CRTS Ⅱ型板式無砟軌道基礎(chǔ)變形重點(diǎn)區(qū)段監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

郭高冉，崔旭浩，杜博文

（1. 武漢大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，湖北 武漢 430072；2. 北京交通大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，北京 100044；3. 北京航空航天大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京 100191）

1 研究背景

CRTS Ⅱ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)在我國(guó)京津、京滬、京石武、滬杭、杭甬等多條干線鐵路上廣泛使用。CRTS Ⅱ型板式無砟軌道是全線縱連結(jié)構(gòu)，由鋼軌、扣件、軌道板、CA 砂漿層以及底座板組成，通過軌道板與軌道板間聯(lián)結(jié)鎖件和現(xiàn)澆混凝土形成全線縱連體系。運(yùn)營(yíng)初期，該型軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好，但隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間和運(yùn)營(yíng)里程的增加，軌道結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)諸如軌道板和底座板裂紋、CA 砂漿層脫空、基礎(chǔ)變形以及軌道板上拱病害等問題[1]。在列車荷載長(zhǎng)期作用及外界環(huán)境的影響下，CRTS Ⅱ型板式無砟軌道線路基礎(chǔ)會(huì)產(chǎn)生沉降變形。當(dāng)基礎(chǔ)沉降變形過大時(shí)會(huì)導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間產(chǎn)生脫空，并誘發(fā)軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生層間病害，破壞軌道結(jié)構(gòu)的整體性，改變軌道結(jié)構(gòu)的受力傳力機(jī)制，加速軌道結(jié)構(gòu)的病害及劣化。CRTS Ⅱ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)變形會(huì)映射到軌面產(chǎn)生軌道不平順，當(dāng)高速列車經(jīng)過軌道不平順區(qū)段時(shí)，輪軌振動(dòng)沖擊會(huì)大大增加，該異常振動(dòng)經(jīng)車輪向上傳遞給車輛引起車輛運(yùn)行安全性問題以及旅客乘坐不舒適；經(jīng)鋼軌向下傳遞給軌道結(jié)構(gòu)引起無砟軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)增大以及軌道結(jié)構(gòu)的累積變形，給高速鐵路的安全運(yùn)營(yíng)和維護(hù)帶來潛在威脅。

在高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)變形研究方面，相關(guān)學(xué)者已開展了大量研究工作。高建敏等[2]采用車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)和有限單元法，分析了高速鐵路無砟軌道路基不均勻凍脹變形對(duì)輪軌系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)影響，發(fā)現(xiàn)了因路基不均勻沉降變形而加劇車輛和軌道系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。郭建湖[3]提出了基于微變形擾動(dòng)的先微型樁后花管注漿的整治方案。趙文博[4]通過動(dòng)力學(xué)仿真研究了路基凍脹對(duì)列車動(dòng)力響應(yīng)的影響，給出了無砟軌道不同行車速度時(shí)路基凍脹管理值。郝廣明[5]提出了基于靜力水準(zhǔn)儀的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并應(yīng)用于新建濟(jì)青高鐵對(duì)膠濟(jì)客專沉降影響的監(jiān)測(cè)工作中。劉攀[6]以杭長(zhǎng)客專為背景，建立了小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)路基沉降數(shù)據(jù)的分析預(yù)測(cè)。周榮[7]采用靜力水準(zhǔn)儀方法，實(shí)現(xiàn)了武廣高鐵路基變形監(jiān)測(cè)，并驗(yàn)證了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。宋健[8]對(duì)上述方法進(jìn)行擴(kuò)展，利用CP Ⅲ水準(zhǔn)點(diǎn)，采用精密水準(zhǔn)測(cè)量的方法，對(duì)石武客專的路基沉降進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。劉昭[9]利用沉降計(jì)、柔性位移計(jì)、單點(diǎn)位移計(jì)、沉降磁環(huán)等元器件對(duì)鄭西客專的路基沉降進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并采用雙曲線法、三點(diǎn)法及Asaoka 法3 種回歸分析法預(yù)測(cè)了試驗(yàn)斷面的沉降。師紅云[10]分析了時(shí)序雷達(dá)差分干涉測(cè)量（MT-InSAR）技術(shù)在高速鐵路區(qū)域沉降監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用，并設(shè)計(jì)了集合地面測(cè)量技術(shù)和InSAR 技術(shù)的多途徑高速鐵路沉降監(jiān)測(cè)綜合系統(tǒng)的基本框架。

