轨道交通无砟轨道不平顺谱的拟合与特性分析.pdf

《轨道交通无砟轨道不平顺谱的拟合与特性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第30卷第1期华东交通大学学报V01．3ONo．12013年2月JournalofEastChinaJiaotongUniversityFeb．，2013文章编号：1005．0523(2013)01．0046．06轨道交通无砟轨道不平顺谱的拟合与特性分析陈鑫，练松良，李再帏(1．同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804；2．上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海201620)摘要：以上海轨道交通实测的无砟轨道不平顺数据作为样本，利用经典周期图法计算其轨道不平顺谱，进而得到原始轨道平均谱。基于轨道不平顺七参数拟合谱模型，利用非线性最小二乘法对原始轨道平均谱

2、进行拟合，得出轨道谱的拟合参数。最后，将计算所得的无砟轨道谱拟合曲线与美国6级谱、德国高低干扰谱和中国七参数谱对比分析，结果表明：在中长波范围内，轨距、水平和高低不平顺状态较为优良，低于美国6级谱、德国高低干扰谱和中国干线轨道谱，而轨向不平顺谱则与美国6级谱水平相当；在短波范围内则无砟轨道谱谱值较大。关键词：轨道交通；轨道不平顺；功率谱拟合；非缌陛最小二乘法中图分类号：U216．3文献标志码：A近年来，我国各大城市逐渐建立起以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。随着城市轨道交通线路运营里程的增加，人们对列车运行平稳性和安全性问题的关注越来越多。轨道不平顺对列车的行车安全、

3、平稳性、舒适性，车辆和轨道部件的寿命以及环境噪声等都有重要的影响n。作为研究轨道平顺性状态的主要方法之一，轨道不平顺谱能从幅值和波长两方面来表征轨道平顺性。国内外学者对轨道不平顺谱做了大量的研究工作，美国按铁路相应的允许速度对其进行分级，并给出了各级的标准谱；德国给出了高速铁路的高低干扰谱；我国铁道科学研究院通过分析给出了我国干线铁路轨道不平顺的七参数谱n]。此外，文献[2—4]对沪昆线、金温线、合武线的轨道不平顺谱进行了分析，与国外标准谱进行比较，并分析了功率谱评价轨道质量的可靠性。文献[53介绍了轨道不平顺谱拟合分析方法，并分析了沪杭线轨道不平顺谱。文献[6—7]对

4、我国干线谱进行分析和研究，建立了新的干线轨道谱模型，并提出用分级的轨道谱来表征我国众多干线铁路的轨道平顺性。上述研究大都集中在干线铁路和高速铁路上，城市轨道交通轨道不平顺谱方面的研究较少，文献E83将上海市轨道交通轨道不平顺谱与国内外标准谱进行比较，并分析了城市轨道交通不平顺的不利波长范围。目前，对于城市轨道交通轨道不平顺谱，国内外并没有较为成熟的拟合模型，对其拟合也少有研究，实测得到的轨道不平顺原始谱本身不是一条光滑的曲线，没有确定的表达式，而在设计制造机车车辆、线路桥梁隧道结构以及评估车辆安全舒适和指导线路运营时，需要提供一个特定的解析函数来描述轨道不平顺谱。因此，

5、研究城市轨道交通轨道不平顺谱的拟合有着重要的理论和现实意义。通过计算得到城市轨道交通轨道不平顺原始轨道平均谱，利用非线性最小二乘法拟合所得原始谱，得到了相应的拟合参数，并对比分析了城市轨道交通轨道拟合谱与国内外相关轨道标准谱，可为地铁工务部门科学合理安排线路的维修作业，提高线路质量提供技术上的保障。收稿日期：2012．12．04基金项目：国家自然科学基金项目(50878158)作者简介：陈鑫(1989-)，男，硕士研究生，研究方向为轮轨关系。第1期陈鑫，等：轨道交通无砟轨道不平顺谱的拟合与特性分析471样本数据与预处理2010年至2011年，上海地铁维护保障中心工务公司

6、利用轨道检查车对上海轨道交通1号线上、下行进行了多次检测，其中：列车的检测速度为25～80km·h～，采样间隔为0．25m。考虑到上海轨道交通1号线轨道结构形式和线路敷设方式并不统一，本文选取线路上行地下区间为研究对象，该区间轨道结构形式为无砟轨道，线路段总长约21km。轨道检查车在进行轨道几何形位检测过程中，由于外界环境干扰的存在，检测数据中常常出现异常值。由于标定误差、曲线超高、曲线磨耗或惯性漂移等原因，造成水平、轨距和三角坑不平顺信号常常包含趋势项。异常值和趋势项的存在会影响到数据分析和轨道谱的计算精度，因此有必要对其进行处理。对于异常值和趋势项的处理方法，借鉴文

7、献E9]和文献[10]中提出的线性插值方法和HHT分析方法进行数据处理。2轨道不平顺谱的拟合2．1拟合公式的选取在计算功率谱密度时，为了减少计算长度截断误差，同时考虑到样本采样间隔为0．25in，取以1024in长度作为单位长度分段计算功率谱密度，即样本点数为4096点。基于此，首先对于各次检测数据，以1024m为一个分析段，将线路分为20段；利用经典周期图法获得各段的功率谱密度，总体平均后得到整段线路的轨道不平顺谱；再对各次检测得到的轨道不平顺谱进行样本平均，最后得到无砟轨道不平顺原始谱。由于得到的原始谱曲线并不是一条光滑的曲线，不具有