第一篇：軌道平順性論文：高速鐵路軌道平順性測量相關技術問題的研究

軌道平順性論文：高速鐵路軌道平順性測量相關技術問題的研究

【中文摘要】目前,中國已投入運營的高速鐵路里程已達到7000多公里,同時還有1萬余公里高速鐵路(時速250公里以上)在建。高速鐵路行車速度快,要求軌道的平順性好。為了確保軌道的平順性滿足高速行車的要求,目前的通用方法是在精測網的控制下,通過軌檢小車實測軌道平順性的各項參數,并與設計參數進行比較,再通過軌道精調使軌道的平順性各項參數滿足設計要求。衡量軌道平順性的參數有哪些,以及如何測量與計算,是軌檢小車設計與制造的關鍵技術。因此,本文針對軌道平順性測量的相關技術進行研究,具有現實的意義。本文首先研究傳統軌道平順性各項參數的測量原理與計算方法,接著詳細研討現代軌道平順性各項參數的測量方法和計算模型,主要包括德國和中國對軌向及高低這兩個重要參數的評價標準和計算方法。最后根據所推導的數學模型和計算方法計算了一段軌道實測數據,并與某軌檢小車的計算結果進行比對,以驗證所推導數學模型和計算方法的正確性和可行性。本文的主要學術貢獻在于以下兩點：1)介紹了如何通過CPⅢ控制網下的實測坐標關聯軌道的設計里程及其設計參數,以及如何根據軌道的實測坐標計算軌道中心線的坐標；2)通過比較德國和中國軌向和高低的計算方法與結果,認為兩種方法具有各自的優勢,可以互補,為了充分真實地反映軌道的軌向和高低,軌檢時應該使用兩種方法進行評價與分析。

【英文摘要】At present, China having been put into operation high-speed railway mileage has reached more than 7000km, as well as ten thousand kilometers of high-speed railway(250km per hour or more)under construction.High-speed railway traffic speed, requiring Track Regularity better.In order to ensure that the ride track meet the demands of high speed traffic, currently is the general way in precision measuring network control, by track inspection car track ride the parameters measured, and compare to design parameters and fine tuning makes the track by track by ride the parameters meet the design requirements.Measuring rail ride what are parameters? How these parameters and the definition of measurement and calculation? Is key to design and manufacture of rail detecting car technology, therefore this article related to rail ride comfort measurement technique to study with real-world significance.This first study on the traditional track measuring principle and calculation method of ride comfort parameters, Went on to discuss in detail modern rail ride comfort measurement method of ride comfort and track various parameters of the calculation model, Rail that is involved in important parameters both high and low orbit and to ride Germany’s standard and calculation methods and

standards in China and its calculation method, The last calculated based on the mathematical model and calculation method for the derivation of the parameters of the section of track test track ride, And than on the results of a calculation of track inspection car, to verify the correctness and the feasibility of the mathematical model and calculation method of derivation.Main scholarly contribution is this article the following two points:1)Describes how to CPIII measured under control network coordinates associated with mileage of track design and its design parameters, and how the track measured coordinates calculation of coordinates of the track centre line;2)By comparing Germany and alignment and high and low calculation method and results in China, the two methods have their own advantages, can complement one another, in order to fully truly reflect the track alignment and high and low, track inspection should be used for evaluation and analysis of two methods.【關鍵詞】軌道平順性 軌檢小車 高速鐵路 精度

【英文關鍵詞】Track Regularity Railway Inspection Instruments High-speed railway Accuracy 【目錄】高速鐵路軌道平順性測量相關技術問題的研究6-7Abstract7

第1章 緒論10-16

摘要

1.1 引言

101.2 軌道平順性測量發展概況10-111.3 無砟軌道平順性測量現狀11-1313-14

1.4 軌道控制網(CPⅢ網)簡介

第2章 2.1 1.5 本文的主要研究內容及意義14-16

16-26軌道平順性各項參數的定義及其傳統的測量方法軌距16-1718-20程22

2.2 水平/超高17-182.4 高低20-21

2.3 正矢/軌向

2.6 里

2.5 扭曲21-22

222.7 線路中線的三維坐標

22-26

2.8 軌檢車測量軌道的各項平順性參數第3章 軌檢小車測量軌道平順性3.1 軌檢小車的工作流程參數的原理研究26-432626-433.2 軌檢小車檢測軌道平順性各項參數的原理3.2.1 軌距的檢測原理26-27

3.2.2 水平/超高的檢測原理27-2929-32

3.2.3 軌向的中波和長波不平順檢測原理

3.2.5 扭曲的檢

3.2.7 線3.2.4 高低的檢測原理32-33測原理33-363.2.6 線路里程的測量原理36路中線點三維坐標測量原理36-43平順性各項參數的相關數據計算及分析點坐標計算與分析44-46