實(shí)際上軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)狀態(tài)也是軌道結(jié)構(gòu)變形及服役性能的一種反映，但從既有文獻(xiàn)可以看出，當(dāng)前針對(duì)高速鐵路無砟軌道變形監(jiān)測(cè)所采用的基于水準(zhǔn)原理的點(diǎn)式局部沉降變形監(jiān)測(cè)方法，是針對(duì)靜態(tài)變形行為的監(jiān)測(cè)方法，達(dá)不到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)要求；所采用的基于電類檢測(cè)方法，在復(fù)雜環(huán)境下存在零點(diǎn)漂移等現(xiàn)象，并且電類檢測(cè)信號(hào)傳輸距離有限，難以形成基于大規(guī)模組網(wǎng)環(huán)境下的長(zhǎng)期、遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)[11]。

而光纖振動(dòng)傳感技術(shù)以光波為載體、光纖為媒介，具有抗電磁干擾、可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)勢(shì)，且光纖振動(dòng)傳感技術(shù)的復(fù)用和組網(wǎng)能力較強(qiáng)，與傳統(tǒng)電類測(cè)試技術(shù)相比還有電絕緣、耐腐蝕、無漂移等特點(diǎn)，可以滿足高速鐵路長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的需要[12]。因此，提出一種基于光纖振動(dòng)加速度傳感陣列的CRTS Ⅱ型板式無砟軌道基礎(chǔ)變形監(jiān)測(cè)新方法，通過聯(lián)合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（Empirical Method Decomposition，EMD）-功率譜分析，識(shí)別高速鐵路基礎(chǔ)及無砟軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特征，達(dá)到異常監(jiān)測(cè)目的。在某運(yùn)營(yíng)線路路橋過渡段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，結(jié)果表明，該方法可為保障高鐵無砟軌道結(jié)構(gòu)持久、安全、可靠運(yùn)用提供一種新的監(jiān)測(cè)手段。

2 監(jiān)測(cè)方法概述

監(jiān)測(cè)方法所采用的光纖振動(dòng)傳感陣列由8 個(gè)光纖振動(dòng)加速度傳感器組成，每個(gè)光纖振動(dòng)加速度傳感器由邁克爾遜干涉儀[13]和基于雙金屬膜片的感測(cè)元件構(gòu)成，邁克爾遜干涉儀的工作原理見圖1。可調(diào)諧窄帶寬激光通過耦合器分成頻率相同、偏振態(tài)一致的2 束光。2 束光進(jìn)入邁克爾遜干涉儀的2 臂，其中一臂受外界加速度振動(dòng)信號(hào)的作用，另外一臂不受外界影響。攜帶外界加速度振動(dòng)信號(hào)的光與不受外界影響的光產(chǎn)生相位差，通過法拉第旋轉(zhuǎn)鏡反射回耦合器的輸入端并產(chǎn)生干涉光強(qiáng)。通過光電探測(cè)器和采集卡后進(jìn)入相位產(chǎn)生載波解調(diào)程序解調(diào)出相位差的變化量，從而拾取被測(cè)外界加速度振動(dòng)信號(hào)。2 束光迭代反射，2 支信號(hào)臂的光程差加倍引起相位差的增倍，因此采用該邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)能夠提高傳感器的靈敏度。基于雙金屬膜片的感測(cè)元件[13]結(jié)構(gòu)見圖2。由矩形膜片支撐的質(zhì)量塊構(gòu)成了光纖加速度傳感器的敏感元件，光纖邁克爾遜干涉儀的信號(hào)臂在一定預(yù)應(yīng)力作用下纏繞在可移動(dòng)端蓋和固定端蓋的表面。該傳感器受到外界加速度振動(dòng)信號(hào)作用時(shí)，質(zhì)量塊相對(duì)于基座產(chǎn)生一個(gè)位移，使矩形膜片發(fā)生形變，從而導(dǎo)致纏繞在可移動(dòng)端蓋和固定端蓋表面上光纖長(zhǎng)度發(fā)生變化。光纖長(zhǎng)度的變化通過邁克爾遜干涉儀轉(zhuǎn)化為光相位差的變化，最后由后端解調(diào)技術(shù)提取出相位差信號(hào)，從而還原出外界加速度振動(dòng)信號(hào)。所用傳感器的靈敏度為2 pm/g，采樣率為10 kHz。

