文档名：高速铁路0.01～1 m波段高低轨道不平顺特性分析
摘要：随着我国高速铁路发展规模的不断扩大及运营速度的不断提升,轨道短波不平顺引起的振动与噪声问题日益严重.深入研究高速铁路短波不平顺的时域、频域与时频域特征,对精准掌握高速铁路轨道短波平顺状态及其引起的车-轨系统振动、伤损等一系列问题具有重要的参考价值.以某高速铁路实测0.01～1m波段轨面高低不平顺数据为研究对象,经过数据预处理剔除异常值并消除趋势项后,对实测不平顺数据进行时域分析,得到该高铁线路短波不平顺数据的统计与分布特性.采用平均周期图法计算该高铁线路轨道短波不平顺功率谱密度,应用非线性最小二乘拟合优化算法进行拟合,提出高速铁路轨道短波不平顺谱.从时频域角度对该段数据进行经验模态分解与希尔伯特变换,分析该高铁线路短波不平顺的希尔伯特谱与边际谱.研究结果表明:该高铁线路轨道短波不平顺数据各统计量幅值都较小,且近似服从正态分布;该高铁线路轨道短波不平顺功率谱密度存在与钢轨波磨有关的多个周期性成分,提出的高速铁路短波不平顺谱函数能够很好地对实测功率谱密度进行拟合,且拟合效果优于经典的SATO建议的短波谱与50kg/m钢轨的短波谱;对该高铁线路轨道可能存在的短波病害进行识别与定位,时频域分析的方法可以较好地应用于高速铁路轨道平顺性的分析与日常的管理维护.
Abstract：WiththecontinuousexpansionofChina'shigh-speedrailwaydevelopmentandtheongoingimprovementinoperationalspeed,theissueofvibrationsandnoisecausedbyuneventrackshort-waveirregularityhasbecomeincreasinglysevere.Athoroughinvestigationintothetimedomain,frequencydomainandtime-frequencydomaincharacteristicsofhigh-speedrailwayshort-waveirregularityholdssignificantreferencevalueinaccuratelygraspingthetrackregularityandtheresultingvibrationsanddamagestothevehicle-tracksystem.Takingthemeasureddataofsurfacelongitudinallevelirregularitiesinthe0.01～1mwavelengthrangeofacertainhigh-speedrailwayasthesubjectofstudy.Afterpreprocessingthedatatoeliminateoutliersandtrendcomponents,atimedomainanalysiswasperformedonthemeasuredirregularitydata,revealingthestatisticalanddistributioncharacteristicsofshortwavesonthishigh-speedrailwayline.Usingtheaverageperiodogrammethod,thepowerspectraldensityoftrackshort-waveirregularityonthishigh-speedrailwaylinewascomputed.Anonlinearleastsquaresfittingoptimizationalgorithmwasemployedtoproposethespectrumoftrackshort-waveirregularity.Furthermore,anempiricalmodedecompositionandHilberttransformwereconductedonthedatafromatime-frequencyperspectivetoanalyzetheHilbertspectrumandmarginalspectrumofshort-waveirregularityonthishigh-speedrailwayline.Theresultsindicatethattheamplitudeofvariousstatisticalquantitiesoftrackshort-waveirregularityonthishigh-speedrailwaylineisrelativelysmall.Theyapproximatelyfollowanormaldistribution.Thepowerspectraldensityoftrackshort-waveirregularityonthishigh-speedrailwaylinecontainsmultipleperiodiccomponentsrelatedtorailcorrugation.Theproposedspectrumofhigh-speedrailwaytrackshort-waveirregularityfitsthemeasuredpowerspectraldensitywell,withafittingperformancesuperiortotheclassicalSATOproposedshort-wavespectrumandtheshort-wavespectrumof50kg/mrails.Identificationandlocalizationofpotentialshort-waveirregularitydefectsonthishigh-speedrailwaylineareperformed,andthetime-frequencyanalysismethodcanbeeffectivelyappliedtotheanalysisandroutinemanagementandmaintenanceoftrackregularityinhigh-speedrailways.
作者：陈宪麦 彭良坤 孙宪夫 魏子龙 杨飞 董春敏 Author：CHENXianmai PENGLiangkun SUNXianfu WEIZilong YANGFei DONGChunmin
作者单位：中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;高速铁路建造技术国家工程研究中心,湖南长沙410075中南大学土木工程学院,湖南长沙410075中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所,北京100081
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(3)
分类号：U213.7
关键词：短波不平顺 时域分析 轨道谱 拟合 希尔伯特变换
Keywords：short-waveirregularity timedomainanalysis trackspectrum fitting Hilberttransform
机标分类号：U216.3U441.3TN927.2
在线出版日期：2024年4月12日
基金项目：国家自然科学基金，中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划，中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划高速铁路0.01～1m波段高低轨道不平顺特性分析[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(3)陈宪麦 彭良坤 孙宪夫 魏子龙 杨飞 董春敏随着我国高速铁路发展规模的不断扩大及运营速度的不断提升,轨道短波不平顺引起的振动与噪声问题日益严重.深入研究高速铁路短波不平顺的时域、频域与时频域特征,对精准掌握高速铁路轨道短波平顺状态及其引起的车-轨系统...参考文献和引证文献
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引证文献
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