重載鐵路膠接絕緣接頭處軌道振動(dòng)特性

劉光鵬， 肖 宏， 楊松林， 張智海

(北京交通大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，北京 100044)

膠接絕緣接頭(以下簡(jiǎn)稱為膠接接頭)一般安裝在鐵路信號(hào)機(jī)的閉塞分區(qū)分界點(diǎn)或區(qū)間內(nèi)，以滿足軌道電路閉塞分區(qū)的分隔需要。由于接頭處破壞了軌道的連續(xù)性，降低了該部位的抗彎剛度，當(dāng)列車通過時(shí)，容易產(chǎn)生較大的振動(dòng)沖擊作用。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)表明接頭處輪軌作用力約為靜載的2倍～3倍[1]。較大的輪軌動(dòng)態(tài)沖擊作用加劇了軌道結(jié)構(gòu)的破壞，大大增加了接頭部位的維修費(fèi)用，膠接接頭平均使用1～2年就得更換[2]，而重載普通鋼軌壽命平均達(dá)3～5年[3]，兩者服役壽命不相匹配，由此國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者針對(duì)膠接接頭進(jìn)行了一定的數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究。

在數(shù)值模擬方面，Yang等[4-5]通過三維有限元模型與現(xiàn)場(chǎng)錘擊試驗(yàn)相結(jié)合，研究了膠接接頭鋼軌在輪軌振動(dòng)沖擊作用下的頻譜分布特征及振動(dòng)噪聲問題。Mandal等[6-7]建立了膠接接頭三維有限元模型，研究了接頭區(qū)鋼軌在循環(huán)荷載作用下軌頭受力及變形規(guī)律。蔡武等[8]建立了普通接頭輪軌接觸有限元模型，研究了輪軌接觸應(yīng)力和應(yīng)變隨接觸點(diǎn)到軌縫距離的變化情況。楊榮山[9]通過有限元軟件計(jì)算分析了普通接頭螺栓扭矩變化對(duì)鋼軌應(yīng)力及夾板應(yīng)力的影響規(guī)律。

在試驗(yàn)方面，Mayers[10]現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析了不同車型、車速對(duì)膠接接頭夾板動(dòng)應(yīng)力及軌枕位移的影響。Askarinejad等[11]現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析了膠接接頭在重載列車作用下的輪軌垂向力變化規(guī)律。Oregui等[12]通過現(xiàn)場(chǎng)錘擊試驗(yàn)，分析了不同狀態(tài)膠接接頭的頻譜特征。Molodova等[13]通過對(duì)車體加速度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試來反應(yīng)膠接接頭的振動(dòng)沖擊特性。徐玉坡[14]設(shè)計(jì)了一種重載鐵路加強(qiáng)型鋼軌接頭，并采用室內(nèi)試驗(yàn)與有限元分析相結(jié)合對(duì)比分析了不同夾板接頭的變形及應(yīng)力特征。李成輝等[15]測(cè)試分析了普通鋼軌接頭的振動(dòng)加速度和其頻域特征。

由上述分析可知，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)膠接接頭的研究主要集中在輪軌相互作用力及夾板受力變形方面，僅有少量研究關(guān)注了膠接接頭處的振動(dòng)及頻譜特征，但也只關(guān)注在車輪對(duì)鋼軌的振動(dòng)沖擊作用及頻譜分布特征，而對(duì)膠接接頭處整個(gè)軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)沖擊的傳遞、分布和頻譜特征分布方面研究較少，尤其在新裝接頭與出現(xiàn)傷損病害接頭現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方面鮮有文獻(xiàn)報(bào)道，不能很好地量化膠接接頭在不同狀態(tài)下的振動(dòng)及傳遞分布特性。

基于此，本文將在對(duì)膠接接頭現(xiàn)場(chǎng)病害嚴(yán)重地段進(jìn)行大量詳細(xì)勘查及現(xiàn)場(chǎng)靜態(tài)測(cè)試分析的基礎(chǔ)上，選取接頭病害典型地段，在有砟軌道結(jié)構(gòu)接頭區(qū)布置動(dòng)態(tài)測(cè)試元件，對(duì)重載列車動(dòng)荷載作用下新裝接頭及病害接頭軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、傳遞及分布規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)比分析，研究結(jié)果可為重載鐵路膠接接頭病害識(shí)別、整治提供支撐。

