数字化钢轨精细打磨装备钢轨波浪磨耗检测技术研究(2)
钢轨波磨的检测问题，只有精确得到钢轨波磨的数据，才可能实现钢轨的磨耗打磨，因而对钢轨波浪磨耗的检测技术开展研究是实现钢轨磨耗打磨治理的前提。而为了更好地研究钢轨打磨技术，更好地消除波磨，研制出适合于我国钢轨精细打磨的装备、研究出适合于国内钢轨打磨的技术，需要对波浪磨耗检测技术进一步进行研究。
1.2 文献综述
1.2.1 波浪磨耗检测技术的国内外发展状况短弦弦测法、惯性法和惯性基准法是国内外检测技术离不开的三种基本检测原理，但有着不同的实现方法。首先弦测法的测量原理是选择钢轨上两测量点，其连线为测量弦，那么中间测量点到该测量弦的正矢即钢轨波浪磨耗的测量值。但是弦测法的传递函数不是恒等于1 的，所以其误差较大，难以真实反正钢轨的实际波磨情况。其次是惯性基准法，其基本原理是对加速度进行两次积分， 由此计算得到加速度计安装位置相对于惯性坐标系的相对位移。此方法是利用加速度计为基础的，其误差一方面在于加速度计，其在低速运行时，加速度较小，信噪比低；另一方面在于二次积分计算时，低频信号会引起积分饱和，因此要考虑积分的稳定性。由此总结，惯性基准法误差大多来源于速度的影响 5。基于这三种检测方法，国外设计了许多检测的方法。澳大利亚采用轴箱，利用加速度二次积分的原理，通过位移得到波磨幅值，同时为了消除速度带来的误差影响而采用了滤波技术；荷兰也采用轴箱，在频域中通过一定的传递函数，将轴箱加速度信号转换成相应速度下的力信号，由此得到波磨数据，并用滤波技术消除速度带来的误差影响；同样采用轴箱加速的还有俄罗斯，为了减小速度带来的检测误差，其二次积分和高通滤波是根据三个不同速度档分别进行的；美国一种是采用短弦中支距的弦测法原理，采用电涡流传感器或电光位移计得到位移，另一种是利用惯性基准法，将加速度计安装在构架上，利用安装在轴箱上的光电位移计测量轴箱相对加速度安装点的位移；日本利用惯性基础，分为接触式和非接触式两种方法进行模拟检测处理，同时为了避免速度的误差，采用了速度控制的斩波变频滤波器；目前德国正研究利用光电扫描法直接获得轨面相对惯性平台的位移来获得钢轨波磨信息 6。而在国内， 中国铁道科学研究院铁建所利用惯性法原理， 研制完成在线检测系统 RCIU-1，将该系统安装在轨道检测车上，利用虚拟器技术，在Windows 操作平台下实现对轴箱加速度信号的等距离采样、显示和储存，实现多任务并行处理的钢轨波磨动态在线监测，钢轨波磨幅值则是通过数字处理、积分滤波输出位移量或标准差来表示 7；西南交通大学基于惯性基准法设计了一款轨道波磨在线监测系统，再利用 SIMPACK 仿真软件模拟列车运行状态，用轴箱加速度法计算得到的波磨对设计的系统进行理论指导和验证 8。而在波磨测量仪器方面，目前分为手持式和车载式两大类。手持式有：英国Railmeasurement 公司研制的CAT型推车，其能实现连续动态测量；北京中铁丰实科技开发公司研制的数字钢轨波磨尺，通过在导轨上安装的平移数字位移尺可输出测量点的相对高度；MERMEC 集团公司开发的手持式波磨测量仪等。车载式有：英国Railmeasurement 公司研制的 RCA 型波磨分析装置；美国ENSCO 公司的车载波磨测试系统；MERMEC 集团公司开发的车载式波磨测量仪等 9。