【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁路系统扣件、减振垫相关，尤其是一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，可实时获取运营线路中扣件及减振垫的真实服役刚度，以期达到轨道运营状态的快速识别，精准指导现场养护维修作业，减小养护维修工作量等作用。
技术介绍
1、随着我国的经济发展质量和效益的明显提升，轨道交通行业得到了迅猛的发展。在铁路的实际运营线路中，轨道的结构形式可分为减振轨道(减振扣件/弹性轨枕/浮置板轨道)与非减振轨道(普通无砟轨道)，两种轨道的本质区别在于轨道结构层间以及整个轨道系统的支承刚度不同，而轨道的支承刚度又直接取决于轨道结构中高聚物弹性元件的软硬程度。然而，在列车长期往复荷载作用下，会加速弹性元件的老化从而引起轨道结构中的支承刚度发生变化，进而减弱轨道的减振效果甚至威胁到行车的安全性，因此如何对运营线路中轨道弹性元件进行直接有效的刚度测试显得尤为重要。
2、在普通无砟轨道中，轨道的支承刚度主要由扣件提供，而在减振轨道中，例如减振垫浮置板轨道，轨道的支承刚度主要由扣件与减振垫共同提供。
3、为解决轨道结构中扣件垂向刚度的测试问题，专利cn204405279u专利技术了一种便于携带的铁路扣件垂向刚度综合测量装置。其基本原理为通过液压千斤顶对钢轨施加垂向力，力的大小可通过测力传感器中的读数仪直接得到，同时安装在扣件正上方钢轨处的千分表可读出钢轨的垂向位移，从而得到扣件的垂向刚度。
4、然而，该方法在列车运行时无法进行测试，只能通过检修人员利用天窗时间进行现场测试，并且该方法通过液压千斤顶对钢轨施加与轮对荷载大小
5、为解决轨道结构中道床动态刚度的测试问题，专利cn115468720a专利技术了一种铁路轨道道床动态刚度的测量方法及装置。其基本原理为将扣件垫板替换为测力垫板用于测量轨枕与钢轨作用位置处的轨枕垂直力，另外安装轨枕位移测量装置用于测量轨枕与钢轨作用位置处的轨枕垂向位移，根据获取到的轨枕垂直力和轨枕垂向位移计算得到轨枕与钢轨作用位置处的道床动态刚度。
6、该方法虽然实现了道床动态刚度的实时测量，并未考虑道床动态刚度测试的长期有效性。同时，采用侵入式扣件垫板的做法本身破坏了垫板的结构，将进一步影响垫板的传力效果，因此仅能测试此种非标准垫板安装状态下特殊的道床刚度。并且在该测试方法中每个测力垫板都需要配置一个测力传感器，当测试线路较长时，所需的测力垫板体量过大，则会导致测试成本的大幅提高。另外，随着时间的推移，测力垫板将受到列车荷载的反复压缩作用，其内置传感器的状态是否正常无法直观进行处理，并且对损坏的传感器进行更换也十分不便，因此该技术的长期有效性无法得到保证。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，根据运营线路中列车的编组情况、车辆的几何形状(车辆的车长、车辆的定距以及车辆的轴距)、钢轨的抗弯刚度以及轨道的结构形式针对性地建立该运营线路的轨道支承模量参考曲线，仅需对安装在钢轨轨底的加速度传感器实时测得的钢轨垂向振动加速度数据进行频谱分析，获得轨道整体的支承模量，再结合单/双自由度振动模型，实现快速测量普通无砟轨道中的扣件刚度及减振垫浮置板轨道中对道床垂向动态刚度起决定性作用的减振垫刚度。
2、本专利技术目的实现由以下技术方案完成：
3、一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，其特征在于：包括如下步骤：
4、根据列车的编组情况、车辆的几何形状、钢轨的抗弯刚度以及轨道的结构形式建立轨道支承模量参考曲线；
5、对实时获取的钢轨垂向振动加速度数据进行频谱分析，结合所述轨道支承模量参考曲线计算得到轨道系统整体的支承模量；
6、按轨道系统的分类对其中弹性元件的刚度进行识别，包括普通无砟轨道与减振垫浮置板轨道，其中将所述普通无砟轨道作为钢轨仅由扣件支承的单自由度振动体系进行识别，识别所述扣件的刚度；将所述减振垫浮置板轨道作为钢轨由扣件与减振垫组成的串联弹簧支承的双自由度振动体系，识别所述扣件和所述减振垫的刚度。
7、当进行所述减振垫浮置板轨道的弹性元件刚度识别时，先对同一线路内的所述普通无砟轨道的扣件刚度进行识别，并将识别获得的扣件刚度代入所述减振垫浮置板轨道的双自由度振动体系中，进行所述减振垫的刚度识别。