1 接頭病害現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與靜態(tài)測(cè)試

1.1 接頭病害現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研

膠接接頭主要是利用高強(qiáng)度螺栓和膠結(jié)絕緣材料將兩個(gè)夾板緊密固定在鋼軌軌腰，同時(shí)在兩根鋼軌間放入6～8 mm的高分子絕緣端板，使接頭處兩側(cè)鋼軌既能達(dá)到絕緣隔斷信號(hào)目的、又能提供必要的支撐剛度，具體組裝示意圖，如圖1所示。

圖1 膠接接頭組成示意圖

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，膠接接頭在實(shí)際使用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)軌頭壓潰、剝離掉塊和夾板斷裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響接頭使用壽命和軌道結(jié)構(gòu)整體動(dòng)態(tài)響應(yīng)，惡化輪軌間的接觸關(guān)系，使得車輪對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)作用增大。具體部分現(xiàn)場(chǎng)傷損病害膠接接頭，如圖2所示。

(a) 軌頭壓潰

1.2 接頭靜態(tài)測(cè)試分析

為研究不同狀態(tài)膠接接頭平順性變化情況，根據(jù)TB/T 2975—2018《鋼軌膠接絕緣接頭》[16]規(guī)定，利用鋼軌表面平直度測(cè)量?jī)x(rail straight compact)對(duì)膠接接頭進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量長(zhǎng)度為1 m，分辨率為500測(cè)點(diǎn)，儀器精度為0.01 mm，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，如圖3所示。

圖3 膠接接頭區(qū)平順性現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

為更好地對(duì)比分析膠接接頭的動(dòng)力響應(yīng)，在現(xiàn)場(chǎng)一般直線路基段選取典型位置，且同一斷面一側(cè)為病害接頭，另外一側(cè)為新安裝接頭，如圖4(a)和圖4(b)所示。鋼軌為75 kg/m、軌枕為Ⅲ型枕、扣件為彈條Ⅱ扣件、道床為有砟道床。圖4(b)病害接頭為服役15個(gè)月，通過總質(zhì)量約為5.6 億t。從圖4可知，病害接頭一側(cè)鋼軌表面局部出現(xiàn)了明顯的壓潰和局部開裂傷損病害。兩種接頭靜態(tài)測(cè)試結(jié)果如圖4(c)所示。

(a) 新裝接頭

從圖4(c)的新裝接頭數(shù)據(jù)可以看出，在1 m內(nèi)最大凸起位移為0.3 mm，根據(jù)TB/T 2975—2018《鋼軌膠接絕緣接頭》[16]規(guī)定，接頭垂直方向1 m內(nèi)上凸量應(yīng)在0～0.3 mm，下凹量應(yīng)在-0.3～0 mm內(nèi)。由此可知，新裝接頭兩側(cè)鋼軌平順性整體較好，平直度符合規(guī)范要求；病害接頭在列車動(dòng)載長(zhǎng)期作用下，行車方向下側(cè)出現(xiàn)了明顯的低塌病害，其低塌深度最大為-0.43 mm，超過限值-0.3 mm，同時(shí)下方迎輪側(cè)鋼軌也出現(xiàn)了一定的鋼軌硬彎病害。

2 動(dòng)態(tài)行車測(cè)試方案

2.1 動(dòng)態(tài)測(cè)點(diǎn)布置

動(dòng)態(tài)測(cè)試斷面分別選擇在1.2節(jié)中靜態(tài)測(cè)試的兩種膠接接頭斷面。動(dòng)測(cè)內(nèi)容包括鋼軌、扣件彈條、軌枕及道床振動(dòng)加速度。具體儀器測(cè)點(diǎn)平縱斷面布置情況，分別如圖5(a)和5(b)所示，現(xiàn)場(chǎng)儀器安裝情況如圖5(c)所示。軌道結(jié)構(gòu)各部位振動(dòng)加速度均采用壓電式加速度傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，整個(gè)信號(hào)采集系統(tǒng)采用德國(guó)生產(chǎn)的IMC數(shù)字采集儀。

(a) 儀器平面布置圖

2.2 試驗(yàn)列車介紹

試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)主要測(cè)試的車型為C80型貨車，軸質(zhì)量為25 t，現(xiàn)場(chǎng)列車速度分布在15～70 km/h。貨車主要由三大件組成：輪對(duì)、轉(zhuǎn)向架及車體，具體的貨車示意圖，如圖6所示，貨車車體的基本構(gòu)造尺寸參數(shù)如表1所示。