圖1 邁克爾遜干涉儀工作原理

圖2 光纖振動(dòng)傳感器感測(cè)元件結(jié)構(gòu)

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)

3.1 測(cè)試環(huán)境選取及設(shè)備布設(shè)

測(cè)試路段選取新建高鐵與既有運(yùn)營(yíng)高鐵的交匯區(qū)域。當(dāng)新建線路與既有線鄰近時(shí)，新建線路施工過程中的填挖方、路基壓實(shí)等施工作業(yè)，勢(shì)必會(huì)對(duì)既有線的基礎(chǔ)產(chǎn)生擾動(dòng)。當(dāng)擾動(dòng)過大時(shí)會(huì)加速既有線的沉降變形，形成軌道高低不平順。且由于橋梁與路基支撐方式不同，對(duì)臨近線路施工引起基礎(chǔ)沉降變形的敏感程度也存在差異，從而映射至軌道結(jié)構(gòu)的變形也不相同。因此，鄰近新建線路施工作業(yè)的既有線路路橋過渡段可以視為CRTS Ⅱ型板式無砟軌道基礎(chǔ)變形隱患的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)段。

振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置于受列車影響較明顯、振動(dòng)較大的區(qū)域但避免跨線作業(yè)，因此將光纖振動(dòng)傳感陣列及傳輸光纜安裝在離軌道板4 m 左右的弱電纜槽內(nèi)。這種布點(diǎn)方式既可避免安裝傳感器及布線對(duì)高速鐵路行車安全帶來威脅，又可在一定程度上捕獲由列車荷載引起的軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。此外，由于光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)具有抗電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)，可以不考慮電纜槽內(nèi)電纜對(duì)測(cè)試信號(hào)的干擾。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)景見圖3，傳感器在電纜槽內(nèi)的位置見圖4。從變形原理角度看，此變形會(huì)隨著臨近線施工進(jìn)度的不同而逐漸變化，從而通過軌旁振動(dòng)信號(hào)得到軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)景

圖4 傳感器在電纜槽內(nèi)的位置

3.2 監(jiān)測(cè)方案

測(cè)試所選取的監(jiān)測(cè)區(qū)域存在橋梁與路基2 種不同支撐方式。因此首先按照路橋過渡段端刺結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，在橋梁兩側(cè)梁端位置、橋梁跨中位置各布設(shè)1 個(gè)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)整個(gè)橋跨范圍的軌道結(jié)構(gòu)整體變形狀態(tài)。考慮到橋梁各種變形條件下對(duì)梁縫附近第1 塊軌道板的變形狀態(tài)影響較為顯著，為了凸顯第1 塊軌道板對(duì)應(yīng)范圍的軌道結(jié)構(gòu)變形，在第1 塊板范圍內(nèi)增加1 個(gè)測(cè)點(diǎn)，故路橋過渡段橋梁側(cè)共設(shè)置4 個(gè)測(cè)點(diǎn)。

