轨面短波不平顺时域反演算法研究

毛晓君，周 宇，许玉德

（同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804）

轨面短波不平顺是指钢轨顶面波长小于2 m的不平顺，主要包括轨面不均匀磨耗、轨面擦伤、剥离掉块、焊缝不平顺等，其波长小于1 m，幅值在1 mm 以内［1］。轨面短波不平顺对轮轨垂向力、钢轨振动加速度、轨道板振动加速度、底座板振动加速度和CA砂浆压应力均有显著的影响，且其影响程度超过中长波随机不平顺［2］。此外轨面短波不平顺会引起高频轮轨接触力［3］和冲击力［4-5］，加快钢轨、车轮及部件的伤损断裂［6］。国内外研究还发现，轮轨表面不平顺与轮轨滚动噪声直接相关，特别是在500～2 500 Hz频率范围内的噪声与轮轨表面短波不平顺幅值之间存在线性关系［7］。因此对轨面短波不平顺的分析，是合理进行钢轨养护维修、延长钢轨使用寿命、控制轮轨振动和噪声提高列车运行品质的重要基础。

而目前我国尚未对轨面短波不平顺展开较为系统的测量与分析，也未有典型的轨面短波不平顺频谱。单次测量得到的轨面短波不平顺时域波形又很难具备代表性。基于此，本文提出从轨面短波不平顺（粗糙度）水平谱反演短波不平顺时域波形的算法，并能保证一定代表性和随机性。结合上海地铁1号线实测得到的短波不平顺水平谱，反演得到了该线路时域内的短波不平顺波形。反演得到的短波不平顺时域波形可作为轮轨动力学仿真模型的激励输入，也可为预测轨面不平顺发展提供模拟数据。……