表1 C80敞車參數(shù)

圖6 C80貨車車體示意圖

3 動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果分析

3.1 振動(dòng)信號(hào)時(shí)域分布特征分析

重載列車車速為65 km/h。以鋼軌振動(dòng)信號(hào)為例，新接頭和病害接頭鋼軌振動(dòng)加速度時(shí)程圖，如圖7所示。從圖7(a)和圖7(b)可知，當(dāng)車輪駛過新接頭時(shí)，鋼軌振動(dòng)峰值較為規(guī)律；而經(jīng)過病害接頭時(shí)，鋼軌上下振動(dòng)有一定波動(dòng)，振動(dòng)峰值差異性較大。

從圖7可知，每個(gè)車輪經(jīng)過鋼軌測(cè)點(diǎn)時(shí)會(huì)明顯引起上下較大的振動(dòng)，同時(shí)每個(gè)車輪駛過鋼軌所產(chǎn)生的振動(dòng)峰值并不是完全相等的，而是呈現(xiàn)出一定的隨機(jī)變化。將同一列車所有貨車車輪經(jīng)過新接頭和病害接頭鋼軌、軌枕及道床加速度峰值進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)與分析，得出加速峰值統(tǒng)計(jì)分布的直方圖及分布規(guī)律擬合曲線，其中選擇普遍使用的高斯分布(N分布)及對(duì)數(shù)正態(tài)分布(lnN分布)為基本分布形式，具體分布情況，如圖8所示。

(a) 新接頭鋼軌加速度時(shí)程圖

(a) 新接頭軌道結(jié)構(gòu)各部位振動(dòng)加速度峰值分布圖

從圖8可知，新裝膠接接頭處的鋼軌振動(dòng)加速度峰值分布基本呈正態(tài)分布而病害接頭處呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布，分布方程分別見式(1)和式(2)。軌枕的振動(dòng)加速度峰值分布總體呈雙峰分布特征，新接頭呈雙正態(tài)N_N分布而病害接頭呈雙對(duì)數(shù)正態(tài)lnN_lnN分布，具體分布方程見式(4)和式(5)。新接頭和病害接頭道床加速度峰值均呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布。通常某一方向存在摩擦嚴(yán)重或者碰撞就會(huì)造成振動(dòng)波形的不對(duì)稱，產(chǎn)生對(duì)數(shù)正態(tài)分布(偏態(tài)正態(tài)分布)，顯然對(duì)于接頭來說是因?yàn)榇嬖谂鲎矝_擊導(dǎo)致振動(dòng)峰值分布不對(duì)稱。同時(shí)可知，軌枕在整個(gè)接頭區(qū)軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)峰值呈雙峰分布，這是由于在同一軌枕上承擔(dān)了兩種不同平順狀態(tài)的接頭所致。

正態(tài)分布方程為

(1)

對(duì)數(shù)正態(tài)分布方程為

(2)

式中,μ,σ分別為總體分布的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

當(dāng)出現(xiàn)雙峰分布時(shí)設(shè)其分布函數(shù)為

f(x)=λf1(x)+(1-λ)f2(x)

(3)

式中,λ為f1(x)的權(quán)重函數(shù)。

將式(1)代入式(3)可以得出雙峰正態(tài)N_N分布函數(shù)為

(4)

同理可以得出雙峰對(duì)數(shù)正態(tài)分布lnN_lnN的分布函數(shù)為

(5)

3.2 振動(dòng)信號(hào)時(shí)域統(tǒng)計(jì)特征分析

為了對(duì)軌道結(jié)構(gòu)從上到下各個(gè)部位的振動(dòng)沖擊情況進(jìn)一步分析，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)各部位振動(dòng)加速度最大值及均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，引入統(tǒng)計(jì)學(xué)中的峭度和變異系數(shù)來分別描述車輪對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的沖擊和數(shù)據(jù)離散特性。峭度是一種無量綱參數(shù)，反映振動(dòng)信號(hào)分布特性的統(tǒng)計(jì)量，用來描述振動(dòng)能量中的沖擊成分[17]，其具體計(jì)算公式為

(6)

變異系數(shù)也稱為不均勻系數(shù)，是體現(xiàn)數(shù)據(jù)離散程度的指標(biāo)也是無量綱指標(biāo)，具體計(jì)算公式為