43-44

第4章 軌檢小車測量軌道43-54

4.1 線路中線

4.2 軌距和軌距變化率計算與分析

46-47

4.4 軌向德國4.5 高低

4.6 4.3 水平/超高計算與分析檢測方法的計算及其與中國檢測方法的比較47-50德國檢測方法的計算及其與中國檢測方法的比較扭曲計算與分析52-5455-56

結論與展望

54-55

50-52

致謝參考文獻56-60攻讀碩士學位期間發表的論文

60-61附表一 線路中線坐標對比情況表61-64附表二

水平/超高比較表64-67附表三 本文計算模型計算的軌向和

附表四 軌附表五 本SGJ-T-CEC-I型軌檢小車計算的軌向結果表67-71向德國檢測方法和中國檢測方法計算結果表71-84文計算模型計算的高低和SGJ-T-CEC-I型軌檢小車計算的高低結果表84-88表88-96附表六 高低德國檢測方法和中國檢測方法計算結果附表七 扭曲比較表96-98

第二篇：高速鐵路軌道平順性的高精度檢測方法

一種高速鐵路軌道平順性的高精度檢測方法

張磊，賀文俊，鄭陽，王加科，鄭建平

（長春理工大學 光電工程學院，吉林 長春 130000）

摘要：提出一種新的高速鐵路軌道平順性的檢測方法。采用了雙頻激光干涉技術，通過比較測量小車沿軌道前進時，測量光路和參考光路中光拍信號的位相差變化，得到鎖相測頭相對線路中心線的直線度偏差。同時利用激光測距技術測量軌距，經過數據計算處理將鎖相測頭的直線度偏差轉換為左右兩軌的直線度偏差，即測得軌道的靜態平順度。該方法在原理上區別于慣性基準法和弦測法等已有的軌道檢測技術，利用時間的精準性完成了空間的高精度測量，實現了原理上的創新。

關鍵詞：高速鐵路；軌道平順性；雙頻激光干涉；比對位相法 中圖分類號：U216.3 TH741 文獻標識碼：A A High-precision Measurement Method of Track Irregularity for High-speed Railway Zhang Lei, He Wen-jun, Zheng Yang, Wang Jia-ke, Zheng Jian-ping(School of Opto-Electronics Engineering ,Changchun University of Science and Technology,Changchun

130022,China)Abstract: A new measurement method of track irregularity for high-speed railway is proposed.Using double-frequency laser interference technique, the linear deviation between the phase-locked gauging head and the center line of the route can be got by comparing the phase difference variation of the light beat signal in the test ray path and the reference ray path when the measuring car is moving forward along the track.While we use laser ranging technique to measure gauge, after calculating data, we will change straightness deviation of phase-lock gauging head into straightness deviation of left-right two tracks, promptly the static irregularity for track.The method is different from the inertial reference method, chord measurement method and such as existing track detection techniques in principle;it utilized accuracy of time to accomplish high-precision measurement of space and achieved principles of innovation.Key words: high-speed railway;track irregularity;double frequency laser interference technique;Phase comparison method

引言

隨著我國高速鐵路系統的迅速發展，列車的運營速度越來越快，列車與軌道長時間的相互作用以及地質沉降等因素勢必會引起軌道幾何形位的不斷變化。由于軌道不平順是激發列車振動、增大輪軌動作用力和影響行車平穩性的主要因素之一[1]，為確保高速鐵路行車的安全、平穩與舒適，軌道的幾何形位必須保持極高的平順性。

目前軌道平順性的檢測方法主要可分為慣性基準法和弦測法，大型的軌檢車普遍采用慣性基準法，通過對列車車體和軸箱的振動加速度信號進行二次積分直接求得位置或位移量，得出慣性基準并測量出軌道的不平順[2]。其缺點在于測量結果受行車速度的影響，制造和使用成本很高，不便于日常線路檢測和維護。便攜式軌檢車則大多采用弦測法，通過測量短弦矢高來推算長波不平順，由于以小推大，造成測量誤差成倍放大。且普遍認為弦測法傳遞函數收斂性差，測量值不能真實地反映軌道狀態[3]。為了提高長波不平順的測量精度，利用激光準直法進行長弦測量[4]，但是大氣擾動，激光束漂移，光強中心的判讀誤差以及振動等因素限制了其測量精度的進一步提高。本文將基于雙頻激光干涉技術，提出一種新的軌道平順性檢測方法。直線度檢測原理