考慮路基與橋梁上軌道結(jié)構(gòu)存在一定差異，為滿足橋梁底座混凝土縱向力的平衡，采用特殊摩擦板及端刺結(jié)構(gòu)作為橋梁與路基之間的過渡。端刺主要起底座板的錨梁作用，承受底座板的大部分水平荷載；摩擦板主要起減緩底座板向端刺傳遞縱向力的作用。因此，路橋過渡段路基側(cè)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置需要考慮端刺結(jié)構(gòu)受力變形的影響。故而在第1、第4 個(gè)小端刺及主端刺位置分別設(shè)置1 個(gè)測(cè)點(diǎn)，過渡板板端路基對(duì)應(yīng)位置設(shè)置1 個(gè)測(cè)點(diǎn)，故路橋過渡段路基側(cè)共設(shè)置4 個(gè)測(cè)點(diǎn)。路橋過渡段傳感器安裝縱斷面和平面示意分別見圖5、圖6。該陣列中傳感器的個(gè)數(shù)與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的受力變形情況有關(guān)。

圖5 路橋過渡段傳感器安裝縱斷面示意圖

圖6 路橋過渡段傳感器安裝平面示意圖

4 數(shù)據(jù)分析

測(cè)試過程中光纖振動(dòng)傳感陣列感知的振動(dòng)信號(hào)為車輪和鋼軌接觸產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)并經(jīng)過層層衰減到達(dá)電纜槽的那部分。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試共監(jiān)測(cè)7 d，獲得了大量數(shù)據(jù)。從海量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到列車經(jīng)過時(shí)引起軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性是后續(xù)病害識(shí)別及趨勢(shì)預(yù)測(cè)的重要環(huán)節(jié)。采用時(shí)域分析方法得到輪軌振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域特征，采用聯(lián)合EMD-功率譜法得到輪軌振動(dòng)信號(hào)振動(dòng)特征，與文獻(xiàn)結(jié)果一致，說明該監(jiān)測(cè)方法是正確的。

4.1 時(shí)域分析

在實(shí)際監(jiān)測(cè)得到的傳感器振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)中（見圖7），測(cè)量的信號(hào)往往混有各種輪軌噪聲信號(hào)，使得許多有用信息都被淹沒，因此需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。采用小波去噪方法（使用sym5 小波函數(shù)并進(jìn)行了5 層分解）以及五點(diǎn)三次平滑法（平滑了10 000 次）對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，之后對(duì)預(yù)處理的信號(hào)進(jìn)行分析。

圖7 傳感器典型振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)

目前高速鐵路列車長(zhǎng)度有2 種：8 輛編組和16 輛編組。8 輛編組的列車長(zhǎng)度為214 m，16 輛編組的列車長(zhǎng)度為428 m。按照列車速度分別為100、200 和300 km/h，計(jì)算列車經(jīng)過1 個(gè)傳感器的時(shí)間，8 輛編組列車和16 輛編組列車分別經(jīng)過1 個(gè)傳感器的時(shí)間見表1。

表1 列車經(jīng)過傳感器時(shí)間 s

由表1 可得，當(dāng)列車速度為100～300 km/h 時(shí)，8 輛編組列車通過的時(shí)間為3～8 s，16 輛編組列車通過的時(shí)間為5～15 s。由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可知，列車經(jīng)過傳感器時(shí)間多分布在10～20 s 范圍內(nèi)。該現(xiàn)象說明當(dāng)列車還未到達(dá)傳感器時(shí)以及列車離開傳感器后，傳感器依然有振動(dòng)響應(yīng)。測(cè)試中對(duì)1 號(hào)傳感器7 d 內(nèi)同一時(shí)刻的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。

表2 列車未到及離開時(shí)傳感器有振動(dòng)響應(yīng)的時(shí)間 s

由表2 可以得到如下結(jié)論：

（1）當(dāng)列車還未到時(shí)，傳感器已經(jīng)有了振動(dòng)響應(yīng)，在列車到達(dá)傳感器前0.5～2.0 s 有振動(dòng)響應(yīng)，對(duì)應(yīng)的距離為15～60 m（列車速度為100 km/h）、31～115 m（列車速度為200 km/h）、46～172 m（列車速度為300 km/h）。

