轨道平顺性论文：高速铁路轨道平顺性测量相关技术问题的研究

第一篇：轨道平顺性论文：高速铁路轨道平顺性测量相关技术问题的研究

轨道平顺性论文：高速铁路轨道平顺性测量相关技术问题的研究

【中文摘要】目前,中国已投入运营的高速铁路里程已达到7000多公里,同时还有1万余公里高速铁路(时速250公里以上)在建。高速铁路行车速度快,要求轨道的平顺性好。为了确保轨道的平顺性满足高速行车的要求,目前的通用方法是在精测网的控制下,通过轨检小车实测轨道平顺性的各项参数,并与设计参数进行比较,再通过轨道精调使轨道的平顺性各项参数满足设计要求。衡量轨道平顺性的参数有哪些,以及如何测量与计算,是轨检小车设计与制造的关键技术。因此,本文针对轨道平顺性测量的相关技术进行研究,具有现实的意义。本文首先研究传统轨道平顺性各项参数的测量原理与计算方法,接着详细研讨现代轨道平顺性各项参数的测量方法和计算模型,主要包括德国和中国对轨向及高低这两个重要参数的评价标准和计算方法。最后根据所推导的数学模型和计算方法计算了一段轨道实测数据,并与某轨检小车的计算结果进行比对,以验证所推导数学模型和计算方法的正确性和可行性。本文的主要学术贡献在于以下两点：1)介绍了如何通过CPⅢ控制网下的实测坐标关联轨道的设计里程及其设计参数,以及如何根据轨道的实测坐标计算轨道中心线的坐标；2)通过比较德国和中国轨向和高低的计算方法与结果,认为两种方法具有各自的优势,可以互补,为了充分真实地反映轨道的轨向和高低,轨检时应该使用两种方法进行评价与分析。

【英文摘要】At present, China having been put into operation high-speed railway mileage has reached more than 7000km, as well as ten thousand kilometers of high-speed railway(250km per hour or more)under construction.High-speed railway traffic speed, requiring Track Regularity better.In order to ensure that the ride track meet the demands of high speed traffic, currently is the general way in precision measuring network control, by track inspection car track ride the parameters measured, and compare to design parameters and fine tuning makes the track by track by ride the parameters meet the design requirements.Measuring rail ride what are parameters? How these parameters and the definition of measurement and calculation? Is key to design and manufacture of rail detecting car technology, therefore this article related to rail ride comfort measurement technique to study with real-world significance.This first study on the traditional track measuring principle and calculation method of ride comfort parameters, Went on to discuss in detail modern rail ride comfort measurement method of ride comfort and track various parameters of the calculation model, Rail that is involved in important parameters both high and low orbit and to ride Germany’s standard and calculation methods and

standards in China and its calculation method, The last calculated based on the mathematical model and calculation method for the derivation of the parameters of the section of track test track ride, And than on the results of a calculation of track inspection car, to verify the correctness and the feasibility of the mathematical model and calculation method of derivation.Main scholarly contribution is this article the following two points:1)Describes how to CPIII measured under control network coordinates associated with mileage of track design and its design parameters, and how the track measured coordinates calculation of coordinates of the track centre line;2)By comparing Germany and alignment and high and low calculation method and results in China, the two methods have their own advantages, can complement one another, in order to fully truly reflect the track alignment and high and low, track inspection should be used for evaluation and analysis of two methods.【关键词】轨道平顺性 轨检小车 高速铁路 精度

【英文关键词】Track Regularity Railway Inspection Instruments High-speed railway Accuracy 【目录】高速铁路轨道平顺性测量相关技术问题的研究6-7Abstract7

第1章 绪论10-16

摘要

1.1 引言

101.2 轨道平顺性测量发展概况10-111.3 无砟轨道平顺性测量现状11-1313-14

1.4 轨道控制网(CPⅢ网)简介

第2章 2.1 1.5 本文的主要研究内容及意义14-16

16-26轨道平顺性各项参数的定义及其传统的测量方法轨距16-1718-20程22

2.2 水平/超高17-182.4 高低20-21

2.3 正矢/轨向

2.6 里

2.5 扭曲21-22

222.7 线路中线的三维坐标

22-26

2.8 轨检车测量轨道的各项平顺性参数第3章 轨检小车测量轨道平顺性3.1 轨检小车的工作流程参数的原理研究26-432626-433.2 轨检小车检测轨道平顺性各项参数的原理3.2.1 轨距的检测原理26-27