如圖1所示，測量點表示為G，基準點表示為S1和S2，測量點G到基準點S1的距離表示為L1，測量點G到基準點S2的距離表示為L2，基準點S1和S2的距離表示為2d，測量點G到基準點S1和S2的連線的距離表示為L，測量點G相對基準點S1和S2的中心線的偏移量表示為?。由式(3)可知，我們能夠通過直接測量測量點G到基準點S1和S2的距離差?L，來間接測得測量點G相對兩個基準點的中心線的偏移量。若測量點G沿兩個基準點的中心線方向移動，則可以得到其移動路徑的直線度。

222??L1=L+?d?????L2?L1??L2?L1?=4d??222??L2=L+?d????L?L??L2?L1????214d由于L??d,L2?L1?2L令L2?L1=?L???L?L2d

圖1 直線度檢測原理圖 系統的整體結構

圖2 測量系統整體結構簡圖

如圖2所示，該系統主要包含基準標桿、測量小車和光學基準站三大部分。基準標桿作為測量的基準，A型標桿上安裝一個球棱鏡，B型標桿沿鉛垂方向安裝有兩個球棱鏡，形成上下兩個基準點。A型標桿和B型標桿對稱于線路中心線，每隔120米設置一對，可以利用一對CPⅢ控制點作為A型標桿上的基準點和B型標桿的下基準點，B型標桿的上基準點可以利用CPⅢ高程控制網通過大地測量設置標定，使其與下基準點構成的連線鉛垂，且連線的中心與垂向鎖相測頭大致在同一高程面。要求基準標桿上的基準點的安放精度較高，安裝后聯合CPⅢ控制網進行平差。

測量小車上包含兩個在鉛垂方向上有一定間隔的鎖相測頭，橫向鎖相測頭以基準標桿A型的基準點和基準標桿B型的下基準點為測量基準，通過測量橫向鎖相測頭到兩者的距離差來計算測頭相對線路中心線的水平偏移量，同時測量小車通過激光測距技術來得到軌距值以及鎖相測頭到左右兩軌的水平距離，用以將鎖相測頭的水平偏移數據轉換為左右兩軌的水平偏移數據，垂向鎖相測頭則以基準標桿B型的上下兩個基準點作為測量基準，來測量左右兩軌相對線路中心線的垂向偏移量。

光學基準站每隔120米設置一個，埋設在線路中心線下方，且在A型標桿的基準點與B型標桿的下基準點的連線上，配合測量小車上的基準提取裝置使用。光學基準站上的基準點通過大地測量標定固死，或者固定GPS裝置實時測量其大地坐標信息。測量開始前使測量小車位于光學基準站的上方，基準提取裝置對準光學基準站的基準點，提取到基準點的大地坐標信息后，以該點作為測量的起始點。測量小車沿軌道前進，鎖相測頭到其對應的測量基準點的距離差，隨著小車前進不斷變化，即式(1)中的?L變化。同時L也是變化的，相鄰兩個光學基準站之間的距離是已知的，測量小車上的里程計記錄其前進的距離，那么測量小車在任意里程處，鎖相測頭到其對應的測量基準點連線的距離L就能夠求得。從而可以解算出測量小車前進軌跡的二維直線度，通過數據處理計算就能合成軌道的平順性曲線。鎖相測頭工作原理

鎖相測頭是測量小車的核心部件，用以測量到其對應的測量基準點的距離差?L，其工作原理見圖3。

圖3 鎖相測頭工作原理圖

SJD-5T型橫向賽曼雙頻激光器發出兩束振動方向相互垂直、頻率差為243.6kHz的線偏振光，穩頻精度為10-7，頻差穩定性為0.5kHz/10h。采用低頻差的雙頻激光器的好處在于有利于位相測量，能獲得很高的測量精度[5]。從激光器出射的兩束相互正交的線偏振光一部分經分束鏡反射，通過45°偏振片后，由雪崩管D1接收光拍信號形成參考光路；另一部分光透射后經過準直擴束系統，然后由偏振分束棱鏡分光作為測量光路。振動方向平行紙面的激光(頻率為f1)透射，經過快軸呈45°安裝的1/4波片后變成右旋圓偏振光，經反射鏡反射，再經過分光棱鏡分光后一部光反射出去，照準基準標桿上的球棱鏡后沿原路返回，再次經過快軸呈45°安裝的1/4波片，振動方向變為垂直紙面，被偏振分束棱鏡反射進入等腰直角棱鏡;振動方向垂直紙面的激光(頻率為f2)反射，經過快軸呈45°安裝的1/4波片后變成左旋圓偏振光，經反射鏡反射，再經過分光棱鏡分光后一部光透射出去，照準基準標桿上的球棱鏡后沿原路返回，再次經過快軸呈45°安裝的1/4波片，振動方向變為平行紙面，從偏振分束棱鏡透射進入等腰直角棱鏡。于是頻率為f1和f2的兩束光經過透鏡會聚，透過45°偏振片后，由雪崩管D2接收光拍信號。圖4中的兩個反射鏡分別安裝在轉臺上，用傳動帶連接，由電機驅動轉臺，實現雙光束的共點對稱掃描和跟蹤，使測量小車前進過程中，鎖相測頭始終能接收到基準標桿上的球棱鏡反射回來的激光。設頻率為f1和f2的激光束在測量光路中的光場分別為：

