單軌波磨測量小車（CAT）在地鐵運營中的應用分析

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

關鍵詞：波形波磨;波長;鋼軌波磨圖;噪聲分析

中圖分類號：U231? ? 文獻標志碼：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）系統專用于在現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）沿兩根鋼軌運行的加速計感應器，用于測量波磨。

（2）計數器一個，當小車沿軌道行駛時，定期發射出脈沖，以便確定小車的位置。

內置于CAT系統里的后期處理軟件可對鋼軌位移后運行進行檢驗，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，還可統計出其他數據。

1.2? ? 單軌波磨測量小車（CAT）功能

對原始或經過濾波器的位移圖像進行分析還能得出以下統計數據：

（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。

每個統計波長范圍組合皆可有不同的平均窗，原始數據或原始數據的某個區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，通過仿真輪可對數據選擇性地進行預處理，以此確定測量輪軸的位移輪廓，這在鋼軌噪聲的預測方面是非常有用的。

2? ? 單軌波磨測量小車（CAT）應用分析

2.1? ? 說明

檢測地點：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、慣性基準法原理[1]（圖1），光電位移計進行測量計算分析。

將采集的原始數據波形圖，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來擬合出原始數據的波形，之后再將這一系列的正弦和余弦函數按4個波段組合起來，形成不同個波段的波形圖。波磨分析執行標準見鐵運〔2012〕83號《高速鐵路無砟軌道線路維修規則（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個波長范圍內超限率進行分析，100～300 mm波長超限率最大，為71%，屬中短波嚴重超限問題。

2.4? ? 波磨超限統計

根據綜合分析結果，確定100～300 mm波長超限率最高，按谷深平均值0.03 mm設定，具體超限范圍地段如表2所示。

2.5? ? 建議整治區段

根據綜合分析結果，按100～300 mm波長分析，以5 m為打磨長度單位進行區段統計分析，得出以下區段需打磨，如圖6所示。

2.6? ? 波磨產生噪聲分析

經過與標準基線的對比，可綜合分析得出波長在140～230 mm范圍內產生的噪聲較為明顯，普遍超過標準基線20 dB左右，如圖7所示。

3? ? 結語

綜上所述，大連地鐵應結合建設和運營維修特點，形成一定的評價指標，科學評價鋼軌波磨等級，按照公司相關標準制度和管理理念，制定鋼軌打磨標準，合理安排打磨計劃，完善鋼軌打磨驗收制度，控制鋼軌波磨的發生發展速率，努力改善地鐵軌道和車輛病害頻發的現狀，提升地鐵運營安全水平。

[參考文獻]

[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則（試行）：TG/GW 115—2012[S].

[3] 鐵路工程基本術語標準：GB/T 50262—2013[S].

[4] 普速鐵路線路修理規則：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：地鐵機械化設備對軌道鋼軌、隧道結構的檢測管理。