（2）當(dāng)列車駛離傳感器時(shí)，傳感器有振動(dòng)響應(yīng)，在列車駛離傳感器后1.33～2.50 s 時(shí)傳感器無振動(dòng)響應(yīng)，對(duì)應(yīng)的距離為37～70 m（列車速度為100 km/h）、74～140 m（列車速度為200 km/h）、110～200 m（列車速度為300 km/h）。

（3）列車駛離傳感器后比列車到達(dá)傳感器前傳感器的振動(dòng)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，這是由于整列車駛離傳感器后，傳感器對(duì)應(yīng)的左右軌道結(jié)構(gòu)全部參振，傳播到傳感器的振動(dòng)信號(hào)多且復(fù)雜，因此傳感器振動(dòng)響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。

（4）列車速度越高，傳感器振動(dòng)響應(yīng)距離越長(zhǎng)，這是由于列車速度高，因此其傳播距離較長(zhǎng)。一般過站車比停站車的速度高，因此過站車比停站車對(duì)傳感器的振動(dòng)影響距離長(zhǎng)。

4.2 聯(lián)合EMD-功率譜法

在信號(hào)時(shí)域分析過程中，能夠得到輪軌振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)響應(yīng)，但無法得到輪軌振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)特征。小波變換[14]具有多分辨率的特性而被廣泛應(yīng)用于振動(dòng)信號(hào)處理中，但小波變換中小波基選擇對(duì)分析結(jié)果影響較大。一旦確定了某個(gè)小波基，在整個(gè)分析過程中都無法更換，這個(gè)小波基在全局上可能是最佳的，但對(duì)某個(gè)局部區(qū)域來說卻可能是比較差的，因此，小波變換對(duì)信號(hào)的處理缺乏自適應(yīng)性。針對(duì)上述問題，采用聯(lián)合EMD- 功率譜法分析輪軌振動(dòng)信號(hào)特征。

EMD 是一種采用自適應(yīng)基的時(shí)頻局部化分析方法[15]，克服了基函數(shù)無自適應(yīng)性的問題。它基于信號(hào)局部特征的時(shí)間尺度，把信號(hào)分解為若干個(gè)內(nèi)涵模式分量（Intrinsic Mode Functions，IMF）之和。由于IMF 函數(shù)突出了數(shù)據(jù)的局部特征，因此是一種新的時(shí)頻分析方法，可以有效地提取出軌道振動(dòng)信號(hào)的特征信息。該方法從根本上擺脫了基于傅里葉變換方法的局限性，非常適用于處理輪軌振動(dòng)信號(hào)這種非平穩(wěn)信號(hào)。在此，首先利用EMD 方法將輪軌振動(dòng)信號(hào)自適應(yīng)地分解為有限個(gè)IMF 函數(shù)，之后對(duì)IMF 函數(shù)進(jìn)行功率譜分析。

列車經(jīng)過傳感器時(shí)輪軌振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域圖見圖8，其中圖8（a）為原始信號(hào)，可以看到信號(hào)中有許多噪聲信號(hào)，因此對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，得到經(jīng)過去噪和平滑后的波形圖，分別見圖8（b）、圖8（c），其功率譜圖見圖9。

對(duì)經(jīng)過預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行功率譜分析，由圖9可以看到，傳感器振動(dòng)信號(hào)的頻率主要集中在20 Hz 以下，因此，可以確定輪軌振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過軌道板、CA 砂漿層、底座板以及基床表層傳遞到電纜槽內(nèi)的振動(dòng)信號(hào)的頻率較低，且為非平穩(wěn)信號(hào)。由圖9 無法確定信號(hào)具體的頻率值，因此將經(jīng)過預(yù)處理后的輪軌振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行EMD 分解，共得到8 個(gè)IMF 函數(shù)，之后對(duì)8 個(gè)IMF 函數(shù)進(jìn)行功率譜分析，其中前4 階IMF 函數(shù)及其功率譜圖見圖10、圖11。