?E1?Acos(k1Z1???t)(2)?E?Acos(kZ??t)?2222式中A為兩光束的振幅，t為時間，1和

kk2分別為兩光束的波數，??和?2分別為兩光束的角頻率，Z1和Z2Z1=2L，Z2?2L2，又L2?L1??L，所分別為兩光束的光程，由于光束經過基準標桿上的球棱鏡的反射，故以式(2)可改寫為：

?E1?Acos(2k1L1???t)(3)??E2?Acos[2k2(L1??L)??2t]偏振片與兩正交的線偏振光呈45°放置，合成光場況下的光照特性具有平方律性質，即輸出光電流為

E?E1cos45??E2cos45?。雪崩管在輸入光強較弱情I?KE2=K?E1cos45??E2cos45??2KA2?[1?cos?4L1km?2?Lk2?2?mt??cos4L1k?2?Lk2?2t??(4)211cos?4L1k1?2?1t??cos?4L1k2?4?Lk2?2?2t?]22k?kk?k???2???2式中km?12，k?12，?m?1，??1，K為常數

2222??由式(4)可知，在輸出信號中除直流分量外，在交變分量中包含向賽曼雙頻激光器出射的雙頻激光頻差很小，故

2?m、2?、2?1和2?2等四個諧波成分。橫

比較小，該諧波成分處于雪崩管

2?m??1??2?2??f1?f2?的上限截止頻率之內。其余三項屬于高頻項，其頻率遠遠超出通頻帶之外，所以雪崩管能夠單獨分離出差頻信號分量。于是式(4)可以簡化為

KA2I??1?cos?4L1km?2?Lk2?2?mt???(5)2?由式(5)可知，雪崩管的輸出信號是一個頻率為

2?m?2??f1?f2?的時變信號。實際上測量小車在前進過程中，L1和?L都不斷變化，但是4km?4k1?k24?4?3??243.6?10?0.0102?f1?f2??8L2c3?10，即1變化628米才使電信號的位相變化一個周期，所以

L1的變化對測量結果的影響可以忽略。

KA2I0???1?cos?2kmZ0?2?mt???Z2同理可求的參考光路中雪崩管的輸出光電流，其中0為定值。將參考信號和測量信號送入鑒相器進行位相比較，測量小車前進時?L的變化必然引起參考信號和測量信號位相差的改變，那么就可以通過測量參考信號和測量信號的位相差變化，來測量鎖相測頭到其對應的測量基準點的距離差?L的變化，最終實現軌道平順性的高精度檢測。4 理論精度分析

以設計時速為350km/h的雙線高速鐵路為例，雙線距為5米，總路基寬11米。假設基準標桿A型的基準點到基準標桿B型的下基準點的距離為么可以由下式計算?L的測量精度：

2d1?10m，基準標桿B型的上基準點和下基準點的間距為2d2?1m，取L?120m，采用SJD-5T型橫向賽曼雙頻激光器，取波長?2?632.8nm。鑒相器的鑒相精度一般為0.5°，那

?0.5o2k2?L=2???360o(6)??k2?2???2??L??21440?632.8?0.44nm(7)1440結合式(7)可求得： 橫向不平順測量精度：?1?L120?L??0.44nm?5.28nm 2d110L120?L??0.44nm?52.8nm 2d21垂向不平順測量精度：?2?5 結論

本文提出了一種新的高速鐵路軌道平順性檢測方法，實現了原理上的創新。利用雙頻激光進行外差式測量，消除了激光器穩定性對測量結果的影響，抗大氣擾動能力相對提高。通過測量差頻信號的位相變化，間接得到測量小車前進時鎖相測頭的二維直線度，最終完成軌道平順性的測量。理論精度達到納米級，且差頻檢測具有靈敏度高、輸出信噪比高等優點。且該方法可廣泛應用于高精度超長軌道直線度測量，地鐵軌道的維護和檢測等精密測量領域，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