3.2.2 水平/超高的检测原理27-2929-32

3.2.3 轨向的中波和长波不平顺检测原理

3.2.5 扭曲的检

3.2.7 线3.2.4 高低的检测原理32-33测原理33-363.2.6 线路里程的测量原理36路中线点三维坐标测量原理36-43平顺性各项参数的相关数据计算及分析点坐标计算与分析44-46

43-44

第4章 轨检小车测量轨道43-54

4.1 线路中线

4.2 轨距和轨距变化率计算与分析

46-47

4.4 轨向德国4.5 高低

4.6 4.3 水平/超高计算与分析检测方法的计算及其与中国检测方法的比较47-50德国检测方法的计算及其与中国检测方法的比较扭曲计算与分析52-5455-56

结论与展望

54-55

50-52

致谢参考文献56-60攻读硕士学位期间发表的论文

60-61附表一 线路中线坐标对比情况表61-64附表二

水平/超高比较表64-67附表三 本文计算模型计算的轨向和

附表四 轨附表五 本SGJ-T-CEC-I型轨检小车计算的轨向结果表67-71向德国检测方法和中国检测方法计算结果表71-84文计算模型计算的高低和SGJ-T-CEC-I型轨检小车计算的高低结果表84-88表88-96附表六 高低德国检测方法和中国检测方法计算结果附表七 扭曲比较表96-98

第二篇：高速铁路轨道平顺性的高精度检测方法

一种高速铁路轨道平顺性的高精度检测方法

张磊，贺文俊，郑阳，王加科，郑建平

（长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130000）

摘要：提出一种新的高速铁路轨道平顺性的检测方法。采用了双频激光干涉技术，通过比较测量小车沿轨道前进时，测量光路和参考光路中光拍信号的位相差变化，得到锁相测头相对线路中心线的直线度偏差。同时利用激光测距技术测量轨距，经过数据计算处理将锁相测头的直线度偏差转换为左右两轨的直线度偏差，即测得轨道的静态平顺度。该方法在原理上区别于惯性基准法和弦测法等已有的轨道检测技术，利用时间的精准性完成了空间的高精度测量，实现了原理上的创新。

关键词：高速铁路；轨道平顺性；双频激光干涉；比对位相法 中图分类号：U216.3 TH741 文献标识码：A A High-precision Measurement Method of Track Irregularity for High-speed Railway Zhang Lei, He Wen-jun, Zheng Yang, Wang Jia-ke, Zheng Jian-ping(School of Opto-Electronics Engineering ,Changchun University of Science and Technology,Changchun

130022,China)Abstract: A new measurement method of track irregularity for high-speed railway is proposed.Using double-frequency laser interference technique, the linear deviation between the phase-locked gauging head and the center line of the route can be got by comparing the phase difference variation of the light beat signal in the test ray path and the reference ray path when the measuring car is moving forward along the track.While we use laser ranging technique to measure gauge, after calculating data, we will change straightness deviation of phase-lock gauging head into straightness deviation of left-right two tracks, promptly the static irregularity for track.The method is different from the inertial reference method, chord measurement method and such as existing track detection techniques in principle;it utilized accuracy of time to accomplish high-precision measurement of space and achieved principles of innovation.Key words: high-speed railway;track irregularity;double frequency laser interference technique;Phase comparison method

引言

随着我国高速铁路系统的迅速发展，列车的运营速度越来越快，列车与轨道长时间的相互作用以及地质沉降等因素势必会引起轨道几何形位的不断变化。由于轨道不平顺是激发列车振动、增大轮轨动作用力和影响行车平稳性的主要因素之一[1]，为确保高速铁路行车的安全、平稳与舒适，轨道的几何形位必须保持极高的平顺性。

目前轨道平顺性的检测方法主要可分为惯性基准法和弦测法，大型的轨检车普遍采用惯性基准法，通过对列车车体和轴箱的振动加速度信号进行二次积分直接求得位置或位移量，得出惯性基准并测量出轨道的不平顺[2]。其缺点在于测量结果受行车速度的影响，制造和使用成本很高，不便于日常线路检测和维护。便携式轨检车则大多采用弦测法，通过测量短弦矢高来推算长波不平顺，由于以小推大，造成测量误差成倍放大。且普遍认为弦测法传递函数收敛性差，测量值不能真实地反映轨道状态[3]。为了提高长波不平顺的测量精度，利用激光准直法进行长弦测量[4]，但是大气扰动，激光束漂移，光强中心的判读误差以及振动等因素限制了其测量精度的进一步提高。本文将基于双频激光干涉技术，提出一种新的轨道平顺性检测方法。直线度检测原理