8、所述轨道支承模量参考曲线通过下式建立：
9、
10、式中，k为轨道的整体支承模量、ei为钢轨的抗弯刚度、a、b分别为车辆通过频率倍数频率的系数，为正整数、w(af1)和w(bf1)分别为车辆通过频率倍数频率处钢轨频域下的垂向振动位移幅值、lc为车辆长度、ln为第n个轮对与第1个轮对的水平距离、π为常数、i为傅里叶变换中的虚数单位。
11、所述普通无砟轨道的频率倍数a、b取值分别是7和3；所述减振垫浮置板轨道的频率倍数a、b取值分别是7和6。
12、建立轨道支承模量参考曲线时，将轨道简化为一条在均匀弹性基础上的无限长的欧拉梁，列车荷载简化为以速度v匀速沿钢轨移动的荷载序列，得到频域下钢轨垂向的振动特性。
13、所述钢轨的垂向振动加速度数据是通过在所述钢轨的轨底安装加速度传感器获取的。
14、本专利技术的优点是：
15、(1)识别方法便利快捷且易于操作，仅需在钢轨轨底处安装加速度传感器测量钢轨的垂向振动加速度，没有破坏轨道本身的结构，保证了测试的长期有效性；不需要检修人员现场进行测试，工作时间不受天窗时间的限制，可以实时对运营线路中扣件刚度与减振垫刚度进行识别，为轨道结构中扣件与减振垫的健康监测和预警提供可能；
16、(2)识别方法可适用于不同的运营线路，根据运营线路中列车的编组情况、车辆的几何形状(车辆长度、车辆定距、车辆轴距)、钢轨的抗弯刚度以及轨道的结构形式调整轨道支承模量参考曲线，可以获得更加准确的刚度识别效果；
17、(3)识别方法可以针对性地识别减振垫的刚度，克服了线路运营过程中减振垫刚度难以识别的问题，为服役过程中减振垫使用寿命的预测提供依据。
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1.一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，其特征在于：当进行所述减振垫浮置板轨道的弹性元件刚度识别时，先对同一线路内的所述普通无砟轨道的扣件刚度进行识别，并将识别获得的扣件刚度代入所述减振垫浮置板轨道的双自由度振动体系中，进行所述减振垫的刚度识别。
3.根据权利要求1所述的一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，其特征在于：所述轨道支承模量参考曲线通过下式建立：
4.根据权利要求3所述的一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，其特征在于：所述普通无砟轨道的频率倍数A、B取值分别是7和3；所述减振垫浮置板轨道的频率倍数A、B取值分别是7和6。
5.根据权利要求1所述的一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，其特征在于：建立轨道支承模量参考曲线时，将轨道简化为一条在均匀弹性基础上的无限长的欧拉梁，列车荷载简化为以速度v匀速沿钢轨移动的荷载序列，得到频域下钢轨垂向的振动特性。
6.根据权利要求1所述的一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，其特征在于：所述钢
...【技术特征摘要】
1.一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，其特征在于：当进行所述减振垫浮置板轨道的弹性元件刚度识别时，先对同一线路内的所述普通无砟轨道的扣件刚度进行识别，并将识别获得的扣件刚度代入所述减振垫浮置板轨道的双自由度振动体系中，进行所述减振垫的刚度识别。
3.根据权利要求1所述的一种铁路轨道弹性元件刚度识别的方法，其特征在于：所述轨道支承模量参考曲线通过下式建立：
4.根据权利要求3所述的一种铁路轨道弹性元件刚度...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫寅，谢朝川，韦凯，陆云，王显，陶佳元，钱程，李凤煜，吴俊，秦艳，何逸飞，
申请(专利权)人：中铁上海设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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