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第三篇：高速鐵路采用哪些措施來提高平順性

高速鐵路采用哪些措施來提高平順性

高速鐵路軌道結構和普通鐵路軌道結構一樣，由鋼軌、軌枕、扣件、道床、道岔等部分組成。這些力學性質絕然不同的材料承受來自車輪作用力，它們的工作是緊密相關的。任何一個軌道零部件的性能、強度和結構的變化都會影響所有其他零部件的工作條件，并對列車運行質量產生直接的影響，因此軌道結構是一個系統，要用系統論的觀點和方法進行研究。鋼軌直接承受由機車車輛傳來的巨大動力，并傳向軌枕；軌枕承受鋼軌傳來的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置；輪軌間的各種作用力通過軌枕和扣件的隔振、減振和衰減后傳遞給道床，使道碴重新排列，并將作用力擴散傳遞于路基。由于列車速度的提高給軌道結構的作用力與速度的n次方成正比，因此高速鐵路的軌道必然要比普通線路具有更高的安全性、可靠性和平順性，高速鐵路的軌道結構要求具有高平順性。為使軌道結構的平順性持久、穩定，需要在設計、施工、管理各個環節進行嚴格控制

1交通運輸是人類生存和社會發展的重要條件之一。交通運輸方式的進步主要休現在提高運輸速率上。1964年，世界上第一條高速鐵路在日本誕生，開創了鐵路高速行車實用化的歷史。至今世界已形成近5000km的高速鐵路網。預計高速鐵路在21世紀必將有更大、更快的發展。

我國高速鐵路已起步，開工建設的秦沈客運專線實際上就是一條高速鐵路，它的最高速度超過250km/h，部分地段可達300km/h。2020年正在規劃、建設的有京滬、津秦、沈哈、京廣等段高速鐵路。

高速鐵路不僅體現了橋路軌道、機車車輛、牽引供電、通信信號、運輸指揮、運營管理等專業技術的最高水平，同時對其安全性提出更高的要求[1]。而作為高速鐵路行車基礎——軌道結構，其管理水平和目標起著關鍵性的作用。日本東海道新干線花費的運營開支最少卻能實現大量高速列車安全運行的秘密，關鍵在于建立了較科學的軌道不平順管理系統。法國TGV高度鐵路的成功經驗也證明，若提高和保持軌道結構的平順性便可以滿足300km/h高速行車對線路的要求。因此，筆者根據高速鐵路軌道結構特點，分析軌道安全管理所需檢測方法、管理內容及手段，并提出一種改進思路，即應建立在各種異常情況下的處理機制。高速鐵路軌道結構的平順性特征

2．1 高速鐵路軌道必須具有高平順性[2]

軌道不平順是引起輪軌作用力增大的主要原因。焊縫不平順，軌面剝離、擦傷、波形磨耗等原因，造成短波不平順幅值雖然很小，但是，在高速行車條件下，就可引起很大的輪軌作用力和沖擊振動。例如：一個0.2mm的微小焊縫迎輪臺階形不平順，當車速高達300km/h時，所引起的高頻動作用力可達722kN，低頻輪軌力可達321kN，使道碴破碎、道床路基產生不均沉陷，從而形成較大的中長波不平順，并能引起很大的噪音，嚴重情況時，還可能引發鋼軌、輪、軸斷裂，導致惡性脫軌事故。

2．2 嚴格控制鋼軌的平直性和焊縫的平順性

要求軌道結構具有高平順性，對鋼軌而言，其主要尺寸公差、平直度指標和焊接接頭的平直度是鋼軌重點關注的指標。無論是鋼軌主要尺寸公差，還是鋼軌焊接接頭的幾何尺寸公差，我國目前的標準與運行高速鐵路國家的標準相比都有較大的差距[3]。

2．3 一次鋪成跨區間無縫線路

一次鋪成跨區間無縫線路，是提高軌道結構連續性、均勻性的重要措施，可最大限度減少鋼軌接縫引起的輪軌沖擊作用和由此引發的一些接頭病害；還可控制初始不平順，提高軌道平順性，減少維修工作量，降低運營成本，且效果顯著。

2．4 高精度的軌道鋪設及維修標準[4]

要保持軌道的高平順性，首先要求鋪設的精度要高，其次日常要保證高標準、高質量的維修及管理。

設計時采用高標準，施工時嚴格控制質量，在投入運營后應隨時監測掌握不平順發展變化情況，進行軌道的安全管理，發現超限的處所需立即處理。高速鐵路軌道的安全管理

3．1 建立安全確認車檢查制度

高速鐵路是客運專線，采用白天行車、晚上固定“天窗”養護作業方式。在每天早晨開行第一趟列車之前，無論法國還是日本都利用安全確認車進行線路檢查，其目的是檢查線路是否在夜間遭到破壞，或者夜間施工有無機具遺漏在線路上，侵入限界，影響行車安全。其檢測技術是通過在司機室內設置的攝像機拍攝前方圖像，通過計算機對圖像進行處理，檢查扣件有無松動，道床的路肩寬度有無變化，提供對保障行車安全有用的數據資料。

