一种大跨径桥上无缝线路实际锁定轨温测试方法技术

本发明专利技术提供了一种大跨径桥上无缝线路实际锁定轨温测试方法。该方法包括：在大跨径桥上无缝线路的关键位置设置多个测点，利用传感器对每个测点位置处的桥梁挠度、钢轨纵向力、桥梁纵向位移和轨温进行监测；根据桥梁挠度与钢钢轨挠曲附加力之间的线性相关性计算得到钢钢轨挠曲附加力；根据桥梁纵向位移与钢轨伸缩附加力之间的相关性计算得到钢轨伸缩附加力；根据钢轨纵向力、钢钢轨挠曲附加力、钢轨伸缩附加力和轨温计算得到实际锁定轨温。本发明专利技术利用钢轨纵向力与桥梁空间变形之间的线性关系将钢轨纵向力依次剔除，获得基本温度力的实时监测值，进而获得实际锁定轨温，便于铁路工务部分对无缝线路进行日常的养护与维修工作。务部分对无缝线路进行日常的养护与维修工作。务部分对无缝线路进行日常的养护与维修工作。

【技术实现步骤摘要】
一种大跨径桥上无缝线路实际锁定轨温测试方法


[0001]本专利技术涉及无缝线路养护
，尤其涉及一种大跨径桥上无缝线路实际锁定轨温测试方法。

技术介绍

[0002]随着当前铁路运营的日益发展，特别是近年来我国发展的高铁技术，越来越多的无缝线路铺设于超大跨度桥梁上，对无缝线路的可靠性和稳定性有了更高的要求。锁定轨温是无缝线路养护、管理和维修的重要参数。如果实际锁定轨温比原锁定轨温高很多，在冬季于气温降低，钢轨内部温度拉应力较大，可能发生断轨。反之，如果实际锁定轨温比原锁定轨温低很多，在夏季由于气温升高，钢轨内部温度应力增大，可能发生胀轨。因此，实现对实际锁定轨温的实时监测，对保证无锋线路的运营安全具有重大的意义。
[0003]对于一般跨径桥上无缝线路，现有理论认为桥主梁区段存在钢轨纵向力不变的“固定区”，可根据下式：
[0004]T
n
＝T+(σ/Eα)
ꢀꢀ
(1)
[0005]得到实测轨温，其中T为现场轨温，E、α为常量，σ考虑为实测钢轨温度应力。
[0006]千米级以上大跨径桥梁投入运营后，主梁会产生较大的挠曲变形，梁轨相对位移及钢轨的纵向力均会发生不同于普通跨径桥上无缝线路的变化。这可能导致在理论上的“固定区”内，应力除了基本温度力外，还包含了钢轨伸缩附加力和有各种因素产生的挠曲附加力。其中挠曲附加力是指：因桥梁发生挠曲变形引起梁轨相对位移而产生的附加力统称为挠曲力。因此，对于受附加力影响极大的千米级跨度桥上无缝线路，需实现从钢轨纵向力中分离出基本温度力以获得钢轨真实的实际锁定轨温值，为线路的养护维修提供可靠指导。
[0007]目前，现有技术中铁路上应用的监测无缝线路实际锁定轨温的方法主要有三种:应力法、应变法及能量类。但对于工程实践而言，已有方法存在着所采用的仪器价格高昂，测量时间长，操作步骤过于复杂，计算过程较为繁琐，不能简便有效地在线完成对基本温度力的提取与实时处理。
[0008]因此，有必要提出一种简单有效、成本较低的锁定轨温监测方法，为线路的养护维修提供可靠指导。

