現(xiàn)代鐵路軌道不平順與病害動(dòng)態(tài)檢測(cè)
軌道交通系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施安全檢測(cè)與預(yù)警對(duì)軌道交通系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)具有重要的作用。本書(shū)介紹基于運(yùn)營(yíng)車輛的軌道交通鋼軌在線檢測(cè)的一些**研究成果，重點(diǎn)介紹基于運(yùn)營(yíng)車輛的軌道不平順檢測(cè)技術(shù)，鋼軌表面核傷、波浪形磨耗、道岔區(qū)以及低接頭等病害的建模、檢測(cè)算法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；同時(shí)，對(duì)軌道檢測(cè)中用到的一些信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的總結(jié)，并介紹了軌道質(zhì)量指數(shù)預(yù)測(cè)方面的探索性研究成果。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 軌道檢測(cè)概述 2
1.1.1 軌道不平順的基本知識(shí) 2
1.1.2 軌道病害的基本知識(shí) 6
1.1.3 道岔的基本知識(shí) 9
1.1.4 軌道質(zhì)量指數(shù)的基本知識(shí) 14
1.2 軌道檢測(cè)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 15
1.2.1 不平順檢測(cè) 15
1.2.2 軌道病害研究 16
1.2.3 道岔病害研究 17
1.2.4 TQI預(yù)測(cè) 20
1.3 本書(shū)的主要內(nèi)容 21
參考文獻(xiàn) 22
第2章 城軌車輛動(dòng)力學(xué)模型 27
2.1 城軌車輛垂向懸掛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模 27
2.1.1 城軌車輛垂向懸掛系統(tǒng)的微分方程描述 27
2.1.2 城軌車輛懸掛系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型與頻域響應(yīng)分析 30
2.1.3 基于功率譜函數(shù)的軌道模擬及車輛模型時(shí)域響應(yīng)仿真 34
2.1.4 模型的特點(diǎn)與局限 35
2.2 城軌車輛橫向動(dòng)力學(xué)分析 35
2.2.1 整車橫向動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的微分方程描述 35
2.2.2 整車橫向動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型 39
2.2.3 整車橫向動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的頻域響應(yīng)分析 43
2.3 SIMPACK域軌車輛整車動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?48
2.3.1 SIMPACK軟件介紹 48
2.3.2 城軌車輛整車動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇罱?50
2.4 本章小結(jié) 52
參考文獻(xiàn) 53
第3章 軌道檢測(cè)數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ) 54
3.1 時(shí)域分析理論 54
3.2 頻域分析理論 55
3.2.1 頻譜分析 55
3.2.2 頻域特征值 56
3.3 小波分析的基本原理 57
3.3.1 連續(xù)小波變換 58
3.3.2 小波包分解 58
3.4 希爾伯特一黃變換 60
3.5 支持向量機(jī)的基本原理 65
3.5.1 支持向量機(jī)概述 65
3.5.2 支持向量機(jī)分類原理 66
3.6 本章小結(jié) 67
參考文獻(xiàn) 67
第4章 基于運(yùn)營(yíng)車輛的軌道不平順檢測(cè)系統(tǒng)與超限等級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 69
4.1 軌道不平順檢測(cè)系統(tǒng)的組成 69
4.2 傳感器的選用標(biāo)準(zhǔn) 71
4.3 軌道不平順檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備 71
4.4 軌道不平順檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理設(shè)備 72
4.5 軌道不平順檢測(cè)系統(tǒng)軟件 73
4.6 軌道動(dòng)態(tài)不平順超限等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)概述 75
4.7 軌道不平順檢測(cè)數(shù)據(jù)及處理流程 76
4.8 軌道不平順數(shù)據(jù)分析舉例及超限等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制定 77
4.8.1 高低不平順數(shù)據(jù)分析及超限等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制定方法 78
4.8.2 軌向不平順數(shù)據(jù)分析及超限等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制定方法 80
4.9 軌道木平順檢測(cè)系統(tǒng)超限等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可用性驗(yàn)證 83
4.10 軌道不平順檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)可重復(fù)性驗(yàn)證 84
4.11 本章小結(jié) 94
參考文獻(xiàn) 94
