史红梅， 赵　蓉， 余祖俊， 朱力强

(北京交通大学 机械与电子工程学院，北京　100044)

基于钢轨振动响应分析的车轮扁疤检测方法研究

史红梅， 赵蓉， 余祖俊， 朱力强

(北京交通大学 机械与电子工程学院，北京100044)

摘要：车轮扁疤会影响列车运行舒适性并加速车辆、轨道基础设施部件故障。提出一种基于钢轨振动响应的车轮扁疤动态检测和识别方法。通过建立车辆轨道垂向耦合模型和车轮扁疤模型，计算车轮扁疤作用下的钢轨动态响应。比较了不同轨道不平顺、不同列车运行速度以及不同扁疤深度条件下，对钢轨振动响应进行Hilbert-Huang变换(HHT)和高阶谱分析两种方法的车轮扁疤识别能力。利用HHT中的Hilbert谱可以定性区分正常车轮与有扁疤车轮，但该方法会受到轨道不平顺大小的影响。而利用高阶谱分析方法能够定量判断扁疤深度，且识别能力不受轨道不平顺大小及运行速度影响。研究结果表明，利用钢轨振动响应结合高阶谱分析可以有效检测和识别车轮扁疤。

关键词：钢轨振动响应；车轮扁疤；车辆轨道耦合模型；Hilbert谱；高阶谱

列车运行过程中常因空转打滑或制动抱死等原因造成车轮擦伤形成扁疤。带扁疤的车轮在运行时会在轮轨间产生周期性的冲击，引起车辆轨道耦合系统的振动加剧，影响乘坐舒适性，加速对车辆和轨道部件的破坏，严重时将危及行车安全。因此对车轮扁疤的实时检测十分必要。

目前国内外对车轮扁疤的检测方法已有很多。……