轨道动刚度和“pined-pined”共振频率检测系统

2018-02-28 15:51:29 阅读次数:584

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摘要:轨道动刚度和“pined-pined”共振频率检测对与轨道相关的研究工作、新建线路的刚度设计工作以及线路的长期养护维修工作均具有重要的理论与现实意义,本项目通过设计轨道动刚度和“pined-pined”共振频率检测装置,实现了对轨道刚度定频、扫频测量及钢轨第一阶“pined-pined”共振频率在线测量。

关键词:轨道刚度,在线检测,定频,扫频,共振频率,在线测量


1、 项目概况

实际运营时,列车以一定速度行驶在具有几何不平顺的轨道结构上,给予轨道结构的荷载为动荷载,轨道结构表现出的刚度为动刚度,此时轨道还会产生一种被称为“pined-pined”的振动形式并辐射出相当数量的噪声。随着铁路高速和重载技术的发展,国内外对轨道刚度检测技术高度重视并取得了一定成果,但到目前位置,此类测量还多停留在理论假设下的间接测试阶段,为了实现轨道刚度实时测量,本项目专门设计出一套用于轨道刚度定频、扫频测量及钢轨第一阶“pined-pined”共振频率可移动检测系统。


2技术难点

2.1 钢轨激励存在困难

钢轨是一个长大工程结构,振动响应信号一般较小,为了获取高质量的频响函数,必须选用高精度的测量与分析系统进行测量。本项目选择北京东方所高信噪比的INV3062T0型24位云智慧采集分析仪以及为本项目专门开发的在线分析系统从而保证了轨道动刚度和“pined-pined”共振频率的测量精度。

 

2.2 激振器固定装置存在困难

通过比较本项目选择用激振器进行激励,固定装置既能对激振器进行固定并对钢轨有一定的预紧力,又要现场便携,本项目通过不断优化设置出三脚支架用于固定激振器并在其顶面上布置了四个滑轮,使得三脚架移动非常方便,非常适合现场测试。

 

2.3 力传感器与钢轨连接存住困难

激振器产生力,力传感器如何与钢轨连接是一个重要的问题。如果力传感器与钢轨之间是刚性连接,此时力传感器上的力是钢轨实际受到的力,否则钢轨受到的力会与力传感器之间的力产生一定偏差,影响测试可靠性。考虑安装和移动便捷性,本项目摒弃卡箍方式而选择电磁铁连接力传感器和钢轨,电磁铁一通电之后与钢轨紧密相连,可视为刚性连接,这种连接方式十分方便、高效,连接如图1所示。

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              图1  力传感器与钢轨连接图

3系统组成

本装置设备采用北京东方振动和噪声技术研究所研制的3062T0型24位智能信号采集处理分析仪、DASP V11动刚度和“pined-pined”共振频率在线分析软件、力传感器系统(力传感器、电磁铁)、振动传感器、激振系统(激振器、功率放大器、信号发生器、阻抗头)、等组成,其连接示意图,如图2所示。

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图2  检测装置连接示意图

 

4测量结果

通过现场实测,获得了轨道动刚度和一阶“pined-pined”共振频率,部分测试结果如图3、图4所示。

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                      图3  扫频时轨道动刚度


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        图4  钢轨跨中频响函数(谱峰为一阶“pined-pined”共振频率)