第5章 鋼軌健康狀態(tài)檢測(cè) 95
5.1 各項(xiàng)軌道不平順振動(dòng)譜分析 95
5.1.1 軌道不平順度簡(jiǎn)介 95
5.1.2 軌道不平順的分類 96
5.2 基于轉(zhuǎn)向架振動(dòng)加速度譜的鋼軌健康狀態(tài)分析 100
5.3 基于均方根及峰峰值的鋼軌健康狀態(tài)分析 107
5.4 本章小結(jié) 110
參考文獻(xiàn) 110
第6章 鋼軌核傷建模與檢測(cè)技術(shù)研究 111
6.1 鋼軌核傷病害 111
6.1.1 鋼軌核傷的產(chǎn)生機(jī)理及擴(kuò)展 111
6.1.2 鋼軌核傷擬合模型 113
6.1.3 SIMPACK彈性體建模 114
6.2 基于核傷鋼軌的整車動(dòng)力學(xué)模型 115
6.2.1 剛性輪軌接觸模型的建立 115
6.2.2 車輛仿真模型的建立 117
6.2.3 存在核傷病害的彈性鋼軌建模 119
6.3 鋼軌核傷處轉(zhuǎn)向架加速度信號(hào)的時(shí)頻分析 121
6.3.1 時(shí)域分析 121
6.3.2 頻域分析 123
6.3.3 不同車速下的車輛轉(zhuǎn)向架振動(dòng)加速度信號(hào)時(shí)頻特性 127
6.4 小波分析與希爾伯特一黃變換在鋼軌核傷檢測(cè)中的應(yīng)用 131
6.4.1 小波分析在鋼軌核傷檢測(cè)巾的應(yīng)用 131
6.4.2 希爾伯特黃變換在鋼軌核傷檢測(cè)巾的應(yīng)用 137
6.4.3 系統(tǒng)模態(tài)分析 143
6.5 本章小結(jié) 146
參考文獻(xiàn) 147
第7章 波浪形磨耗建模與檢測(cè)技術(shù)研究 149
7.1 基于SIMPACK的鋼軌波浪形磨耗建模 149
7.1.1 鋼軌波浪形磨耗病害 149
7.1.2 基于波磨鋼軌的整車動(dòng)力學(xué)模型 151
7.2 銅軌波磨處轉(zhuǎn)向架加速度振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻分析 153
7.2.1 時(shí)域分析 153
7.2.2 頻域分析 155
7.3 小波分析 156
7.4 希爾伯特一黃變換分析 160
7.5 本章小結(jié) 163
參考文獻(xiàn) 163
第8章 軌縫低接頭病害建模與檢測(cè)技術(shù)研究 164
8.1 基于SIMPACK的軌縫低接頭建模 164
8.1.1 軌縫低接頭的形成 164
8.1.2 鋼軌軌縫低接頭擬合模型 164
8.2 軌縫低接頭處轉(zhuǎn)向架加速度振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域分析 166
8.3 軌縫低接頭處轉(zhuǎn)向架加速度振動(dòng)信號(hào)的功率譜密度分析 168
8.4 軌縫低接頭處轉(zhuǎn)向架加速度振動(dòng)信號(hào)的小波分析 169
8.5 軌縫低接頭處轉(zhuǎn)向架加速度振動(dòng)信號(hào)的希爾伯特一黃變換 172
8.6 上海地鐵1號(hào)線實(shí)際數(shù)據(jù)分析 174
8.7 本章小結(jié) 183
參考文獻(xiàn) 183
第9章 車輛一道岔病害建模與檢測(cè)技術(shù)研究 184
9.1 道岔建模 184
9.1.1 道岔的構(gòu)造 184
9.1.2 道岔建模原理 185
9.1.3 道岔病害的模擬 190
9.2 轉(zhuǎn)向架振動(dòng)加速度信號(hào)分析 194
9.2.1 尖軌不密貼信號(hào)分析 194
9.2.2 尖軌軋傷信號(hào)分析 198
9.2.3 叉心沉落信號(hào)分析 202
9.2.4 導(dǎo)曲線反超高 207
9.3 基于SVM的道岔病害識(shí)別 211
9.4 模型驗(yàn)證及可行性分析 224
9.4.1 基于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的模型驗(yàn)證 225
9.4.2 工程應(yīng)用可行性分析 235
9.5 本章小結(jié) 244
參考文獻(xiàn) 244
第10章 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)TQI 245
10.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)TQI 245
10.1.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 245
10.1.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入、輸出樣本 246
10.1.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 247
10.1.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)流程 249
10.1.5 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)果 249
10.1.6 網(wǎng)絡(luò)輸入樣本優(yōu)化及預(yù)測(cè)結(jié)果 250
10.2 灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)TQI 252
10.2.1 灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 252
10.2.2 遺傳算法優(yōu)化的灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 255
10.3 泛化回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)TQI 258
10.4 支持向量機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)TQI 260
10.5 本章小結(jié) 263
參考文獻(xiàn) 264
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