如图1所示，测量点表示为G，基准点表示为S1和S2，测量点G到基准点S1的距离表示为L1，测量点G到基准点S2的距离表示为L2，基准点S1和S2的距离表示为2d，测量点G到基准点S1和S2的连线的距离表示为L，测量点G相对基准点S1和S2的中心线的偏移量表示为。由式(3)可知，我们能够通过直接测量测量点G到基准点S1和S2的距离差L，来间接测得测量点G相对两个基准点的中心线的偏移量。若测量点G沿两个基准点的中心线方向移动，则可以得到其移动路径的直线度。

222L1=L+dL2L1L2L1=4d222L2=L+dLLL2L1214d由于Ld,L2L12L令L2L1=LLL2d

图1 直线度检测原理图 系统的整体结构

图2 测量系统整体结构简图

如图2所示，该系统主要包含基准标杆、测量小车和光学基准站三大部分。基准标杆作为测量的基准，A型标杆上安装一个球棱镜，B型标杆沿铅垂方向安装有两个球棱镜，形成上下两个基准点。A型标杆和B型标杆对称于线路中心线，每隔120米设置一对，可以利用一对CPⅢ控制点作为A型标杆上的基准点和B型标杆的下基准点，B型标杆的上基准点可以利用CPⅢ高程控制网通过大地测量设置标定，使其与下基准点构成的连线铅垂，且连线的中心与垂向锁相测头大致在同一高程面。要求基准标杆上的基准点的安放精度较高，安装后联合CPⅢ控制网进行平差。

测量小车上包含两个在铅垂方向上有一定间隔的锁相测头，横向锁相测头以基准标杆A型的基准点和基准标杆B型的下基准点为测量基准，通过测量横向锁相测头到两者的距离差来计算测头相对线路中心线的水平偏移量，同时测量小车通过激光测距技术来得到轨距值以及锁相测头到左右两轨的水平距离，用以将锁相测头的水平偏移数据转换为左右两轨的水平偏移数据，垂向锁相测头则以基准标杆B型的上下两个基准点作为测量基准，来测量左右两轨相对线路中心线的垂向偏移量。

光学基准站每隔120米设置一个，埋设在线路中心线下方，且在A型标杆的基准点与B型标杆的下基准点的连线上，配合测量小车上的基准提取装置使用。光学基准站上的基准点通过大地测量标定固死，或者固定GPS装置实时测量其大地坐标信息。测量开始前使测量小车位于光学基准站的上方，基准提取装置对准光学基准站的基准点，提取到基准点的大地坐标信息后，以该点作为测量的起始点。测量小车沿轨道前进，锁相测头到其对应的测量基准点的距离差，随着小车前进不断变化，即式(1)中的L变化。同时L也是变化的，相邻两个光学基准站之间的距离是已知的，测量小车上的里程计记录其前进的距离，那么测量小车在任意里程处，锁相测头到其对应的测量基准点连线的距离L就能够求得。从而可以解算出测量小车前进轨迹的二维直线度，通过数据处理计算就能合成轨道的平顺性曲线。锁相测头工作原理

锁相测头是测量小车的核心部件，用以测量到其对应的测量基准点的距离差L，其工作原理见图3。

图3 锁相测头工作原理图

SJD-5T型横向赛曼双频激光器发出两束振动方向相互垂直、频率差为243.6kHz的线偏振光，稳频精度为10-7，频差稳定性为0.5kHz/10h。采用低频差的双频激光器的好处在于有利于位相测量，能获得很高的测量精度[5]。从激光器出射的两束相互正交的线偏振光一部分经分束镜反射，通过45°偏振片后，由雪崩管D1接收光拍信号形成参考光路；另一部分光透射后经过准直扩束系统，然后由偏振分束棱镜分光作为测量光路。振动方向平行纸面的激光(频率为f1)透射，经过快轴呈45°安装的1/4波片后变成右旋圆偏振光，经反射镜反射，再经过分光棱镜分光后一部光反射出去，照准基准标杆上的球棱镜后沿原路返回，再次经过快轴呈45°安装的1/4波片，振动方向变为垂直纸面，被偏振分束棱镜反射进入等腰直角棱镜;振动方向垂直纸面的激光(频率为f2)反射，经过快轴呈45°安装的1/4波片后变成左旋圆偏振光，经反射镜反射，再经过分光棱镜分光后一部光透射出去，照准基准标杆上的球棱镜后沿原路返回，再次经过快轴呈45°安装的1/4波片，振动方向变为平行纸面，从偏振分束棱镜透射进入等腰直角棱镜。于是频率为f1和f2的两束光经过透镜会聚，透过45°偏振片后，由雪崩管D2接收光拍信号。图4中的两个反射镜分别安装在转台上，用传动带连接，由电机驱动转台，实现双光束的共点对称扫描和跟踪，使测量小车前进过程中，锁相测头始终能接收到基准标杆上的球棱镜反射回来的激光。设频率为f1和f2的激光束在测量光路中的光场分别为：

