CN103174072A - 基于三点偏弦法的轨面检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于三点偏弦法的轨面检测方法，包括以下步骤：1)测量装置沿轨道依次测量三个车轮轴线相对于车体主梁的位移，获得弦测值信息；2)测量装置将弦测值信息发送至处理装置；3)处理装置接收来自测量装置的弦测值信息，并进行信息处理，输出用于判断轨面不平顺度的轨面不平顺曲线。与现有技术相比，本发明具有测量准确性高的优点。

Description

基于三点偏弦法的轨面检测方法

技术领域

本发明涉及轨道工程测量领域，尤其是涉及一种基于三点偏弦法的轨面检测方法。

背景技术

弦测法是常用的轨面高低不平顺检测方法之一。弦测法包括：两点差分法、三点中弦法(又称正矢法)、三点偏弦法(又称偏矢法)、多点弦测法。前苏联(俄罗斯等国)轨检车采用两点差分法，法国国铁轨检车采用多点弦测法，日本、德国等许多轨检车采用三点中弦法或三点偏弦法。国内外的人工驱动式轻型轨检小车大都采用三点中弦法。

弦测法装置具有简单、使用方便、价格便宜等优点，但其存在的问题是：作为测量的“基准线”，测量弦始终是随轨道的高低不平而起伏变化的，这就使得弦测法的测量结果不能正确反映轨道的高低不平顺，需要对结果进行处理和修正。日本在20世纪90年代对于三点中弦法复原轨面高低不平顺进行了一系列理论及实验研究，并将研究成果成功应用于其轨检车上。

三点中弦法测量的传递函数(测量值与实际值的比值)在0～2之间，随测量波形的频率特性而变化，只有少数情况下为1，测量值无法正确反应实际的不平顺状况，需按照测量波形各正弦分量的波长所对应的传递函数逐点进行修正。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于三点偏弦法的轨面检测方法，通过合理的数学模型以及传递函数，提高了轨面检测的准确性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于三点偏弦法的轨面检测方法，包括以下步骤：

1)测量装置沿轨道依次测量三个车轮轴线相对于车体主梁的位移，获得弦测值信息；

2)测量装置将弦测值信息发送至处理装置；

3)处理装置接收来自测量装置的弦测值信息，并进行信息处理，输出用于判断轨面不平顺度的轨面不平顺曲线。

步骤3)中信息处理的过程具体包括以下步骤：

A)将弦测值进行傅立叶级数展开，得到弦测频谱；

B)根据弦测频谱和三点偏弦法的传递函数计算轨面不平顺频谱；

C)将轨面不平顺频谱进行傅里叶级数合成，得到轨面不平顺值；

D)顺序连接轨面不平顺值得到轨面不平顺曲线。

步骤B)中的传递函数为：

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=1-\frac{a}{a+b}{e}^{\mathrm{i\ωb}}-\frac{b}{a+b}{e}^{-\mathrm{i\ωa}}$

其中，a，b分别为偏弦的弦长。

与现有技术相比，本本发明通过合理的数学模型以及传递函数，使的轨面不平顺曲线更加准确，有效提高了轨面检测的准确性。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种基于三点偏弦法的轨面检测方法，其处理过程如图1所示，包括以下步骤：

首先利用轨检车的测量装置沿轨道依次测量三个车轮轴线相对于车体主梁的位移获得弦测值y(x)。得到弦测值y(x)后，将其发送至轨检车的处理装置进行信息处理。处理装置先将弦测值y(x)进行傅立叶级数展开，得到弦测频谱y(ω)，然后根据弦测频谱y(ω)和三点偏弦法的传递函数H(ω)计算轨面不平顺频谱M(ω)＝y(ω)/H(ω)。得到不平顺频谱M(ω)后，对其进行傅里叶级数合成，即可获得轨面不平顺值M(x)。在顺序连接该轨面不平顺值M(x)对应的点，来获得轨面不平顺曲线，并输出该曲线来判断轨面的不平顺度。一般对于波长在1m以下的不平顺波形，均采用30mm+300mm的弦进行测量，处理过程中，传递函数为： $H\left(\mathrm{\ω}\right)=1-\frac{a}{a+b}{e}^{\mathrm{i\ωb}}-\frac{b}{a+b}{e}^{-\mathrm{i\ωa}},$ 其中，a，b分别为偏弦的弦长。

利用三点偏弦法在实验室对一段约20m长的试验段轨道进行了不平顺波形测量。将其测量结果与利用电子平直尺测量的结果进行对比，二者波形一致，幅值略有差异，90％以上测点的幅值差异在0.05mm以内，具有较高的测量准确性。

Claims (3)

1.一种基于三点偏弦法的轨面检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)测量装置沿轨道依次测量三个车轮轴线相对于车体主梁的位移，获得弦测值信息；

2)测量装置将弦测值信息发送至处理装置；

3)处理装置接收来自测量装置的弦测值信息，并进行信息处理，输出用于判断轨面不平顺度的轨面不平顺曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于三点偏弦法的轨面检测方法，其特征在于，步骤3)中信息处理的过程具体包括以下步骤：

A)将弦测值进行傅立叶级数展开，得到弦测频谱；

B)根据弦测频谱和三点偏弦法的传递函数计算轨面不平顺频谱；

C)将轨面不平顺频谱进行傅里叶级数合成，得到轨面不平顺值；

D)顺序连接轨面不平顺值得到轨面不平顺曲线。

3.根据权利要求2所述的一种基于三点偏弦法的轨面检测方法，其特征在于，步骤B)中的传递函数为：

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=1-\frac{a}{a+b}{e}^{\mathrm{i\ωb}}-\frac{b}{a+b}{e}^{-\mathrm{i\ωa}}$

其中，a，b分别为偏弦的弦长。

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