3．2 軌道不平順管理

軌道的幾何形位在列車運行過程中，發生各種各樣的變化。為保障行車安全，對軌道幾何形位進行控制，超出某一限值時進行養護維修。由于軌道動態檢測更能反映軌道幾何形位實際變化情況，世界各國都采用軌檢車進行檢測

高速鐵路維修管理目標分5個層次：

（1）作業驗收質量目標管理，即維修作業或施工后，按照作業驗收標準進行的目標管理。

（2）經常保養目標管理，即按照保養標準對線路進行日常養護，保持線路質量均衡所進行的目標管理。

（3）預防性計劃維修管理（平衡舒適度目標管理），即按管理區段軌道質量指數標準，在軌道狀態惡化之前進行預防性維修。

（4）臨時補修管理，即當時軌道局部不平順達到或超過臨時補修管理標準時，在規定的時間內安排臨時補修計劃，并予以消除。

（5）限速管理，即當軌道局部不平順達到或超過限速管理標準時，必須降低列車運行速度，并立即予以消除。

3．3 列車振動加速度管理

根據國際振動環境標準ISO2631的規定，振動頻率為1~2Hz，累計持續時間為4H的車體振動環境，保持舒適度不減退的允許加速度：橫向為0.17m/s2，垂向為034~0.49m/s2。列車振動加速度利用晃車儀等設備檢測，發現異常情況，通過沿線的電纜傳輸到中央調度臺的工務調度及相關養護部門，由調度向養護部門下達調查和處置命令，對于超出一定限值的列車采用限速措施

3．4 鋼軌踏面及傷損管理

鋼軌的傷損主要包括軌頭磨耗（垂直磨耗、側面磨耗、波磨）、表面凹凸不平順、焊縫不平順、表面擦傷、剝離及內部的核傷和裂縫。對鋼軌狀態管理分為踏面及傷損管理。

3．4．1 鋼軌踏面管理

對于鋼軌踏面的檢測需利用先進的激光技術、計算機技術、圖像技術、進行快速、無接觸的檢測。經過圖像處理后，比較鋼軌標準截面和實際截面的形狀，可得到鋼軌表面狀態。

在高速鐵路上，實行鋼軌踏面管理，其目的有二：一是為降低噪聲和振動，減少輪重的變化；二是防止鋼軌表面傷損縱向方向的發展。對鋼軌踏面管理的方法：開通前用磨軌列車打磨鋼軌；運行過程中進行周期性打磨。

打磨鋼軌，去除鋼軌在軋制和運行過程中造成的不平順，進一步提高焊頭的平順性，已被國外的高速鐵路的實踐證明是一項技術經濟效益顯著的成功經驗。

3．4．2 鋼軌探傷管理

鋼軌內部的核傷和裂紋可用探傷車來檢測；探傷的種類有如下兩種：

（1）周期性探傷。根據探傷作業計劃，每隔一定周期，在“天窗”時間內，鋼軌探車以30~40km/h的速度邊向鋼軌灑水，邊向鋼軌發射2500Hz、2MHz的超聲波，根據各種反射波來判斷鋼軌內部的傷損。超聲波探頭單側裝有4個，發射角度分別為0°和37°各一個，70°的有兩個。探傷結果有多種表示方法。

（2）精密探傷。使用鋼軌探傷車對全線進行探傷，找出傷損鋼軌的處所和部位，再由探傷工使用各種小型精密探傷儀，逐處進行精密探傷，對照傷損判別標準，確定傷損等級，采取相應措施。

3．5 無縫線路管理

無縫線路最致命的事故是“脹軌跑道”和“鋼軌折斷”。產生該事故的原因主要是鋼軌內部的溫度力，而鋼軌最小抗彎強度與鋼軌橫向剛度、道床橫向阻力、軌排彎曲剛度有關。

因此，在無縫線路管理時應做到：

（1）正確設定鋼軌鎖定軌溫并嚴格檢測；

（2）嚴格按章作業，確保道床橫向阻力；

（3）控制鋼軌的異常伸縮、爬行；

（4）異常高溫時，增加巡道班次，觀察線路方向，必要時采取慢行措施。異常情況下的處理對策

異常情況是指列車運行時，遇到不可抗拒的自然災害或突發事件，其管理體制標準優先級別最高。

4．1 降暴雨時處理對策

在高速鐵路沿線布置雨量計，收集沿線降雨情況，并將相關數據傳輸到管理室。當雨量超過限值時，一方面加強線路巡視，啟動相應的救援體系，另一方面對列車進行限速。當降雨結束后，解除限速，逐級提速，恢復原有行車速度。