E1Acos(k1Z1t)(2)EAcos(kZt)2222式中A为两光束的振幅，t为时间，1和

kk2分别为两光束的波数，和2分别为两光束的角频率，Z1和Z2Z1=2L，Z22L2，又L2L1L，所分别为两光束的光程，由于光束经过基准标杆上的球棱镜的反射，故以式(2)可改写为：

E1Acos(2k1L1t)(3)E2Acos[2k2(L1L)2t]偏振片与两正交的线偏振光呈45°放置，合成光场况下的光照特性具有平方律性质，即输出光电流为

EE1cos45E2cos45。雪崩管在输入光强较弱情IKE2=KE1cos45E2cos452KA2[1cos4L1km2Lk22mtcos4L1k2Lk22t(4)211cos4L1k121tcos4L1k24Lk222t]22kkkk22式中km12，k12，m1，1，K为常数

2222由式(4)可知，在输出信号中除直流分量外，在交变分量中包含向赛曼双频激光器出射的双频激光频差很小，故

2m、2、21和22等四个谐波成分。横

比较小，该谐波成分处于雪崩管

2m122f1f2的上限截止频率之内。其余三项属于高频项，其频率远远超出通频带之外，所以雪崩管能够单独分离出差频信号分量。于是式(4)可以简化为

KA2I1cos4L1km2Lk22mt(5)2由式(5)可知，雪崩管的输出信号是一个频率为

2m2f1f2的时变信号。实际上测量小车在前进过程中，L1和L都不断变化，但是4km4k1k2443243.6100.0102f1f28L2c310，即1变化628米才使电信号的位相变化一个周期，所以

L1的变化对测量结果的影响可以忽略。

KA2I01cos2kmZ02mtZ2同理可求的参考光路中雪崩管的输出光电流，其中0为定值。将参考信号和测量信号送入鉴相器进行位相比较，测量小车前进时L的变化必然引起参考信号和测量信号位相差的改变，那么就可以通过测量参考信号和测量信号的位相差变化，来测量锁相测头到其对应的测量基准点的距离差L的变化，最终实现轨道平顺性的高精度检测。4 理论精度分析

以设计时速为350km/h的双线高速铁路为例，双线距为5米，总路基宽11米。假设基准标杆A型的基准点到基准标杆B型的下基准点的距离为么可以由下式计算L的测量精度：

2d110m，基准标杆B型的上基准点和下基准点的间距为2d21m，取L120m，采用SJD-5T型横向赛曼双频激光器，取波长2632.8nm。鉴相器的鉴相精度一般为0.5°，那

0.5o2k2L=2360o(6)k222L21440632.80.44nm(7)1440结合式(7)可求得： 横向不平顺测量精度：1L120L0.44nm5.28nm 2d110L120L0.44nm52.8nm 2d21垂向不平顺测量精度：25 结论

本文提出了一种新的高速铁路轨道平顺性检测方法，实现了原理上的创新。利用双频激光进行外差式测量，消除了激光器稳定性对测量结果的影响，抗大气扰动能力相对提高。通过测量差频信号的位相变化，间接得到测量小车前进时锁相测头的二维直线度，最终完成轨道平顺性的测量。理论精度达到纳米级，且差频检测具有灵敏度高、输出信噪比高等优点。且该方法可广泛应用于高精度超长轨道直线度测量，地铁轨道的维护和检测等精密测量领域，具有广阔的应用前景。

参考文献：

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第三篇：高速铁路采用哪些措施来提高平顺性

高速铁路采用哪些措施来提高平顺性

高速铁路轨道结构和普通铁路轨道结构一样，由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分组成。这些力学性质绝然不同的材料承受来自车轮作用力，它们的工作是紧密相关的。任何一个轨道零部件的性能、强度和结构的变化都会影响所有其他零部件的工作条件，并对列车运行质量产生直接的影响，因此轨道结构是一个系统，要用系统论的观点和方法进行研究。钢轨直接承受由机车车辆传来的巨大动力，并传向轨枕；轨枕承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力后再将其分布于道床，并保持钢轨正常的几何位置；轮轨间的各种作用力通过轨枕和扣件的隔振、减振和衰减后传递给道床，使道碴重新排列，并将作用力扩散传递于路基。由于列车速度的提高给轨道结构的作用力与速度的n次方成正比，因此高速铁路的轨道必然要比普通线路具有更高的安全性、可靠性和平顺性，高速铁路的轨道结构要求具有高平顺性。为使轨道结构的平顺性持久、稳定，需要在设计、施工、管理各个环节进行严格控制

