CN111504589A - 轨道交通扣件的冲击衰减测试方法 - Google Patents

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CN111504589A CN202010327887.0A CN202010327887A CN111504589A CN 111504589 A CN111504589 A CN 111504589A CN 202010327887 A CN202010327887 A CN 202010327887A CN 111504589 A CN111504589 A CN 111504589A
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周伦彬
肖颖
吕林华
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种轨道交通扣件的冲击衰减测试方法，包括：对被测扣件固定的钢轨轨头和参考扣件固定的钢轨轨头分别加载多次冲击载荷；分别采集钢轨、轨枕、道床和距道床边缘250mm处地面的振动加速度值；对加速度值进行时域分析，对比得到在整个有效频率范围内的减振特性；对加速度值进行频域分析，得到不同频段的减振特性。可以快速测试扣件的冲击的衰减情况，从时域和频域进行综合分析，可以准确的评价扣件的减震效果。

Description

轨道交通扣件的冲击衰减测试方法
技术领域
本发明涉及城市轨道交通的扣件的测试技术领域，具体地涉及一种轨道交通扣件的冲击衰减测试方法。
背景技术
有轨交通中的轨道需要使用轨道扣件固定，扣件由多个部件组成，用于确保钢轨固定于支撑结构上并保证在所要求的位置上，同时允许任何必须的垂向、横向和纵向位移。此组件包括将钢轨上的载荷分配到支撑结构上的组件，须防止对支撑结构的接触面的磨损，并保证与支撑结构之间的电绝缘。扣件包括简易扣件和分开式扣件，简易扣件为直接将钢轨固定于支撑结构(轨枕或道床板)上的扣件(可包括或不包括铁垫板)。分开式扣件为钢轨相对于铁垫板的固定与铁垫板相对于支撑结构(轨枕或道床板)的固定相互独立的扣件。扣件的结构和强度的变化都会影响其他零件的工作状态，因此需要对扣件产品的力学性能进行检测。
随着我国城市轨道行业的发展，新的轨道扣件产品层出不穷，目前我国城市轨道交通中轨道工程扣件产品行业缺少检测方法标准和方法难以统一的情况。
扣件产品的力学性能检测包括扣件组装疲劳试验、弹条扣压力检测、扣件纵向阻力测量等方面。但是目前的测试方法中并没有统一的扣件的冲击衰减的测试，因此无法得知扣件的减振效果，或者有些企业会通过一些简单的试验来粗略的估计扣件的减震效果，造成的结果就是无法准确的评价扣件的减震效果。本发明因此而来。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的是：提供了一种轨道交通扣件的冲击衰减测试方法，可以快速测试扣件的冲击的衰减情况，从时域和频域进行综合分析，可以准确的评价扣件的减震效果。
本发明的技术方案是：
一种轨道交通扣件的冲击衰减测试方法，包括以下步骤：
S01：对被测扣件固定的钢轨轨头和参考扣件固定的钢轨轨头分别加载多次冲击载荷；
S02：分别采集钢轨、轨枕、道床和距道床边缘250mm处地面的振动加速度值；
S03：对加速度值进行时域分析，对比得到在整个有效频率范围内的减振特性；
S04：对加速度值进行频域分析，得到不同频段的减振特性。
优选的技术方案中，所述步骤S01中的冲击载荷的加载设备包括冲击锤，所述冲击锤设置在导轨内，所述冲击锤包括锤头和锤体，所述锤头在钢轨轨头正上方，所述锤头和锤体间设置有橡胶板，所述锤体与导轨间设置有挡块。
优选的技术方案中，所述锤头与轨头的高度为100mm，冲击锤的质量为50kg，在进行实验前，进行多次与落锤。
优选的技术方案中，所述步骤S03中的时域分析包括：
S31：绘制距道床边缘250mm处地面的振动加速度的时域波形样图；
S32：通过公式
