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第1章 绪论1

1.1 中国高速铁路轨道维护检修体系2

1.2 现代轨道几何状态检测与监测技术4

1.2.1 轨道几何状态检测技术的主要分类4

1.2.2 轨道动态不平顺检测技术的发展现状4

1.2.3 轨道静态不平顺检测技术的发展现状7

1.2.4 其他相关检测技术的发展与应用9

1.2.5 轨道状态监测技术的发展与应用12

1.3 高速铁路轨道平顺性检测面临的主要挑战14

参考文献16

第2章 高速铁路轨道静态平顺性检测19

2.1 高速铁路轨道平顺性的精密工程测量与控制19

2.1.1 高速铁路轨道精密工程测量19

2.1.2 轨道空间几何线形控制方法20

2.2 基于中点弦测法反演的轨道不平顺检测21

2.2.1 基于中点弦测法的逆滤波法21

2.2.2 基于中点弦测法反演的轨道不平顺检测理论27

2.2.3 基于高频采样的中点弦测法39

2.3 基于一弦多点弦测法反演的轨道不平顺检测47

2.3.1 一弦N点弦测法的数学模型47

2.3.2 一弦N点弦测系统误差分析53

2.4 基于最优多点弦测法反演的轨道不平顺检测66

2.4.1 最优化问题描述67

2.4.2 优化方案69

2.4.3 一弦N点的单测点弦测法70

2.4.4 最优两点弦测法72

2.4.5 其他多点弦测法75

2.4.6 最优多测点弦测法的优化率80

2.5 惯性导航系统检测82

2.5.1 惯性导航技术简介82

2.5.2 惯性导航系统检测理论82

2.5.3 惯性导航偏移分析86

2.6 相对与绝对结合的高效检测87

2.6.1 轨道不平顺相对测量技术87

2.6.2 轨道不平顺绝对测量技术87

2.6.3 相对与绝对结合的检测技术88

2.6.4 轨检仪的优化研究90

参考文献93

第3章 高速铁路轨道不平顺动力学控制与评估95

3.1 国内外轨道不平顺的评价方法96

3.1.1 轨道局部不平顺评价方法96

3.1.2 轨道整体不平顺评价方法101

3.1.3 功率谱密度评定轨道平顺状态108

3.2 轨道不平顺与轮轨系统的频率响应规律114

3.2.1 车辆-轨道空间耦合系统频响分析模型114

3.2.2 车辆-轨道空间耦合系统典型频响规律分析129

3.3 轨道不平顺的敏感波长分析142

3.3.1 高低不平顺的敏感波长分布142

3.3.2 水平不平顺的敏感波长分布144

3.3.3 轨向不平顺的敏感波长分布146

3.3.4 轨距不平顺的敏感波长分布148

3.4 基于动力学的轨道不平顺评价方法149

3.4.1 轨道不平顺波长权重函数150

3.4.2 轨道不平顺的重构164

3.4.3 考虑波长权重的轨道不平顺管理值193

3.5 应用案例分析199

3.5.1 轨道不平顺数据样本199

3.5.2 动力学响应分析201

3.5.3 峰值管理203

3.5.4 均值管理206

参考文献209

第4章 轨道宽频动刚度检测211

4.1 轨道宽频动刚度检测概述211

4.1.1 结构的静刚度与动刚度211

4.1.2 结构刚度的计算方法212

4.1.3 轨道垂向刚度212

4.2 国内外轨道刚度检测技术现状214

4.2.1 轨道结构部件刚度的测量214

4.2.2 轨道整体刚度的测量222

4.2.3 轨道刚度测量方法分析与比较235

4.3 轨道结构动力特征238

4.3.1 轨道结构的动力特性238

4.3.2 轨道结构动力特性的控制与应用241

4.3.3 轨道结构系统动力特性仿真243

4.3.4 轨道结构系统动力特性的参数244

4.4 轨道结构宽频动刚度计算理论245

4.4.1 两自由度的轨道动刚度计算模型245

4.4.2 多自由度的轨道动刚度计算模型246

4.4.3 有砟轨道结构的宽频动刚度计算247

4.5 轨道结构宽频动刚度测试方法250

4.5.1 力锤激励法250

4.5.2 小车检测法257

参考文献263

第5章 高速铁路无砟轨道伤损检测265

5.1 无砟轨道伤损及检测技术概述265

5.1.1 无砟轨道主要伤损类型265

5.1.2 无砟轨道伤损检测现状268

5.2 模态法检测无砟轨道伤损269

5.2.1 基于固有频率的结构伤损检测269

5.2.2 基于曲率模态的无砟轨道伤损检测270

5.2.3 基于高斯曲率的无砟轨道伤损检测277

5.2.4 模态法检测伤损试验280

5.3 基于冲击回波法识别无砟轨道伤损282

5.3.1 冲击回波法的检测原理282

5.3.2 冲击回波法的数值仿真285

5.3.3 冲击回波法检测伤损试验291

5.4 无砟轨道伤损检测系统设计294

5.4.1 系统方案295

5.4.2 检测系统硬件设备296

5.4.3 检测系统装置298

5.4.4 信号处理299

5.4.5 检测系统识别伤损301

参考文献302

第6章 无缝线路温度力及断轨监测303

6.1 无缝线路监测及检测技术304

6.1.1 传统监测方法304

6.1.2 新型监测方法305

6.2 无缝线路中钢轨温度力测试306

6.2.1 双向应变法测试原理及组桥方案307

6.2.2 钢轨截面温度变化对测量误差的影响311

6.2.3 基本温度力与附加纵向力的分离研究315

6.2.4 异包层光纤光栅传感器的室内试验验证319

6.2.5 现场试验验证321

6.3 高架站桥上无缝道岔监测系统322

6.3.1 桥上无砟道岔的状态控制指标322

6.3.2 桥上无砟道岔敏感区域323

6.3.3 高速铁路高架站轨道系统状态监测的主要内容330

6.3.4 主要监测技术332

6.3.5 高架站无缝道岔监测系统的主要组成333

6.3.6 监测系统的状态预测、报警和预警335

参考文献336

第7章 高速道岔钢轨裂纹监测338

7.1 道岔钢轨伤损检测及监测技术338

7.1.1 钢轨伤损分类338

7.1.2 国内外道岔监测系统339

7.1.3 钢轨伤损检测及监测技术341

7.2 基于声发射技术的道岔钢轨裂纹伤损识别算法347

7.2.1 经典声发射信号处理算法347

7.2.2 能量谱比值法348

7.2.3 基于小波包分析的声发射信号处理354

7.2.4 基于大数据的声发射信号处理361

7.2.5 海量数据测试及结果372

7.3 高速道岔钢轨裂纹监测系统373

7.3.1 道岔监测系统的主要设计原则374

7.3.2 道岔监测系统的设计理念374

7.3.3 系统架构375

7.3.4 系统组成375

7.3.5 功能设计378

7.3.6 室内试验验证380

7.3.7 信号在钢轨中衰减试验381

参考文献382