4．2 振動超限時處理對策

當司機報告有振動超限時，通過該區段的列車采取慢行措施，進行現場調查，以決定是否能解除慢行。此外，對軌道不平順中高低、方向超限時，也采取慢行措施。

4．3 地震、強風、大雨雪時處理對策

高速鐵路線路走向不同，地質狀況不同，采取措施也有不同。東海道新干線沿海而建，地震頻繁，而在東北新干線，降雨雪對行車的影響也需考慮。

第四篇：機械振動交互式遺傳算法粗糙集汽車行駛平順性論文

基于隱式性能指標的機械振動優化設計

【摘要】近些年,優化算法已經成為研究與應用領域一種非常重要的工具,利用遺傳算法的優化原理,普通遺傳算法在解決機械振動優化設計方面的問題具有很大的優勢。遺傳算法已經廣泛的應用于機械振動優化設計中,雖然解決了一部分機械設計中遇到的問題,但是這種算法往往只能解決性能指標用顯示函數表達的優化問題。而在實際的工程中,很多系統優化問題的性能指標并不能用顯示的函數表達出來,這方面屬于隱式性能指標的優化問題,采用傳統的遺傳算法不能解決此類問題。本文主要提出了一種交互式遺傳算法優化算法,通過用戶給出適應度值參與進化過程,突破傳統遺傳算法的主要缺陷來優化解決機械振動方面的實際問題,這種優化方法能啟發式的搜索到全局最優解的較小區域,而且不會陷入局部最優解,解決了部分隱式性能指標下的機械振動優化問題。對于交互式遺傳算法人的疲勞問題,本文采用粗糙集理論的分類約簡功能解決,從而解決了隱式性能指標下的機械振動優化設計。本文根據交互式遺傳算法,開發了一套機械振動優化設計測試系統。該系統是在Visual C++ 6.0的環境下利用MFC開發工具完成的。程序采用文檔/視圖結構,將后臺的數據管理和前臺的用戶交互分離開來,極大的方便...更多還原

【Abstract】 In recent years, optimization has become an important tool for research and application.Experts have given in detail about the principle of genetic algorithm optimization and the general application of genetic algorithms applied to optimal design of the advantages of mechanical vibrations.Some articles have been using genetic algorithm to solve the plight of mechanical vibration, but traditional genetic algorithm can only solve the system optimization problem with a clear(explicit)expression....更多還原

【關鍵詞】 機械振動； 交互式遺傳算法； 粗糙集； 汽車行駛平順性；

【Key words】 Mechanical vibration； interactive genetic algorithm； rough set； vehicle ride comfort； 摘要 4-5 Abstract 5-6 第1章 緒論 10-15