Figure BDA0002463874120000021
计算距道床边缘250mm处地面处的振动加速度级，式中，a为振动加速度值；a0为参考加速度值；
S33：根据被测扣件和参考扣件的振动加速度级，得到减震特性。
优选的技术方案中，所述步骤S04中的频域分析包括：
S41：绘制距道床边缘250mm处地面的振动加速度的频域分析功率谱图；
S42：进一步绘制其1/3倍频程中心频率的振动加速度级曲线；
S43：计算被测扣件和参考扣件的振动加速度级差值，比对分析获得不同频段内扣件的隔振特性以及扣件的一阶隔振频率的区别。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明可以快速测试扣件的冲击的衰减情况，从时域和频域进行综合分析，时域分析是对轨道结构在整个有效频率范围内的减振特性进行对比。频域分析是进一步分析扣件的频域特性以及在不同频带的减振效果，可以准确的评价扣件的减震效果。测试过程简单、易操作。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明轨道交通扣件的冲击衰减测试方法的测试布置图；
图2为本发明加载装置的结构示意图；
图3为本发明轨道交通扣件的冲击衰减测试方法的流程图；
图4为本发明地面振动加速度时域波形样图；
图5为本发明参考扣件地面振动加速度频域分析功率谱图；
图6为本发明被测扣件地面振动加速度频域分析功率谱图；
图7为本发明参考扣件及被测扣件地面1/3倍频程中心频率振动加速度级对比曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
如图1所示，将钢轨21通过一组扣件22安装在已经固定好的轨枕23上，轨枕23固定于道床24上，道床24固定在路基25上。
在钢轨轨头211上施加冲击载荷，冲击载荷的加载是通过将质量块坠落到钢轨轨头上实现的。加载装置如图2所示，包括冲击锤2，冲击锤2设置在导轨1内，冲击锤2包括锤头4和锤体5，锤头4设置在钢轨轨头211正上方，锤头4和锤体4间设置有橡胶板3，锤体5与导轨1间设置有挡块6。锤头4与轨头211的高度为100mm，冲击锤2的质量为50kg。
在钢轨21底部布置钢轨加速度传感器31，在轨枕23上布置轨枕加速度传感器32，在道床24上布置道床加速度传感器33，在路基25上布置路基加速度传感器34，分别采集钢轨21、轨枕23、道床24和距道床边缘250mm处地面的振动加速度值。
如图3所示，一种轨道交通扣件的冲击衰减测试方法，包括以下步骤：
S01：对被测扣件固定的钢轨轨头和参考扣件固定的钢轨轨头分别加载多次冲击载荷；
S02：分别采集钢轨、轨枕、道床和距道床边缘250mm处地面的振动加速度值；
S03：对加速度值进行时域分析，对比得到在整个有效频率范围内的减振特性；
S04：对加速度值进行频域分析，得到不同频段的减振特性。
试验时落锤高度为100mm，锤重为50kg，为了使钢轨与扣件各个部件密合，保证试验条件一致，在预落锤6次后进行正式试验。对每个试件分别进行10次落锤冲击，采集钢轨、轨枕、道床(无碴轨道)和距道床边缘250mm处地面的振动加速度值，并计算地面振动加速等级，由此振动加速度级评判扣件的减振性能。
为了确保对比分析的准确性，实验过程中，钢轨、轨枕、道床(无碴轨道)和距道床边缘250mm处的地面振动加速度传感器不允许更换，传感器量程可选择500g(钢轨、轨枕)，50g(道床、基础)。采用多组试样进行测试(可选3组)，以免特殊情况的出现。
参照表1记录10次参考扣件和3组被测扣件扣件试件共30次落锤冲击测试数据的平均值(每个试件测试10次)。表中钢轨、轨枕振动加速度(以及无碴道床时道床表面加速度值)仅供参考，采用距道床边缘250mm处地面的振动加速度数据反映被测扣件扣件的减振性能。
表1参考型扣件与被测扣件振动分析记录结果
Figure BDA0002463874120000041
时域分析是对轨道结构在整个有效频率范围内的减振特性进行对比，时域分析步骤具体包括：
