高速铁路道岔尖轨轨底伤损SH导波原位检测方法研究

摘要：

道岔是铁路轨道的最薄弱环节,高速列车在经过道岔钢轨时,急骤地改变运行方向,对道岔产生巨大的竖向和横向冲击力,使得道岔钢轨轨底容易产生伤损.现有的高速铁路轨道无损检测技术难以对道岔钢轨轨底伤损实施原位不拆卸检测,给高铁安全运行带来重大隐患.本文考虑道岔钢轨的变截面特性以及弹扣垫板等道岔部件对检测的影响,选用SH模态导波,将道岔尖轨轨底简化为变截面窄板,基于Bloch-Floquet边界和域约束的有限元特征频率法,分析了道岔变截面轨底结构的SH导波频散特性,绘制了 SH1导波在变截面窄板内相速度和群速度变化曲线.通过建立SH导波在变截面窄板中的传播有限元模型,研究了 SH0/SH1导波在变截面窄板中的传播与模态转换特性.设计并制作了 SH0导波电磁超声换能器(Electromagnetic acoustic transducer,EMAT),并对道岔变截面轨底裂纹进行SH0导波检测对比,采用同步挤压小波变换(Synchrosqueezed wavelet transform,SWT)对导波检测信号进行导波模态分离和噪声滤除.SH检测模式波质点横向振动,受弹扣和垫板等道岔部件影响小.将SWT应用于道岔尖轨轨底导波检测信号处理,减小了信号处理的同步平均次数、实现了导波模态分离和大提离快速检测.经过SWT处理后,SH0导波检测信号信噪比提高了 10.69 dB.

关键词：高速铁路、钢轨道岔、SH导波、有限元特征频率法、同步挤压小波变换

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分类号：TH878;TB552

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;江西省自然科学基金;江西省科技厅科技计划;江西省科技厅科技计划;南昌航空大学研究生创新专项校级项目;江西省青年科学基金;声场声信息国家重点实验室开放课题资助项目

在线出版日期：2022-01-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：2-14