1交通运输是人类生存和社会发展的重要条件之一。交通运输方式的进步主要休现在提高运输速率上。1964年，世界上第一条高速铁路在日本诞生，开创了铁路高速行车实用化的历史。至今世界已形成近5000km的高速铁路网。预计高速铁路在21世纪必将有更大、更快的发展。

我国高速铁路已起步，开工建设的秦沈客运专线实际上就是一条高速铁路，它的最高速度超过250km/h，部分地段可达300km/h。2020年正在规划、建设的有京沪、津秦、沈哈、京广等段高速铁路。

高速铁路不仅体现了桥路轨道、机车车辆、牵引供电、通信信号、运输指挥、运营管理等专业技术的最高水平，同时对其安全性提出更高的要求[1]。而作为高速铁路行车基础——轨道结构，其管理水平和目标起着关键性的作用。日本东海道新干线花费的运营开支最少却能实现大量高速列车安全运行的秘密，关键在于建立了较科学的轨道不平顺管理系统。法国TGV高度铁路的成功经验也证明，若提高和保持轨道结构的平顺性便可以满足300km/h高速行车对线路的要求。因此，笔者根据高速铁路轨道结构特点，分析轨道安全管理所需检测方法、管理内容及手段，并提出一种改进思路，即应建立在各种异常情况下的处理机制。高速铁路轨道结构的平顺性特征

2．1 高速铁路轨道必须具有高平顺性[2]

轨道不平顺是引起轮轨作用力增大的主要原因。焊缝不平顺，轨面剥离、擦伤、波形磨耗等原因，造成短波不平顺幅值虽然很小，但是，在高速行车条件下，就可引起很大的轮轨作用力和冲击振动。例如：一个0.2mm的微小焊缝迎轮台阶形不平顺，当车速高达300km/h时，所引起的高频动作用力可达722kN，低频轮轨力可达321kN，使道碴破碎、道床路基产生不均沉陷，从而形成较大的中长波不平顺，并能引起很大的噪音，严重情况时，还可能引发钢轨、轮、轴断裂，导致恶性脱轨事故。

2．2 严格控制钢轨的平直性和焊缝的平顺性

要求轨道结构具有高平顺性，对钢轨而言，其主要尺寸公差、平直度指标和焊接接头的平直度是钢轨重点关注的指标。无论是钢轨主要尺寸公差，还是钢轨焊接接头的几何尺寸公差，我国目前的标准与运行高速铁路国家的标准相比都有较大的差距[3]。

2．3 一次铺成跨区间无缝线路

一次铺成跨区间无缝线路，是提高轨道结构连续性、均匀性的重要措施，可最大限度减少钢轨接缝引起的轮轨冲击作用和由此引发的一些接头病害；还可控制初始不平顺，提高轨道平顺性，减少维修工作量，降低运营成本，且效果显著。

2．4 高精度的轨道铺设及维修标准[4]

要保持轨道的高平顺性，首先要求铺设的精度要高，其次日常要保证高标准、高质量的维修及管理。

设计时采用高标准，施工时严格控制质量，在投入运营后应随时监测掌握不平顺发展变化情况，进行轨道的安全管理，发现超限的处所需立即处理。高速铁路轨道的安全管理

3．1 建立安全确认车检查制度

高速铁路是客运专线，采用白天行车、晚上固定“天窗”养护作业方式。在每天早晨开行第一趟列车之前，无论法国还是日本都利用安全确认车进行线路检查，其目的是检查线路是否在夜间遭到破坏，或者夜间施工有无机具遗漏在线路上，侵入限界，影响行车安全。其检测技术是通过在司机室内设置的摄像机拍摄前方图像，通过计算机对图像进行处理，检查扣件有无松动，道床的路肩宽度有无变化，提供对保障行车安全有用的数据资料。

3．2 轨道不平顺管理

轨道的几何形位在列车运行过程中，发生各种各样的变化。为保障行车安全，对轨道几何形位进行控制，超出某一限值时进行养护维修。由于轨道动态检测更能反映轨道几何形位实际变化情况，世界各国都采用轨检车进行检测

