元模拟；道床和衬砌采用刚性模型；钢轨状态理想；
选取多种扣件损伤工况，其中包括扣件损伤个数及扣件损伤位置，扣件损伤时扣件与钢轨脱离刚度取值为0；通过列车-钢轨-道床耦合计算有限元模型进行计算，获得两个扣件之间的中点位置，即摩擦纳米发电机安装位置的钢轨位移时程曲线z(t)；
步骤2、摩擦纳米发电机输出信号计算：
摩擦纳米发电机的输出信号根据下式计算



其中d0＝d1/εr1+d2/εr2为有效厚度常数，d1、d2分别为尼龙和PTFE的厚度，εr1、εr2分别为尼龙和PTFE的介电常数；ε0为真空中的介电常数，σ为介电材料表面的电荷密度，R为外接电阻大小，S为摩擦对的面积，D(t)为摩擦对间隙，按下式计算



其中z(t)为监测位置的钢轨位移，A为摩擦对的初始间隙，摩擦对初始间隙根据计算结果取值，应大于无扣件损伤时的钢轨位移，小于多个扣件损伤时的钢轨位移；
采用数值积分的方式，可以得到在监测位置的摩擦纳米发电机的输出信号与扣件损伤个数和位置的关系，制成扣件损伤情况与摩擦纳米发电机输出信号对应的表格，并检查表格中是否有不同损伤工况下摩擦纳米发电机输出信号接近，若有，则改变摩擦对...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋吉清，苏鑫杰，章亦然，蔡泽甬，吴熙，孙苗苗，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33