由EMD 分解定義可知，IMF1—IMF4 代表的振動(dòng)信號(hào)功率逐漸降低。光纖數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)帶通濾波器的設(shè)置范圍為1～2 000 Hz，測(cè)試中采用IIR 濾波器中的巴特沃斯濾波器，利用MATLAB 軟件中設(shè)置相關(guān)參數(shù)并得到該濾波器的形狀見圖12。由圖12 可得，IMF1 信號(hào)的主頻為8.0 Hz，IMF2 信號(hào)的主頻為3.0 Hz，IMF3信號(hào)的主頻為1.6 Hz，而IMF4 信號(hào)的主頻無法從圖中得到。因此，可以得出輪軌振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過軌道板、砂漿層、底座板以及基床表層到達(dá)電纜槽內(nèi)的信號(hào)頻率為低頻信號(hào)，主頻分別為1.6、3.0 和8.0 Hz。

圖8 輪軌振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域圖

圖9 輪軌振動(dòng)信號(hào)功率譜圖

圖10 IMF1 和IMF2 及其功率譜圖

圖11 IMF3 和IMF4 及其功率譜圖

圖12 IIR 型巴特沃斯濾波器形狀

由圖12 可以觀察到，曲線右下方的區(qū)域?yàn)閹V波區(qū)域。通帶的最小頻率為5 Hz，5 Hz 以上的頻率都能通過。因此可以確定列車經(jīng)過時(shí)輪軌振動(dòng)信號(hào)傳遞到電纜槽內(nèi)的信號(hào)主頻為8 Hz。此外，還對(duì)預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到電纜槽內(nèi)振動(dòng)信號(hào)7 d 的峰值加速度和均值加速度結(jié)果見表3。7 d 內(nèi)列車經(jīng)過引起電纜槽振動(dòng)峰值加速度的平均值為1.33 m/s2，均值加速度的平均值為0.65 m/s2。文獻(xiàn)[16] 對(duì)路橋過渡段現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到電纜槽振動(dòng)加速度最大值為1.3 m/s2，與上述方法得到的結(jié)果一致，說明提出的基于光纖振動(dòng)加速度傳感陣列的監(jiān)測(cè)方法是正確的。該結(jié)果同時(shí)也說明該監(jiān)測(cè)區(qū)段的路橋過渡段運(yùn)行狀態(tài)良好，不會(huì)對(duì)列車運(yùn)行安全造成威脅。

表3 峰值加速度和均值加速度統(tǒng)計(jì) m/s2

5 結(jié)束語

CRTS Ⅱ型板式無砟軌道整體沉降變形和無砟軌道結(jié)構(gòu)的局部變形均會(huì)導(dǎo)致線路產(chǎn)生不平順，增大輪軌系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)，影響高速鐵路的行車安全以及無砟軌道結(jié)構(gòu)的累積變形。在臨近新線施工的某運(yùn)營(yíng)線路路橋過渡段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，采用基于光纖振動(dòng)加速度傳感陣列的變形監(jiān)測(cè)方法，利用時(shí)域分析以及聯(lián)合EMD-功率譜信號(hào)分析方法，得到輪軌振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過軌道結(jié)構(gòu)層層衰減并到達(dá)電纜槽內(nèi)的振動(dòng)信號(hào)特征。與文獻(xiàn)中運(yùn)營(yíng)狀態(tài)良好的路橋過渡段監(jiān)測(cè)結(jié)果一致，說明該監(jiān)測(cè)方法的正確性以及該監(jiān)測(cè)地段運(yùn)行狀態(tài)良好。該監(jiān)測(cè)方法不僅能實(shí)時(shí)掌握軌道結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)，還可為后續(xù)利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析無砟軌道的變形規(guī)律和趨勢(shì)預(yù)測(cè)建立特征庫(kù)。