單軌波磨測量小車（CAT）在地鐵運(yùn)營中的應(yīng)用分析

摘 要：鋼軌波形磨耗（簡稱“鋼軌波磨”）是指鋼軌頂面縱向規(guī)律性的起伏不平的磨耗現(xiàn)象。鋼軌波磨根除非常困難，治理后復(fù)發(fā)率也非常高。鋼軌波磨會造成振動噪聲增加、輪軌關(guān)系惡化、扣件系統(tǒng)損傷、鋼軌壽命縮短等危害，其中最為嚴(yán)重的是扣件系統(tǒng)損傷，其將危及運(yùn)營安全。鑒于此，對地鐵運(yùn)營階段鋼軌波磨儀的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：波形波磨;波長;鋼軌波磨圖;噪聲分析

中圖分類號：U231? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）08-0053-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.08.015

1? ? 波磨測量小車（CAT）概述

單軌波磨測量小車（CAT）系統(tǒng)專用于在現(xiàn)場測量及分析鋼軌縱向波紋。

1.1? ? 單軌波磨測量小車（CAT）組成

手推小車包括兩個活動組件：

（1）沿兩根鋼軌運(yùn)行的加速計(jì)感應(yīng)器，用于測量波磨。

（2）計(jì)數(shù)器一個，當(dāng)小車沿軌道行駛時，定期發(fā)射出脈沖，以便確定小車的位置。

內(nèi)置于CAT系統(tǒng)里的后期處理軟件可對鋼軌位移后運(yùn)行進(jìn)行檢驗(yàn)，并將位移分析成幾個固定的波長范圍和一個用戶定義的波長范圍，還可統(tǒng)計(jì)出其他數(shù)據(jù)。

1.2? ? 單軌波磨測量小車（CAT）功能

對原始或經(jīng)過濾波器的位移圖像進(jìn)行分析還能得出以下統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：

（1）移動平均峰間位移;

（2）移動平均均方根（RMS）位移;

（3）塊平均均方根（RMS）位移。

每個統(tǒng)計(jì)波長范圍組合皆可有不同的平均窗，原始數(shù)據(jù)或原始數(shù)據(jù)的某個區(qū)段也會被分析處理用于提供RMS位移的1/3倍頻程分析（通過波長）。除用于上述所有鋼軌波磨圖的測量之外，通過仿真輪可對數(shù)據(jù)選擇性地進(jìn)行預(yù)處理，以此確定測量輪軸的位移輪廓，這在鋼軌噪聲的預(yù)測方面是非常有用的。

2? ? 單軌波磨測量小車（CAT）應(yīng)用分析

2.1? ? 說明

檢測地點(diǎn)：大連地鐵2號線（K16+300～K17+000曲下股）。

檢測原理：波磨儀采用接觸式檢測、慣性基準(zhǔn)法原理[1]（圖1），光電位移計(jì)進(jìn)行測量計(jì)算分析。

將采集的原始數(shù)據(jù)波形圖，通過類似于傅里葉變換的算法，基于一系列的正弦和余弦函數(shù)來擬合出原始數(shù)據(jù)的波形，之后再將這一系列的正弦和余弦函數(shù)按4個波段組合起來，形成不同個波段的波形圖。波磨分析執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)見鐵運(yùn)〔2012〕83號《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則（試行）》[2]，如表1所示。

2.2? ? 波磨分析

2.2.1? ? 10～30 mm波長分析

如圖2所示，10～30 mm波長[4]整體波磨檢測圖像（按采樣窗600 mm，谷深平均值0.02 mm設(shè)定分析）超限率為0%。

2.2.2? ? 30～100 mm波長分析

如圖3所示，30～100 mm波長整體波磨檢測圖像（按采樣窗600 mm，谷深平均值0.02 mm設(shè)定分析）超限率為29%。

2.2.3? ? 100～300 mm波長分析

如圖4所示，100～300 mm波長整體波磨檢測圖像（按采樣窗1 000 mm，谷深平均值0.03 mm設(shè)定分析）超限率為71%。

2.2.4? ? 300～1 000 mm波長分析

如圖5所示，300～1 000 mm波長整體波磨檢測圖像（按采樣窗5 000 mm，谷深平均值0.15 mm設(shè)定分析）超限率為2%。

2.3? ? 波磨綜合分析

對上述4個波長范圍內(nèi)超限率進(jìn)行分析，100～300 mm波長超限率最大，為71%，屬中短波嚴(yán)重超限問題。

2.4? ? 波磨超限統(tǒng)計(jì)

根據(jù)綜合分析結(jié)果，確定100～300 mm波長超限率最高，按谷深平均值0.03 mm設(shè)定，具體超限范圍地段如表2所示。

2.5? ? 建議整治區(qū)段

根據(jù)綜合分析結(jié)果，按100～300 mm波長分析，以5 m為打磨長度單位進(jìn)行區(qū)段統(tǒng)計(jì)分析，得出以下區(qū)段需打磨，如圖6所示。

2.6? ? 波磨產(chǎn)生噪聲分析

經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)基線的對比，可綜合分析得出波長在140～230 mm范圍內(nèi)產(chǎn)生的噪聲較為明顯，普遍超過標(biāo)準(zhǔn)基線20 dB左右，如圖7所示。

3? ? 結(jié)語

綜上所述，大連地鐵應(yīng)結(jié)合建設(shè)和運(yùn)營維修特點(diǎn)，形成一定的評價指標(biāo)，科學(xué)評價鋼軌波磨等級，按照公司相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制度和管理理念，制定鋼軌打磨標(biāo)準(zhǔn)，合理安排打磨計(jì)劃，完善鋼軌打磨驗(yàn)收制度，控制鋼軌波磨的發(fā)生發(fā)展速率，努力改善地鐵軌道和車輛病害頻發(fā)的現(xiàn)狀，提升地鐵運(yùn)營安全水平。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 軌道檢查車：GB/T 25021—2010[S].

[2] 高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則（試行）：TG/GW 115—2012[S].

[3] 鐵路工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 50262—2013[S].

[4] 普速鐵路線路修理規(guī)則：TG/GW 102—2019[S].

收稿日期：2021-12-21

作者簡介：張明宏（1987—），男，遼寧大連人，工程師，研究方向：地鐵機(jī)械化設(shè)備對軌道鋼軌、隧道結(jié)構(gòu)的檢測管理。