高速铁路维修管理目标分5个层次：

（1）作业验收质量目标管理，即维修作业或施工后，按照作业验收标准进行的目标管理。

（2）经常保养目标管理，即按照保养标准对线路进行日常养护，保持线路质量均衡所进行的目标管理。

（3）预防性计划维修管理（平衡舒适度目标管理），即按管理区段轨道质量指数标准，在轨道状态恶化之前进行预防性维修。

（4）临时补修管理，即当时轨道局部不平顺达到或超过临时补修管理标准时，在规定的时间内安排临时补修计划，并予以消除。

（5）限速管理，即当轨道局部不平顺达到或超过限速管理标准时，必须降低列车运行速度，并立即予以消除。

3．3 列车振动加速度管理

根据国际振动环境标准ISO2631的规定，振动频率为1~2Hz，累计持续时间为4H的车体振动环境，保持舒适度不减退的允许加速度：横向为0.17m/s2，垂向为034~0.49m/s2。列车振动加速度利用晃车仪等设备检测，发现异常情况，通过沿线的电缆传输到中央调度台的工务调度及相关养护部门，由调度向养护部门下达调查和处置命令，对于超出一定限值的列车采用限速措施

3．4 钢轨踏面及伤损管理

钢轨的伤损主要包括轨头磨耗（垂直磨耗、侧面磨耗、波磨）、表面凹凸不平顺、焊缝不平顺、表面擦伤、剥离及内部的核伤和裂缝。对钢轨状态管理分为踏面及伤损管理。

3．4．1 钢轨踏面管理

对于钢轨踏面的检测需利用先进的激光技术、计算机技术、图像技术、进行快速、无接触的检测。经过图像处理后，比较钢轨标准截面和实际截面的形状，可得到钢轨表面状态。

在高速铁路上，实行钢轨踏面管理，其目的有二：一是为降低噪声和振动，减少轮重的变化；二是防止钢轨表面伤损纵向方向的发展。对钢轨踏面管理的方法：开通前用磨轨列车打磨钢轨；运行过程中进行周期性打磨。

打磨钢轨，去除钢轨在轧制和运行过程中造成的不平顺，进一步提高焊头的平顺性，已被国外的高速铁路的实践证明是一项技术经济效益显著的成功经验。

3．4．2 钢轨探伤管理

钢轨内部的核伤和裂纹可用探伤车来检测；探伤的种类有如下两种：

（1）周期性探伤。根据探伤作业计划，每隔一定周期，在“天窗”时间内，钢轨探车以30~40km/h的速度边向钢轨洒水，边向钢轨发射2500Hz、2MHz的超声波，根据各种反射波来判断钢轨内部的伤损。超声波探头单侧装有4个，发射角度分别为0°和37°各一个，70°的有两个。探伤结果有多种表示方法。

（2）精密探伤。使用钢轨探伤车对全线进行探伤，找出伤损钢轨的处所和部位，再由探伤工使用各种小型精密探伤仪，逐处进行精密探伤，对照伤损判别标准，确定伤损等级，采取相应措施。

3．5 无缝线路管理

无缝线路最致命的事故是“胀轨跑道”和“钢轨折断”。产生该事故的原因主要是钢轨内部的温度力，而钢轨最小抗弯强度与钢轨横向刚度、道床横向阻力、轨排弯曲刚度有关。

因此，在无缝线路管理时应做到：

（1）正确设定钢轨锁定轨温并严格检测；

（2）严格按章作业，确保道床横向阻力；

（3）控制钢轨的异常伸缩、爬行；

（4）异常高温时，增加巡道班次，观察线路方向，必要时采取慢行措施。异常情况下的处理对策

异常情况是指列车运行时，遇到不可抗拒的自然灾害或突发事件，其管理体制标准优先级别最高。

4．1 降暴雨时处理对策

在高速铁路沿线布置雨量计，收集沿线降雨情况，并将相关数据传输到管理室。当雨量超过限值时，一方面加强线路巡视，启动相应的救援体系，另一方面对列车进行限速。当降雨结束后，解除限速，逐级提速，恢复原有行车速度。