(7)

計(jì)算獲得的新接頭和病害接頭軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)信號(hào)統(tǒng)計(jì)特征數(shù)值，如表2所示。

從表2可知，病害接頭鋼軌、扣件、軌枕及道床振動(dòng)加速度最大值分別為新接頭的3.50倍、1.04倍、1.56倍和1.43倍，平均值分別為新接頭的2.10倍、1.10倍、1.58倍和1.71倍。可見，接頭長(zhǎng)期服役發(fā)生低塌病害后會(huì)造成軌道結(jié)構(gòu)各部位振動(dòng)均明顯增大。

表2 不同類型接頭軌道結(jié)構(gòu)各部位統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)比

從峭度值可知，病害接頭鋼軌峭度值為14.3，而新接頭峭度值為2.76，病害接頭是新接頭的5.30倍，同時(shí)病害接頭鋼軌峭度值遠(yuǎn)大于3說明車輪對(duì)病害接頭處鋼軌具有明顯的沖擊作用，而新接頭峭度值小于3，車輪對(duì)新接頭處鋼軌沒有明顯的沖擊作用。新接頭和病害接頭處扣件彈條峭度值均大于3，車輪對(duì)兩種接頭的扣件彈條均有明顯沖擊作用，病害接頭處峭度值更大，是新接頭的2.2倍。車輪對(duì)兩種接頭處的軌枕均無沖擊作用，對(duì)兩側(cè)的道床均有一定的沖擊作用。

從變異系數(shù)來看，兩種接頭處鋼軌離散差異性最明顯，病害接頭的離散性更大是新接頭的2.4倍。

3.3 軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)細(xì)部特征分析

為了從細(xì)部特征對(duì)比分析重載列車對(duì)新接頭及病害接頭鋼軌、扣件彈條、軌枕及道床的振動(dòng)情況，取列車中的一個(gè)貨車輪對(duì)駛過測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，如圖9所示。

從圖9(a)可知，當(dāng)車輪駛過接頭軌縫左側(cè)時(shí)，病害接頭和新接頭鋼軌相同位置測(cè)點(diǎn)B1和N1均出現(xiàn)了一個(gè)明顯了振動(dòng)峰值，病害接頭為130g(g=9.8 m/s2)，而新接頭為54g，病害接頭是新接頭的2.40倍。

從圖9(b)可知，當(dāng)車輪駛過軌縫右側(cè)時(shí)，病害接頭鋼軌出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的振動(dòng)峰值，分別為84g和248g，第二個(gè)峰值更大是第一個(gè)的3.00倍。而新接頭軌縫右側(cè)鋼軌只出現(xiàn)了一個(gè)振動(dòng)峰值大小僅為56g，遠(yuǎn)小于病害接頭兩次振動(dòng)峰值的任意一個(gè)。

從圖9(c)～圖9(e)扣件彈條、軌枕及道床振動(dòng)加速度對(duì)比圖可知，病害接頭振動(dòng)情況明顯大于新接頭振動(dòng)。同時(shí)在病害接頭處扣件、軌枕及道床的振動(dòng)波形中也可以出到兩個(gè)較為明顯的峰值。

由于接頭軌縫位置的絕緣端板是一種高分子材料，其彈性模量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼軌的彈性模量[18]，因此車輪在經(jīng)過軌縫位置時(shí)新接頭和病害接頭均會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的振動(dòng)。從圖9(b)可知，病害接頭鋼軌中兩個(gè)振動(dòng)峰值產(chǎn)生前后的時(shí)間差約為0.01 s，可計(jì)算出第二個(gè)峰值與第一個(gè)峰值間的距離為0.18 m，第二個(gè)峰值產(chǎn)生的位置正好在病害接頭軌縫A位置右側(cè)平順性突變產(chǎn)生折角的B位置，如圖10所示。病害接頭位置由于軌縫附近存在局部低塌病害，重載車輪駛過接頭軌縫后，在平順性突變位置會(huì)產(chǎn)生第二次較大的沖擊振動(dòng)。

(a) 車輪經(jīng)過接頭時(shí)軌縫左側(cè)鋼軌振動(dòng)加速度對(duì)比

圖10 病害接頭兩次振動(dòng)峰值產(chǎn)生的位置圖

可見當(dāng)膠接接頭長(zhǎng)期服役出現(xiàn)低塌病害后，在其行車方向下側(cè)會(huì)出現(xiàn)兩次較大的振動(dòng)峰值，造成整體軌道結(jié)構(gòu)病害加劇。

