軌道動剛度和“pined-pined”共振頻率檢測系統

2018-02-28 15:51:29 閱讀次數:2235

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摘要:軌道動剛度和“pined-pined”共振頻率檢測對與軌道相關的研究工作、新建線路的剛度設計工作以及線路的長期養護維修工作均具有重要的理論與現實意義,本項目通過設計軌道動剛度和“pined-pined”共振頻率檢測裝置,實現了對軌道剛度定頻、掃頻測量及鋼軌第一階“pined-pined”共振頻率在線測量。

關鍵詞:軌道剛度,在線檢測,定頻,掃頻,共振頻率,在線測量


1、 項目概況

實際運營時,列車以一定速度行駛在具有幾何不平順的軌道結構上,給予軌道結構的荷載為動荷載,軌道結構表現出的剛度為動剛度,此時軌道還會産生一種被稱為“pined-pined”的振動形式并輻射出相當數量的噪聲。随着鐵路高速和重載技術的發展,國内外對軌道剛度檢測技術高度重視并取得了一定成果,但到目前位置,此類測量還多停留在理論假設下的間接測試階段,為了實現軌道剛度實時測量,本項目專門設計出一套用于軌道剛度定頻、掃頻測量及鋼軌第一階“pined-pined”共振頻率可移動檢測系統。


2技術難點

2.1 鋼軌激勵存在困難

鋼軌是一個長大工程結構,振動響應信号一般較小,為了獲取高質量的頻響函數,必須選用高精度的測量與分析系統進行測量。本項目選擇北京東方所高信噪比的INV3062T0型24位雲智慧采集分析儀以及為本項目專門開發的在線分析系統從而保證了軌道動剛度和“pined-pined”共振頻率的測量精度。

 

2.2 激振器固定裝置存在困難

通過比較本項目選擇用激振器進行激勵,固定裝置既能對激振器進行固定并對鋼軌有一定的預緊力,又要現場便攜,本項目通過不斷優化設置出三腳支架用于固定激振器并在其頂面上布置了四個滑輪,使得三腳架移動非常方便,非常适合現場測試。

 

2.3 力傳感器與鋼軌連接存住困難

激振器産生力,力傳感器如何與鋼軌連接是一個重要的問題。如果力傳感器與鋼軌之間是剛性連接,此時力傳感器上的力是鋼軌實際受到的力,否則鋼軌受到的力會與力傳感器之間的力産生一定偏差,影響測試可靠性。考慮安裝和移動便捷性,本項目摒棄卡箍方式而選擇電磁鐵連接力傳感器和鋼軌,電磁鐵一通電之後與鋼軌緊密相連,可視為剛性連接,這種連接方式十分方便、高效,連接如圖1所示。

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              圖1  力傳感器與鋼軌連接圖

3系統組成

本裝置設備采用北京東方振動和噪聲技術研究所研制的3062T0型24位智能信号采集處理分析儀、DASP V11動剛度和“pined-pined”共振頻率在線分析軟件、力傳感器系統(力傳感器、電磁鐵)、振動傳感器、激振系統(激振器、功率放大器、信号發生器、阻抗頭)、等組成,其連接示意圖,如圖2所示。

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圖2  檢測裝置連接示意圖

 

4測量結果

通過現場實測,獲得了軌道動剛度和一階“pined-pined”共振頻率,部分測試結果如圖3、圖4所示。

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                      圖3  掃頻時軌道動剛度


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        圖4  鋼軌跨中頻響函數(譜峰為一階“pined-pined”共振頻率)