[发明专利]一种轨道结构病害的远程监控预警方法

权利要求书

1.一种轨道结构病害的远程监控预警方法，其特征在于所述远程监控预警方法包括以下步骤：计算不同工况条件下不同机车车辆运行时的正常轨道噪声数据，并将所述正常轨道噪声数据作为样本噪声数据；在列车出发前输入机车车辆型号以及线路资料，并在所述样本噪声数据的基础上生成轨道线路不同里程的标准噪声数据；利用声传感器采集所述列车运行过程中的车底噪声辐射数据；将所述车底噪声辐射数据与所述标准噪声数据进行对比分析，当所述车底噪声辐射数据与所述标准噪声数据的偏差大于病害阈值时，判定轨道结构出现病害特征，并进行报警。

2.根据权利要求1所述的一种轨道结构病害的远程监控预警方法，其特征在于所述计算不同工况条件下不同机车车辆运行时的正常轨道噪声数据包括以下步骤：建立列车-钢轨-轨道板的耦合分析模型，求解所述列车的车体与转向架之间的作用力、所述列车的车轮与所述轨道之间的轮轨作用力以及作用于所述轨道板上的竖向力；建立所述车体、所述轨道板、所述车轮以及所述钢轨的三维有限元模型，计算所述车体、所述车轮、所述钢轨以及所述轨道板的振动响应；利用边界元的方法，计算车体辐射噪声、车轮辐射噪声、钢轨辐射噪声和轨道板辐射噪声，并利用声学叠加原理以及虑遮蔽效应将车体底板辐射噪声、车轮辐射噪声、钢轨辐射噪声和轨道板辐射噪声进行时域和频域内的叠加，获得不同工况条件下不同机车车辆运行时的所述正常轨道噪声数据。

3.根据权利要求2所述的一种轨道结构病害的远程监控预警方法，其特征在于求解所述车体与转向架之间的作用力、所述轮轨作用力和作用于所述轨道板上的竖向力包括以下步骤：将所述列车用按照指定速度运行于所述钢轨上的多刚体系统进行模拟，所述多刚体系统包括车体、转向架以及车轮；在模拟过程中结合所述车体的质量、前后所述转向架的构架质量、所述车轮的质量以及悬挂系统的质量和阻尼，同时结合所述车体和所述转向架的沉浮运动和点头运动以及所述车轮的竖向振动；将所述钢轨视为连续弹性离散点支承基础上的无线长梁，所述钢轨的下基础沿纵向离散分布；所述列车与所述钢轨之间的耦合作用通过轮轨接触实现；将所述轨道板视为刚性支承块，其具有垂向运动自由度；将所述轨道板与路基之间的连接视为线性弹簧和阻尼元件；结合轨道不平顺、车轮不平顺、轴重以及行车速度，计算所述车体与所述转向架之间的的动态作用力、轮轨之间的竖向动态作用力以及作用于所述轨道板上的竖向动态力。

4.根据权利要求2所述的一种轨道结构病害的远程监控预警方法，其特征在于计算所述车体、所述车轮、所述钢轨以及所述轨道板的振动响应包括以下步骤：使用板单元模拟所述车体，使用三维实体单元模拟所述车轮、所述钢轨以及所述轨道板，并将所述车体与所述转向架之间的作用力、轮轨间的竖向动态作用力分别加载在所述车体、所述车轮以及所述钢轨的有限元模型中；将所述轨道板上的竖向动态力加载在所述轨道板的有限元模型中；分别计算出所述车体、所述车轮、所述钢轨以及所述轨道板的振动响应。

5.根据权利要求2所述的一种轨道结构病害的远程监控预警方法，其特征在于所述计算车体辐射噪声、车轮辐射噪声、钢轨辐射噪声和轨道板辐射噪声包括以下步骤：将所述车体、所述车轮、所述钢轨以及所述轨道板的振动响应作为条件，根据结构振动发射的声功率和结构表面振动的均方速度关系；分别计算所述车体辐射噪声、所述车轮辐射噪声、所述钢轨辐射噪声和所述轨道板辐射噪声；利用声学的叠加原理，得到所述列车的车底、两根所述钢轨、两侧所述车轮和所述轨道板构成的空间区域内的噪声场分布；根据计算结果，分别提取所述列车前后所述转向架中心正下方0.2m和所述车体底板正中心位置下方0.3m位置处噪声数据，所述噪声数据包括最大噪声级、最小噪声级及频谱特性。

6. 根据权利要求1所述的一种轨道结构病害的远程监控预警方法，其特征在于计算不同工况条件下不同机车车辆运行时的正常轨道噪声数据时，采用的工况参数为：行车速度10-320Km/h,列车轴重13-30t，钢轨头部磨耗0-10mm，有砟和无砟轨道结构，其中无砟轨道包括：CRTS I型板、CRTS II型板、CRTS III型板、双块式等。