技术实现思路

[0009]本专利技术的实施例提供了一种大跨径桥上无缝线路实际锁定轨温测试方法，以实现对无缝线路实际锁定轨温的实时监测，。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0011]一种大跨径桥上无缝线路实际锁定轨温测试方法，包括：
[0012]在大跨径桥上无缝线路的关键位置设置多个测点，利用传感器对每个测点位置处的桥梁挠度、钢轨纵向力、桥梁纵向位移和轨温进行监测；
[0013]根据桥梁挠度与钢钢轨挠曲附加力之间的线性相关性，通过桥梁挠度计算得到钢钢轨挠曲附加力；
[0014]根据桥梁纵向位移与钢轨伸缩附加力之间的线性相关性，通过桥梁纵向位移计算得到钢轨伸缩附加力；
[0015]根据所述钢轨纵向力、钢钢轨挠曲附加力、钢轨伸缩附加力和轨温计算得到实际锁定轨温。
[0016]优选地，所述的在大跨径桥上无缝线路的关键位置设置多个测点，利用传感器对每个测点位置处的桥梁挠度、钢轨纵向力、桥梁纵向位移和轨温进行监测，包括：
[0017]在线
‑
桥实际工程的大跨径桥上无缝线路的关键位置设置多个测点；
[0018]基于选取的测点，利用传感器对测点位置处的桥梁挠度D(t)、钢轨纵向力σ、桥梁纵向位移S(t)及轨温T进行实时监测，所述传感器包括；温度计、挠度仪、光纤光栅应力传感器和加速度传感器。
[0019]优选地，所述的根据桥梁挠度与钢轨挠曲附加力之间的线性相关性，通过桥梁挠度计算得到钢钢轨挠曲附加力，包括：
[0020]建立桥梁挠度与钢轨挠曲附加力之间的线性回归模型，利用线性回归模型通过桥梁挠度计算得到钢轨挠曲附加力，所述线性回归模型的函数表达式为：
[0021]σ
D
(t)＝b1+a1D(t)+μ(t)
ꢀꢀ
(2)
[0022]其中，a1与b1为线性回归模型中的回归参数，D(t)为测点处t时刻的桥梁挠度，σ
D
(t)为t时刻的钢轨挠曲附加力值，μ(t)为随机误差。
[0023]优选地，所述的根据桥梁纵向位移与钢轨伸缩附加力之间的相关性，通过桥梁纵向位移计算得到钢轨伸缩附加力，包括：
[0024]建立桥梁纵向位移与钢轨伸缩附加力之间的线性回归模型，利用线性回归模型通过桥梁纵向位移计算得到钢轨伸缩附加力，所述线性回归模型的函数表达式为：
[0025]σ
s
(t)＝b2+a2S(t)+μ(t)
ꢀꢀ
(3)
[0026]其中，S(t)为t时刻的桥梁纵向位移，σ
s
(t)为对应时刻的钢轨伸缩附加力，a2与b2为线性回归模型中的回归参数。
[0027]优选地，所述的根据所述钢轨纵向力、钢轨挠曲附加力、钢轨伸缩附加力和轨温计算得到实际锁定轨温，包括：
[0028]用钢轨纵向力实测值σ减去钢轨挠曲附加力σ
D
、钢轨伸缩附加力σ
s
得到的剩余纵向力为基本温度力，无缝线路实际锁定轨温T
n
的表示为：
[0029]T
n
＝T+(σ
T
/Eα)＝T+(σ
‑
σ
D
‑
σ
S
)/Eα
ꢀꢀ
(4)
[0030]其中，E为钢轨弹性模量，计算时取2.06
×
105MPa；α为钢轨线膨胀系数计算时取1.18
×
10
‑5/℃。
[0031]由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术提出了一种基于荷载
‑
桥梁空间变形
‑
钢轨纵向力映射关系的一种超大跨度桥上无缝线路实际锁定轨温监测方法，主要利用钢轨纵向力与桥梁空间变形之间的线性关系将钢轨纵向力依次剔除，获得基本温度力的实时监测值，进而获得实际锁定轨温，便于铁路工务部分对无缝线路进行日常的养护与维修工作。
[0032]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变
得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术提供一种大跨径桥上无缝线路实际锁定轨温测试方法的处理流程图；
[0035]图2为钢轨挠曲力与桥梁挠度的相关性示意图；
[0036]图3为钢轨伸缩附加力与桥梁纵向位移的相关关系示意图；
[0037]图4为无缝线路纵向力分离监测方法流程图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨径桥上无缝线路实际锁定轨温测试方法，其特征在于，包括：在大跨径桥上无缝线路的关键位置设置多个测点，利用传感器对每个测点位置处的桥梁挠度、钢轨纵向力、桥梁纵向位移和轨温进行监测；根据桥梁挠度与钢钢轨挠曲附加力之间的线性相关性，通过桥梁挠度计算得到钢钢轨挠曲附加力；根据桥梁纵向位移与钢轨伸缩附加力之间的线性相关性，通过桥梁纵向位移计算得到钢轨伸缩附加力；根据所述钢轨纵向力、钢钢轨挠曲附加力、钢轨伸缩附加力和轨温计算得到实际锁定轨温。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在大跨径桥上无缝线路的关键位置设置多个测点，利用传感器对每个测点位置处的桥梁挠度、钢轨纵向力、桥梁纵向位移和轨温进行监测，包括：在线
‑
桥实际工程的大跨径桥上无缝线路的关键位置设置多个测点；基于选取的测点，利用传感器对测点位置处的桥梁挠度D(t)、钢轨纵向力、桥梁纵向位移S(t)及轨温T进行实时监测，所述传感器包括；温度计、挠度仪、光纤光栅应力传感器和加速度传感器。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的根据桥梁挠度与钢轨挠曲附加力之间的线性相关性，通过桥梁挠度计算得到钢钢轨挠曲附加力，包括：建立桥梁挠度与钢轨挠曲附加力之间的线性回归模型，利用线性回归模型通过桥梁挠度计算得到钢轨挠曲附加力，所述线性回归模型的函数表达式为：σ
D
(t)＝b1+a1D(t)+μ(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，a1与b1为线性回归模型中的回归参数，D(t)为测点处t时刻的桥梁挠度，σ
D

【专利技术属性】
技术研发人员：高亮，张雅楠，丁家萱，王萌萌，钟阳龙，杨明眉，黄仪博，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：