4．2 振动超限时处理对策

当司机报告有振动超限时，通过该区段的列车采取慢行措施，进行现场调查，以决定是否能解除慢行。此外，对轨道不平顺中高低、方向超限时，也采取慢行措施。

4．3 地震、强风、大雨雪时处理对策

高速铁路线路走向不同，地质状况不同，采取措施也有不同。东海道新干线沿海而建，地震频繁，而在东北新干线，降雨雪对行车的影响也需考虑。

第四篇：机械振动交互式遗传算法粗糙集汽车行驶平顺性论文

基于隐式性能指标的机械振动优化设计

【摘要】近些年,优化算法已经成为研究与应用领域一种非常重要的工具,利用遗传算法的优化原理,普通遗传算法在解决机械振动优化设计方面的问题具有很大的优势。遗传算法已经广泛的应用于机械振动优化设计中,虽然解决了一部分机械设计中遇到的问题,但是这种算法往往只能解决性能指标用显示函数表达的优化问题。而在实际的工程中,很多系统优化问题的性能指标并不能用显示的函数表达出来,这方面属于隐式性能指标的优化问题,采用传统的遗传算法不能解决此类问题。本文主要提出了一种交互式遗传算法优化算法,通过用户给出适应度值参与进化过程,突破传统遗传算法的主要缺陷来优化解决机械振动方面的实际问题,这种优化方法能启发式的搜索到全局最优解的较小区域,而且不会陷入局部最优解,解决了部分隐式性能指标下的机械振动优化问题。对于交互式遗传算法人的疲劳问题,本文采用粗糙集理论的分类约简功能解决,从而解决了隐式性能指标下的机械振动优化设计。本文根据交互式遗传算法,开发了一套机械振动优化设计测试系统。该系统是在Visual C++ 6.0的环境下利用MFC开发工具完成的。程序采用文档/视图结构,将后台的数据管理和前台的用户交互分离开来,极大的方便...更多还原

【Abstract】 In recent years, optimization has become an important tool for research and application.Experts have given in detail about the principle of genetic algorithm optimization and the general application of genetic algorithms applied to optimal design of the advantages of mechanical vibrations.Some articles have been using genetic algorithm to solve the plight of mechanical vibration, but traditional genetic algorithm can only solve the system optimization problem with a clear(explicit)expression....更多还原

【关键词】 机械振动； 交互式遗传算法； 粗糙集； 汽车行驶平顺性；

【Key words】 Mechanical vibration； interactive genetic algorithm； rough set； vehicle ride comfort； 摘要 4-5 Abstract 5-6 第1章 绪论 10-15