绘制距道床边缘250mm处地面的振动加速度的时域波形样图，如图4所示，采用参考型扣件或被测扣件时采集的振动加速度的时域波形样图。
通过公式
Figure BDA0002463874120000042
计算距道床边缘250mm处地面处的振动加速度级，式中，a为振动加速度值；a0为参考加速度值；
根据被测扣件和参考扣件的振动加速度级，得到减震特性。
进一步分析参考扣件与被测扣件的频域特性以及在不同频带的减振效果，对采用参考扣件与被测扣件时轨道结构的振动加速度信号进行频谱分析，并在频谱分析的基础上绘出其1/3倍频程中心频率的振动加速度级曲线。频域分析具体包括：
S41：绘制距道床边缘250mm处地面的振动加速度的频域分析功率谱图；参考扣件和被测扣件地面加速度频域分析功率谱图如图5和图6所示。
S42：进一步绘制其1/3倍频程中心频率的振动加速度级曲线；如图7所示。
S43：计算被测扣件和参考扣件的振动加速度级差值，比对分析获得不同频段内扣件的隔振特性以及扣件的一阶隔振频率的区别。
在进行频域分析时，以地面处振动加速度信号作为分析对象，1/3倍频程中心频率涉及中心频率段为：(12.5～2000)Hz。
1/3倍频程中心频率分析结果可参照表2和图7记录。从而分析获得不同频段内两种扣件的隔振效果以及扣件的一阶隔振频率的区别。
表2参考扣件与被测扣件地面1/3倍频程中心频率振动加速度级记录表
Figure BDA0002463874120000051
最后形成测试报告，测试报告至少应包含以下的信息：
——此标准的编号、出版日期和名称；
——进行试验的实验室的名称、地址；
——测试日期；
——被测扣件及各零部件名称、型号和说明
——工装及测试仪器的名称、设计和描述；
——测试样品的来源；
——水泥轨枕详情包括是否为单块或整块以及质量；
——被测扣件相对于参考扣件的时域、频域减振效果。
——试验方法；
——试验人员。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种轨道交通扣件的冲击衰减测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：对被测扣件固定的钢轨轨头和参考扣件固定的钢轨轨头分别加载多次冲击载荷；
S02：分别采集钢轨、轨枕、道床和距道床边缘250mm处地面的振动加速度值；
S03：对加速度值进行时域分析，对比得到在整个有效频率范围内的减振特性；
S04：对加速度值进行频域分析，得到不同频段的减振特性。
2.根据权利要求1所述的轨道交通扣件的冲击衰减测试方法，其特征在于，所述步骤S01中的冲击载荷的加载设备包括冲击锤，所述冲击锤设置在导轨内，所述冲击锤包括锤头和锤体，所述锤头在钢轨轨头正上方，所述锤头和锤体间设置有橡胶板，所述锤体与导轨间设置有挡块。
3.根据权利要求2所述的轨道交通扣件的冲击衰减测试方法，其特征在于，所述锤头与轨头的高度为100mm，冲击锤的质量为50kg，在进行实验前，进行多次与落锤。
4.根据权利要求1所述的轨道交通扣件的冲击衰减测试方法，其特征在于，所述步骤S03中的时域分析包括：
S31：绘制距道床边缘250mm处地面的振动加速度的时域波形样图；
S32：通过公式
Figure FDA0002463874110000011
计算距道床边缘250mm处地面处的振动加速度级，式中，a为振动加速度值；a0为参考加速度值；
S33：根据被测扣件和参考扣件的振动加速度级，得到减震特性。
5.根据权利要求4所述的轨道交通扣件的冲击衰减测试方法，其特征在于，所述步骤S04中的频域分析包括：
S41：绘制距道床边缘250mm处地面的振动加速度的频域分析功率谱图；
S42：进一步绘制其1/3倍频程中心频率的振动加速度级曲线；
S43：计算被测扣件和参考扣件的振动加速度级差值，比对分析获得不同频段内扣件的隔振特性以及扣件的一阶隔振频率的区别。
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