3.4 軌道結(jié)構(gòu)頻域分布特征分析

由于列車構(gòu)造尺寸固定，列車在經(jīng)過測(cè)試斷面時(shí)本身會(huì)引起一系列的固定頻率，現(xiàn)將列車的固定頻率計(jì)算出。頻率f主要與車速v和擾動(dòng)波長(zhǎng)L有關(guān)，三者之間的關(guān)系可表示為

f=v/L

(8)

根據(jù)表1車體尺寸參數(shù)計(jì)算得出的車體構(gòu)造引起的頻率主要分布在1.50～9.87 Hz，可見車體構(gòu)造本身引起的軌道結(jié)構(gòu)頻域范圍主要集中在50 Hz以下的低頻范圍內(nèi)，而接頭處的短波不平順振動(dòng)主要集中在高頻段。

將鋼軌、扣件彈條、軌枕及道床的振動(dòng)加速度分別進(jìn)行快速傅里葉變換，得出新接頭和病害接頭在頻域范圍內(nèi)的對(duì)比情況,如圖11所示。

(a) 鋼軌頻域分布對(duì)比

從圖11(a)可知，鋼軌振動(dòng)頻域成份較為豐富，有多個(gè)頻譜峰值。整體上新接頭處鋼軌最大頻譜峰值在835 Hz附近，而病害接頭最大頻譜峰值在1 944 Hz附近，病害接頭處明顯存在1 500 Hz以上的高頻振動(dòng)峰值。

從圖11(b)可知，兩種接頭處的扣件彈條均存在高頻振動(dòng)，振動(dòng)頻率成份較為豐富。從圖11(c)可知，兩種接頭處軌枕的主要振動(dòng)頻率分布在700 Hz以下，同時(shí)病害接頭在80～285 Hz對(duì)軌枕的振動(dòng)影響更顯著。從圖11(d)可知，新接頭處道床頻譜峰值較為單一主要分布在105 Hz附近，而病害接頭在78 Hz，205 Hz以及1 750 Hz附近均存在明顯的頻譜峰值。

總體上，車輪駛過病害接頭時(shí)明顯激發(fā)了軌道結(jié)構(gòu)中的高頻成分，尤其在鋼軌和道床中最為明顯，存在1 500 Hz以上的高頻振動(dòng)。

軌道結(jié)構(gòu)各部位的優(yōu)勢(shì)頻率分布統(tǒng)計(jì)，如表3所示。

從表3可知，病害接頭和新接頭相比，病害接頭鋼軌的主頻分布各個(gè)區(qū)間明顯要大于新接頭主頻區(qū)間大小，同時(shí)在病害接頭鋼軌中主頻區(qū)間存在1 930～1 950 Hz的高頻振動(dòng)，這也是病害鋼軌沖擊振動(dòng)較大的原因。扣件彈條新接頭和病害接頭的主頻分布區(qū)間基本接近，都存在高頻分布，兩種接頭的扣件都有較大的沖擊振動(dòng)。軌枕的主頻區(qū)間明顯較低均分布在700 Hz以下。兩種接頭道床主頻分布相比，病害接頭道床中明顯存在205～301 Hz和1 710～1 750 Hz的高頻分布。

表3 軌道各結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)頻率區(qū)間分布統(tǒng)計(jì)表

3.5 車速對(duì)不同接頭軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)影響分析

為了分析車速對(duì)新接頭和病害接頭軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)影響，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了車輛速度在15～70 km/h內(nèi)的測(cè)試，將軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度最大值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并將影響趨勢(shì)進(jìn)行了擬合，具體對(duì)比情況如圖12所示。

(a) 車速對(duì)鋼軌加速度影響對(duì)比

圖12(a)中新接頭軌縫兩側(cè)鋼軌振動(dòng)加速度與車速之間基本呈線性增大關(guān)系，而病害接頭呈現(xiàn)出一定非線性增大的趨勢(shì)，其在40～70 km/h高速段非線性增大趨勢(shì)更明顯，這主要是由于病害接頭軌縫兩端存在高低錯(cuò)臺(tái)，車速越大車輪對(duì)鋼軌的動(dòng)態(tài)沖擊作用越顯著。

