详情

原文传递轮轨垂向力连续测量方法研究

论文题名：	轮轨垂向力连续测量方法研究
关键词：	轮轨垂向力;连续测量;小波变换;降噪性能;有限元模型
摘要：	随着列车速度的提高和车辆轴重的增加，车辆与轨道之间的相互作用更加激烈，铁路运输的安全形势变得更加严峻。对于轨道交通而言，轮轨关系是最为重要的关系，而轮轨力的监测又具有非常特殊的意义，通过对轮轨力的记录与分析可以对轨道及列车设备的各种异常情况作出诊断和预测，并对故障位置进行检修，从而保障了铁路行车安全。本文在中国铁路事业大力发展的大背景下，以轮轨垂向力连续测试为主题，主要进行了如下的研究工作：　　（1）从车轮与钢轨相互作用的特点及轨道真实的约束条件出发，利用有限元分析软件ANSYS建立了钢轨的有限元模型，通过对钢轨轨腰中和轴应变的预分析，探究了如何选取所要研究的应变方向，确定了进行有限元计算时荷载的施加位置。通过对模型的加载与计算，得出了轨腰中和轴节点在不同位置移动垂向荷载作用下的应变分布，分析了变化规律。根据仿真计算结果，确定了应变片的粘贴位置和测试桥路的组桥方案。根据剪应力法测试电桥与本文测试电桥之间的关系，得出了对分段取出轮轨力时进行分段点位置的判别。仿真计算了横向力对垂向力测试的影响，结果表明横向力的存在对垂向力的测试没有影响。仿真计算了轮轨力的反演，反演的轮轨力具有一定的准确性。最后仿真分析了三个参数对连续测试方案的影响，结果表明本文的方法可以适用。　　（2）针对轮轨力测试中常见的基线漂移和粗大白噪声，本文提出了基于小波变换的综合去噪法。针对基线漂移，在理想轮轨力信号的基础上，构造了两种含有基线漂移的含噪信号，使用最为常见的三种小波基对基线漂移进行滤除，比较了不同小波基阶数对去除基线漂移效果的影响，确定了合适的小波基。针对粗大白噪声，在理想轮轨力信号的基础上加入随机白噪声构成了含噪信号，分别讨论了硬软阈值函数下小波基和阈值规则的降噪性能，确定了用于降噪的小波基和阈值规则的组合。　　（3）基于美国国家仪器公司的硬件产品及图形化编程语言Labview开发了轮轨力测试系统，该测试系统可靠性高，稳定性好，能够适应各种恶劣环境，并且实际操作时也很方便。在60kg/m的标准轨道上进行了离散点的加载试验，与仿真的计算结果相比得出了相同的变化规律，验证了连续测量方案的可行性。在缩尺轨道模型上进行了轮轨力的连续测试，得到了连续轮轨力输出，为到标准正线轨道做轮轨力连续测试奠定了基础。
作者：	黄辉
专业：	道路与铁道工程
导师：	雷晓燕
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华东交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文