[发明专利]一种精确预测钢轨轨温的方法

说明书

本发明的目的在于提供一种预测钢轨轨温的方法，所述方法包括如下步骤：利用激励源在安装加速度传感器附近钢轨轨顶处施加振动，并获取钢轨振动加速度信号；计算振动的频响函数曲线，得出不同纵向力F和自振频率之间的关系，并计算得到纵向力F；将纵向力F代入F＝kΔt*A，计算得到温度变化量Δt，其中k为常数，A为钢轨横截面积；根据锁定轨温与温度变化量Δt得到钢轨实际轨温。本发明提出一种精确预测钢轨轨温的方法，可以简便无损的检测钢轨纵向力，并且计算所得钢轨轨温结果更加符合试验值，提高了检测精度。

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及一种精确预测钢轨轨温的方法。

背景技术

随着我国科学技术和生产力不断发展，高速铁路、重载铁路技术不断更新，列车通过钢轨接头时会产生很大的轮轨冲击力，对轨道结构产生很大的破坏作用，造成轨道部件破损，同时加剧了机车车辆的振动、车辆部件的破损，增加能耗和降低旅客舒适度。为了改善钢轨接头的工作状态，无缝线路问世，为大量减少钢轨接头创造了条件，因而具有行车平稳，机车车辆及轨道维修费用降低，设备使用寿命延长，适合高速行车等优点，是铁路轨道现代化的一项重要技术措施，也是当前高速、重载铁路必需的条件。但是，无缝线路钢轨在变温环境下不能沿纵向伸缩，因此造成钢轨内部温度应力增大，存在轨道结构高温胀轨和低温拉断的危险。所以定期对无缝线路纵向温度力进行检测具有尤为重要的意义。

目前的无缝线路温度检测主要分为有损检测和半有损检测方法，这两种方法会对原有钢轨的稳定性造成破坏，并且增加了检测过程风险。第一类半有损检测方法只能检测钢轨内部存在的拉应力，并未得到广泛应用。第二类半有损检测方法能保证轨道结构完整和稳定，但精度较低，耗费人力物力较大。近年来，一些无损检测法也应用到无缝线路上，如超声导波法、X射线法等，但此类方法并不能反映整个钢轨截面上的温度应力分布情况，同时受钢轨自身状态影响，其检测准确性有待深究。所以，亟需研究一种更为精确的无损钢轨温度检测方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有方法对无缝线路钢轨轨温预测不佳的现状，提一种预测钢轨轨温的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

利用激励源在安装加速度传感器附近钢轨轨顶处施加振动，并获取钢轨振动加速度信号；

计算振动的频响函数曲线，得出不同纵向力F和自振频率之间的关系，并计算得到纵向力F；

将纵向力F代入F＝kΔt*A，计算得到温度变化量Δt，其中k为常数，A为钢轨横截面积；

根据锁定轨温与温度变化量Δt得到钢轨实际轨温。

在一个实施方案中，所述方法还包括在钢轨轨顶上安装若干振动加速度传感器，每两组相邻轨枕等间距安装一个加速度传感器。

在一个实施方案中，所述不同纵向力和自振频率之间的关系为二次关系式。

在一个实施方案中，所述二次关系式为F＝Af²+Bf+C，其中，A为二次项系数，B为一次项系数，C为常数，f为自振频率。

在一个实施方案中，所述计算振动的频响函数曲线，包括，先计算激励F(t)的自相关函数R_ff(τ)，再计算F(t)与响应X(t)的互相关函数R_fx(τ)，分别对R_ff(τ)及R_fx(τ)作傅里叶变换，得到F(t)的自功率谱S_ff(f)及F(t)与X(t)的互功率谱S_fx，频响函数满足

在一个实施方案中，每个加速度传感器通过数据线传输到一个或者多个采集仪，用于进行集中数据分析。

本发明的优点在于：

(1)针对目前方法解决现有方法对无缝线路钢轨温度预测不佳的现状，提出一种精确预测钢轨轨温的方法，可以简便无损的检测钢轨纵向力。