1.1 課題來源和研究意義 10-11

1.2 國內外研究現狀 11-12

1.3 論文的創新點及主要研究內容 12-13

1.4 論文的內容組織形式 13-15

第2章 隱式性能指標機械振動優化方法 15-24

2.1 交互式遺傳算法的概念 15-18

2.1.1 交互式遺傳算法與傳統遺傳算法的區別 15-17

2.1.2 交互式遺傳算法的特點 17-18

2.2 交互式遺傳算法的核心問題 18-20

2.2.1 個體適應值估計 19

2.2.2 加速進化收斂 19-20

2.3 交互式遺傳算法的環境 20-22

2.3.1 交互式遺傳算法的環境 20-21

2.3.2 交互式遺傳算法環境的波動性和不一致性 21-22

2.4 開發工具及環境 22-23

2.5 本章小結 23-24

第3章 屬性相對約簡啟發式遺傳算法 24-32

3.1 基于遺傳算法的粗糙集知識抽取方法 24-26

3.2 粗糙集最小屬性集選擇 26-27

3.3 屬性集選擇的貪心算法 27

3.4 基于交互式遺傳算法的屬性相對約簡 27-31

3.5 本章小結 31-32

第4章 基于隱式性能指標的機械振動優化設計實例 32-43

4.1 汽車行駛平順性的主要指標 32-39

4.1.1平順性評價指標 33-36

4.1.2 1/3 倍頻帶分別評價法 36-38

4.1.3 總加權值評價法 38-39

4.2 汽車行駛平順性的輔助評價指標 39

4.3 汽車振動模型 39-42

4.3.1 系統的力學和數學模型 39-40

4.3.2 系統的頻率響應特性 40-41

4.3.3 系統的振動響應量的幅頻特性 41

4.3.4 系統響應量的功率譜密度 41-42

4.4 基于交互式遺傳算法的汽車平順性的優化 42

4.4.1 設計變量的確定 42

4.4.2 目標函數的建立 42

4.5 本章小結 42-43

第5章 交互式遺傳算法軟件開發與功能實現 43-62

5.1 MFC 開來發工具概述 43-44

5.2 MFC 文檔/視圖結構分析 44-46

5.3 軟件實現的總體流程 46-48

5.4 算法程序的設計與實現 48-59

5.4.1 根據實際問題進行編碼 49-50

5.4.2 設定遺傳操作的各參數 50-51

5.4.3 產生初始種群 51-52

5.4.4 遺傳操作程序設計 52-55

5.4.5 人機交互操作程序 55-56

5.4.6 進化終止條件判斷程序 56

5.4.7 世代進化過程的實現 56-57

5.4.8 在窗口中輸出每一代的結果 57-59

5.5 交互式遺傳算法的優化結果 59-61

5.6 本章小結 61-62 第6章 全文總結與展望 62-64

6.1 總結 62-63

6.2 展望 63-64 參考文獻

第五篇：基于虛擬樣機的空氣彈簧懸架轎車行駛平順性研究論文

空氣彈簧懸架系統是一種采用空氣彈簧代替螺旋彈簧的變剛度懸架系統。空氣彈簧的基本剛度特性呈現為中間段較低，兩端隨著行程的增大而逐漸增加的特點。早期空氣彈簧主要應用于載重汽車和客車上，20 世紀以來，隨著人們對汽車行駛性能要求的提高，轎車也開始逐漸應用空氣懸架系統，以改善汽車的乘坐舒適性。

本文首先結合臺架試驗得到的空氣彈簧剛度特性曲線，在多體動力學軟件 ADAMS/Car 中建立空 氣 彈 簧 懸 架 整 車 動 力 學 模 型。然 后 在ADAMS/Car Ride 中搭建汽車行駛平順性仿真實驗臺，并進行隨機路面下平順性仿真試驗。最后根據ISO2631平順性評價方法，對空氣彈簧懸架系統轎車座椅各軸向響應進行時域和頻域分析，并與相同激勵下的旋彈簧懸架汽車響應量進行對比，驗證

空氣彈簧對汽車平順性的提高。整車動力學仿真模型的建立

1.1 空氣彈簧懸架子系統建立

空氣彈簧的主體是橡膠氣囊，還包括底座、上蓋板等部件。空氣彈簧的基本剛度特性可以根據需要設計成理想的反“s”形式。在正常行車撓度范圍內空氣彈簧剛度特性接近于線性，當空氣彈簧變形量超過正常行車撓度范圍時，空氣彈簧表現出非線性。

1.2 其他子系統建立

在 ADAMS/Car Template 模塊中，建立配有通訊器的轉向系統、車身、輪胎、發動機及人-座椅模型，其中人-座椅模型由剛性球，彈性元件及阻尼元件組成。

1.3 整車動力學仿真模型的搭建

在 ADAMS/Car Standard 界面中，將各個文件的子系統與 ADAMS/Car Ride平順性實驗臺_ARIDE_FOUR_POST_TESTRIG 結合，建立空氣彈簧懸架整車動力學仿真模型，如圖 5 所示。另外，為了將空氣彈簧懸架汽車與螺旋彈簧懸架汽車平順性進行對比分析，采用相同的建模方法搭建螺旋彈簧懸架整車動力學仿真模型。汽車平順性評價方法

由于人體對不同振動頻率、不同輸入點以及不同軸向振動的敏感程度不同，因此在對汽車行駛平順性進行評價時要充分考慮這些因素的影響。根據ISO2631-1:1997(E)標準規定，汽車平順性的基本評價方法是采用加權加速度均方根值來評價振動對人體舒適和健康的影響，其頻率加權函數為。平順性仿真分析

3.1 隨機路面的建立

ADAMS/Car 中提供了基于 Sayers 數字模型的隨機路面生成器，利用該隨機路面生成器創建 B 級隨機不平路面參數文件，空間功率譜密度取 0.1，速度功率譜密度取 12，路面長度取 1 000 m，得到左右車輪路面輪廓曲線。

3.2 模型仿真與分析

根據 GB/T4970-1996 汽車平順性試驗方法，調整整車動力學模型質量、轉動慣量與質心位置，分別對車輛空載和滿載時，B 級隨機路面上以 50km/h速度直線行駛下的汽車行駛平順性進行模型仿真，得到座椅 X、Y、Z 三個方向的加速度響應時域和頻域曲線，如圖 8~19。其中模型 A 表示螺旋彈簧懸架整車動力學模型，模型 B 表示空氣彈簧懸架整車動力學模型。結 論

依據動態彎曲疲勞試驗的國家標準，通過 NXNASTRAN 軟件模擬了輪轂旋轉過程中的應力變化情況，直觀的找出了旋轉過程中輪轂受到應力最大的位置，并以此位置輪轂受到的載荷和約束為基礎進行疲勞分析，發現輪轂的最低壽命為 5×105次，輪輻輻板拐角處最容易發生疲勞破壞，所得數據為輪轂結構的改進和優化提供了依據。