1.1 课题来源和研究意义 10-11

1.2 国内外研究现状 11-12

1.3 论文的创新点及主要研究内容 12-13

1.4 论文的内容组织形式 13-15

第2章 隐式性能指标机械振动优化方法 15-24

2.1 交互式遗传算法的概念 15-18

2.1.1 交互式遗传算法与传统遗传算法的区别 15-17

2.1.2 交互式遗传算法的特点 17-18

2.2 交互式遗传算法的核心问题 18-20

2.2.1 个体适应值估计 19

2.2.2 加速进化收敛 19-20

2.3 交互式遗传算法的环境 20-22

2.3.1 交互式遗传算法的环境 20-21

2.3.2 交互式遗传算法环境的波动性和不一致性 21-22

2.4 开发工具及环境 22-23

2.5 本章小结 23-24

第3章 属性相对约简启发式遗传算法 24-32

3.1 基于遗传算法的粗糙集知识抽取方法 24-26

3.2 粗糙集最小属性集选择 26-27

3.3 属性集选择的贪心算法 27

3.4 基于交互式遗传算法的属性相对约简 27-31

3.5 本章小结 31-32

第4章 基于隐式性能指标的机械振动优化设计实例 32-43

4.1 汽车行驶平顺性的主要指标 32-39

4.1.1平顺性评价指标 33-36

4.1.2 1/3 倍频带分别评价法 36-38

4.1.3 总加权值评价法 38-39

4.2 汽车行驶平顺性的辅助评价指标 39

4.3 汽车振动模型 39-42

4.3.1 系统的力学和数学模型 39-40

4.3.2 系统的频率响应特性 40-41

4.3.3 系统的振动响应量的幅频特性 41

4.3.4 系统响应量的功率谱密度 41-42

4.4 基于交互式遗传算法的汽车平顺性的优化 42

4.4.1 设计变量的确定 42

4.4.2 目标函数的建立 42

4.5 本章小结 42-43

第5章 交互式遗传算法软件开发与功能实现 43-62

5.1 MFC 开来发工具概述 43-44

5.2 MFC 文档/视图结构分析 44-46

5.3 软件实现的总体流程 46-48

5.4 算法程序的设计与实现 48-59

5.4.1 根据实际问题进行编码 49-50

5.4.2 设定遗传操作的各参数 50-51

5.4.3 产生初始种群 51-52

5.4.4 遗传操作程序设计 52-55

5.4.5 人机交互操作程序 55-56

5.4.6 进化终止条件判断程序 56

5.4.7 世代进化过程的实现 56-57

5.4.8 在窗口中输出每一代的结果 57-59

5.5 交互式遗传算法的优化结果 59-61

5.6 本章小结 61-62 第6章 全文总结与展望 62-64

6.1 总结 62-63

6.2 展望 63-64 参考文献

第五篇：基于虚拟样机的空气弹簧悬架轿车行驶平顺性研究论文

空气弹簧悬架系统是一种采用空气弹簧代替螺旋弹簧的变刚度悬架系统。空气弹簧的基本刚度特性呈现为中间段较低，两端随着行程的增大而逐渐增加的特点。早期空气弹簧主要应用于载重汽车和客车上，20 世纪以来，随着人们对汽车行驶性能要求的提高，轿车也开始逐渐应用空气悬架系统，以改善汽车的乘坐舒适性。

本文首先结合台架试验得到的空气弹簧刚度特性曲线，在多体动力学软件 ADAMS/Car 中建立空 气 弹 簧 悬 架 整 车 动 力 学 模 型。然 后 在ADAMS/Car Ride 中搭建汽车行驶平顺性仿真实验台，并进行随机路面下平顺性仿真试验。最后根据ISO2631平顺性评价方法，对空气弹簧悬架系统轿车座椅各轴向响应进行时域和频域分析，并与相同激励下的旋弹簧悬架汽车响应量进行对比，验证

空气弹簧对汽车平顺性的提高。整车动力学仿真模型的建立

1.1 空气弹簧悬架子系统建立

空气弹簧的主体是橡胶气囊，还包括底座、上盖板等部件。空气弹簧的基本刚度特性可以根据需要设计成理想的反“s”形式。在正常行车挠度范围内空气弹簧刚度特性接近于线性，当空气弹簧变形量超过正常行车挠度范围时，空气弹簧表现出非线性。

1.2 其他子系统建立

在 ADAMS/Car Template 模块中，建立配有通讯器的转向系统、车身、轮胎、发动机及人-座椅模型，其中人-座椅模型由刚性球，弹性元件及阻尼元件组成。

1.3 整车动力学仿真模型的搭建

在 ADAMS/Car Standard 界面中，将各个文件的子系统与 ADAMS/Car Ride平顺性实验台_ARIDE_FOUR_POST_TESTRIG 结合，建立空气弹簧悬架整车动力学仿真模型，如图 5 所示。另外，为了将空气弹簧悬架汽车与螺旋弹簧悬架汽车平顺性进行对比分析，采用相同的建模方法搭建螺旋弹簧悬架整车动力学仿真模型。汽车平顺性评价方法

由于人体对不同振动频率、不同输入点以及不同轴向振动的敏感程度不同，因此在对汽车行驶平顺性进行评价时要充分考虑这些因素的影响。根据ISO2631-1:1997(E)标准规定，汽车平顺性的基本评价方法是采用加权加速度均方根值来评价振动对人体舒适和健康的影响，其频率加权函数为。平顺性仿真分析

3.1 随机路面的建立

ADAMS/Car 中提供了基于 Sayers 数字模型的随机路面生成器，利用该随机路面生成器创建 B 级随机不平路面参数文件，空间功率谱密度取 0.1，速度功率谱密度取 12，路面长度取 1 000 m，得到左右车轮路面轮廓曲线。

3.2 模型仿真与分析

根据 GB/T4970-1996 汽车平顺性试验方法，调整整车动力学模型质量、转动惯量与质心位置，分别对车辆空载和满载时，B 级随机路面上以 50km/h速度直线行驶下的汽车行驶平顺性进行模型仿真，得到座椅 X、Y、Z 三个方向的加速度响应时域和频域曲线，如图 8~19。其中模型 A 表示螺旋弹簧悬架整车动力学模型，模型 B 表示空气弹簧悬架整车动力学模型。结 论

依据动态弯曲疲劳试验的国家标准，通过 NXNASTRAN 软件模拟了轮毂旋转过程中的应力变化情况，直观的找出了旋转过程中轮毂受到应力最大的位置，并以此位置轮毂受到的载荷和约束为基础进行疲劳分析，发现轮毂的最低寿命为 5×105次，轮辐辐板拐角处最容易发生疲劳破坏，所得数据为轮毂结构的改进和优化提供了依据。