圖12(b)中新接頭扣件彈條振動(dòng)加速度與車速呈直線性增大關(guān)系，而病害接頭呈三次多項(xiàng)式曲線增大關(guān)系，由于扣件彈條是緊扣在鋼軌下部，因此兩種接頭處扣件彈條加速度變化趨勢(shì)和鋼軌的變化趨勢(shì)相近。

圖12(c)中兩種接頭處軌枕振動(dòng)加速度與車速均呈直線性增大關(guān)系，同時(shí)病害接頭的線性斜率為0.29，而新接頭的為0.19，在相同速度變化范圍內(nèi)病害接頭的增長(zhǎng)速度更大，是新接頭的1.50倍。

圖12(d)中兩種接頭處道床振動(dòng)加速度與車速均呈負(fù)指數(shù)曲線性增大關(guān)系。當(dāng)車速在15～40 km/h時(shí)，兩種接頭處道床振動(dòng)加速度的增幅較大，當(dāng)車速在40～70 km/h時(shí)，兩種接頭處道床振動(dòng)加速度的增幅較小基本逐漸趨于0，可見在較高速度40～70 km/h內(nèi)車速變化對(duì)兩種接頭處道床振動(dòng)大小影響不大，這與振動(dòng)波在道床散粒體非線性結(jié)構(gòu)中的傳遞特征有關(guān)。

總體上，各速度級(jí)范圍內(nèi)軌道結(jié)構(gòu)各部件鋼軌、軌枕、扣件及道床振動(dòng)均為病害接頭振動(dòng)響應(yīng)明顯大于新接頭振動(dòng)響應(yīng)，同時(shí)各部件振動(dòng)加速度隨著列車速度增大而相應(yīng)增大，但各自增大的趨勢(shì)并不完全相同。

4 結(jié) 論

為揭示病害膠接接頭和新裝膠接接頭對(duì)軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳遞、分布及頻譜特征影響規(guī)律，在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)開展了調(diào)研、靜態(tài)測(cè)試與動(dòng)態(tài)行車測(cè)試試驗(yàn)，對(duì)比分析了兩種接頭處軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律，得出結(jié)論具體如下：

(1) 通過對(duì)兩種接頭靜態(tài)測(cè)試分析得，新裝接頭軌縫兩側(cè)平順性較好，整體呈上凸型，不平順幅值在規(guī)范的限值內(nèi)；而病害接頭在長(zhǎng)期動(dòng)載作用下，行車方向下側(cè)鋼軌出現(xiàn)了明顯的低塌和局部鋼軌硬彎病害，超過了限值要求。

(2) 病害接頭處由于幾何平順性存在較大變化，導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)分布規(guī)律明顯發(fā)生改變。病害接頭處鋼軌振動(dòng)峰值服從lnN分布而新接頭處服從N分布；兩種接頭處軌枕服從雙峰分布，病害接頭處軌枕服從lnN_lnN分布而新接頭處服從N_N分布。

(3) 病害接頭處軌道結(jié)構(gòu)各部位振動(dòng)明顯大于新接頭處軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)。車輪對(duì)病害接頭處軌道結(jié)構(gòu)的沖擊作用明顯較新接頭的強(qiáng)，尤其在鋼軌和扣件中最為顯著，其中病害接頭處鋼軌的峭度值遠(yuǎn)大于3，存在較強(qiáng)的沖擊成分，而新接頭鋼軌峭度值小于3，無沖擊成分。病害接頭由于存在低塌病害導(dǎo)致車輪駛過軌縫后，在行車方向的迎輪側(cè)鋼軌及其下部結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生兩次明顯的振動(dòng)峰值。

(4) 病害接頭受到車輪的沖擊作用后會(huì)明顯激發(fā)出軌道結(jié)構(gòu)的高頻振動(dòng)，尤其在鋼軌和道床頻譜分布中較為顯著。病害接頭鋼軌中最大優(yōu)勢(shì)頻率分布在1 930～1 950 Hz，而新接頭的分布在834～845 Hz。

(5) 隨著車速不斷增大，軌道結(jié)構(gòu)各部位振動(dòng)相應(yīng)不斷增大，但增大趨勢(shì)并不完全相同。車速對(duì)兩種接頭處鋼軌和扣件影響趨勢(shì)相近，對(duì)軌枕振動(dòng)影響呈直線性增大關(guān)系，而對(duì)道床影響呈負(fù)指數(shù)曲線性增大關(guān)系。