第三节　钢轨短波不平顺检测设备

钢轨短波不平顺也称为钢轨波浪磨耗，是钢轨顶面沿纵向分布的周期性类似波浪形状的不平顺现象。钢轨存在波浪磨耗会加剧轨道结构部件的伤损和轨道几何尺寸的变化，加剧机车车辆的疲劳损伤。

一、基本原理

目前，钢轨波浪磨耗的动态检测有短弦弦测法和惯性基准法。惯性基准法又分为两种：一是用构架加速度的二次积分加上加速度计安装点相对轴箱的位移的方法，二是直接用轴箱加速度二次积分的方法。

1.弦测法原理

弦测法的基本原理见图3-7，利用钢轨顶面a、c两测点的连线作为测量弦，中间测点b到该弦的正矢db作为轨道不平顺的测量值。

在实际检测中利用AC弦（弦长为L，且L=L1+L2）分别测出a、b、c三点到该弦的距离Aa、Bb、Cc即可得到db。当L1=L2=0.5L时，为等弦弦测法；当L1≠L2时，为不等弦弦测法。

2.惯性基准法原理

根据加速度计安装位置的不同，惯性基准测量波浪磨耗有两种方式：第一种是用构架加速度的二次积分和该构架相对轴箱的位移来计算轮轴相对惯性空间的位移；第二种是直接用轴箱加速度二次积分计算轮轴相对惯性空间的位移，如图3-8所示。本节重点介绍第二种测量方式。

惯性基准法的传递函数理论上为1，能够真实反映钢轨顶面不平顺状况，但有最低检测速度的限制。

3.钢轨波浪磨耗的评价方法

目前钢轨波浪磨耗采用一定区段长度的波磨均方根值（RMS值）作为评价指标。RMS的计算方法如下：如图3-9所示，在L长度的窗口内波磨幅值y（x）的均方根（RMS）振幅的移动平均值为

如果用数字化表示，则为

这里，在L长度窗口内存在n个样本。

二、系统组成及功能

钢轨波浪磨耗检测系统由左右轴箱振动加速度传感器、前置预处理装置、实时采集处理计算机、数据处理计算机、实时采集处理软件及数据处理软件组成。系统采用惯性基准法原理，在列车运行情况下，对轴箱加速度信号进行等距离采样、数字处理、积分滤波，输出钢轨波磨的RMS值，实现高频率数据采集、处理、存储、输出等多任务并行处理，按照统一的标准摘取超限值，对检测结果进行显示和存储，同时还具备超限编辑、波形对比、原始数据回放、里程自动修正等功能。

钢轨波浪磨耗检测的数据流程见图3-10。

钢轨波浪磨耗检测系统具有如下功能：系统参数配置、数据采集、数据定位、实时数据波形显示、分析滤波选取所需波长范围、波磨的RMS值和空间曲线的波形输出、超限报告等。

钢轨波浪磨耗检测的参数有以下4个：左轨波磨、右轨波磨、左轨RMS、右轨RMS。钢轨波浪磨耗检测系统的技术指标见表3-2。

三、数据分析及应用

波浪磨耗检测系统的输出波形图见图3-11，其中LBM、RBM、LRMS、RRMS、LACC、RACC分别代表左波磨峰峰值、右波磨峰峰值、左波磨RMS值、右波磨RMS值、左轴箱加速度值、右轴箱加速度值。

从波形图中可发现在429km+800m左右有一段LACC波形振动剧烈地段，并且LRMS值明显大于RRMS值，经过查看轨道几何波形，这是一条左轨为外轨的曲线，经过查看轨道状态巡检系统经过此地的视觉图片（见图3-12），发现这是一段外轨波浪磨耗严重的曲线地段。

通过分析钢轨波浪磨耗检测数据可以发现钢轨接头不良、钢轨顶面波浪磨耗等钢轨伤损情况，帮助线路维修人员准确定位伤损位置。