单轨波磨测量小车（CAT）应用分析

摘  要：

钢轨波形磨耗（简称“钢轨波磨”）是指钢轨顶面纵向规律性的起伏不平的磨耗现象。钢轨波磨根除非常困难，治理后复发率也非常高。钢轨波磨会造成振动噪声增加、轮轨关系恶化、扣件系统损伤、钢轨寿命缩短等危害，其中最为严重的是扣件系统损伤，其将危及运营安全。鉴于此，对地铁运营阶段钢轨波磨仪的应用进行了探讨。

1  波磨测量小车（CAT）概述

单轨波磨测量小车（CAT）系统专用于在现场测量及分析钢轨纵向波纹。

1.1  单轨波磨测量小车（CAT）组成

手推小车包括两个活动组件：

（1）沿两根钢轨运行的加速计感应器，用于测量波磨。

（2）计数器一个，当小车沿轨道行驶时，定期发射出脉冲，以便确定小车的位置。

内置于CAT系统里的后期处理软件可对钢轨位移后运行进行检验，并将位移分析成几个固定的波长范围和一个用户定义的波长范围，还可统计出其他数据。

1.2  单轨波磨测量小车（CAT）功能

对原始或经过滤波器的位移图像进行分析还能得出以下统计数据：

（1）移动平均峰间位移；

（2）移动平均均方根（RMS）位移；

（3）块平均均方根（RMS）位移。

每个统计波长范围组合皆可有不同的平均窗，原始数据或原始数据的某个区段也会被分析处理用于提供RMS位移的1/3倍频程分析（通过波长）。除用于上述所有钢轨波磨图的测量之外，通过仿真轮可对数据选择性地进行预处理，以此确定测量轮轴的位移轮廓，这在钢轨噪声的预测方面是非常有用的。

2  单轨波磨测量小车（CAT）应用分析

2.1  说明

检测地点：大连地铁2号线（K16+300～K17+000曲下股）。

检测原理：波磨仪采用接触式检测、惯性基准法原理[1]（图1），光电位移计进行测量计算分析。

将采集的原始数据波形图，通过类似于傅里叶变换的算法，基于一系列的正弦和余弦函数来拟合出原始数据的波形，之后再将这一系列的正弦和余弦函数按4个波段组合起来，形成不同个波段的波形图。波磨分析执行标准见铁运〔2012〕83号《高速铁路无砟轨道线路维修规则（试行）》[2]，如表1所示。

2.2  波磨分析

2.2.1  10～30 mm波长分析

如图2所示，10～30 mm波长[4]整体波磨检测图像（按采样窗600 mm，谷深平均值0.02 mm设定分析）超限率为0%。

2.2.2  30～100 mm波长分析 如图3所示，30～100 mm波长整体波磨检测图像（按采样窗600 mm，谷深平均值0.02 mm设定分析）超限率为29%。

2.2.3  100～300 mm波长分析 如图4所示，100～300 mm波长整体波磨检测图像（按采样窗1 000 mm，谷深平均值0.03 mm设定分析）超限率为71%。

2.2.4  300～1 000 mm波长分析 如图5所示，300～1 000 mm波长整体波磨检测图像（按采样窗5 000 mm，谷深平均值0.15 mm设定分析）超限率为2%。

2.3  波磨综合分析

对上述4个波长范围内超限率进行分析，100～300 mm波长超限率最大，为71%，属中短波严重超限问题。

2.4  波磨超限统计

根据综合分析结果，确定100～300 mm波长超限率最高，按谷深平均值0.03 mm设定，具体超限范围地段如表2所示。

2.5  建议整治区段根据综合分析结果，按100～300 mm波长分析，以5 m为打磨长度单位进行区段统计分析，得出以下区段需打磨，如图6所示。

2.6  波磨产生噪声分析经过与标准基线的对比，可综合分析得出波长在140～230 mm范围内产生的噪声较为明显，普遍超过标准基线20 dB左右，如图7所示。

3  结语

综上所述，大连地铁应结合建设和运营维修特点，形成一定的评价指标，科学评价钢轨波磨等级，按照公司相关标准制度和管理理念，制定钢轨打磨标准，合理安排打磨计划，完善钢轨打磨验收制度，控制钢轨波磨的发生发展速率，努力改善地铁轨道和车辆病害频发的现状，提升地铁运营安全水平。

审核编辑 ：李倩