一种指导波磨轨道维修的波磨评价方法技术领域
本发明涉及属于故障诊断技术领域，尤其是涉及一种指导轨道波磨维修的
评价方法。
背景技术
中国城镇化进程较快，2012年全国城镇化率为52.57％，2013年全国城
镇化率为53.73％，2014年全国城镇化率为54.77％。预测到2020年，全国的
城镇化率将超过60％，巨大的人口涌入城市，将意味着公共交通需承担起更多
运量。
为此，国家“十二五”规划中，提出构建综合交通运输体系，明确公共交
通优先发展战略，大力发展城市公共交通系统，提高公共交通出行分担比率。
科学制定城市轨道交通技术路线，规范建设标准，有序推进轻轨、地铁、有轨
电车等城市轨道交通网络建设。
2014年末，全国22个城市共开通城市轨道交通运营线路长度3173公里，
全年客运总量126亿人次，预计到2020年，全国城市轨道交通运营线路长度将
达到7000公里，客运量将超过200亿人次。大力发展下，城市交通状况有了明
显改善，对充分发挥城市功能，改善环境，促进经济和社会发展起到了重要作
用。
在取得成就的同时，运营压力空前巨大，随着线路的延长，列车的增加，
运营间隔的缩短，同时结合城市轨道交通固有的小曲线半径、减振扣件使用、
频繁制动磨耗、ATO模式运营等特点，造成轨道异常波磨更加突出，具有出现早、
范围广、数量多、发展快且采用常规养护维修手段无法根治等特点，给地铁运
营安全、服务质量及维修养护等带来很多不利的影响，主要表现在以下几个方
面：
1)轨道波磨改变了以往的轮轨作用关系，加剧了轮轨之间的动力学作用，
使轮和轨各部件的工作状态劣化，给轨道交通安全运营带来了隐患。列车运行
在波磨区段时，将引发列车的异常动态响应，加速了转向架等相关安装部件的
机械损伤，增加了列车安全运行的风险；
2)列车通过波磨轨道时所发出的啸叫声已成为轨道交通噪声的主要来源之
一，在部分曲线地段，采取减振措施不但没有起到减振作用，反而加剧了噪声
和振动。严重降低了乘客乘车的舒适度，运营服务质量受到影响；
3)增加了运营维修工作量和成本，波磨的出现加剧了轮轨动力作用，加速
了列车的损坏，增加了养护维修费用。
没有列车运行，就不会产生轨道波磨，轨道波磨是轮轨作用力下产生的，
波磨发生后造成的影响将使轮轨作用力关系持续恶化，从而产生上述影响。
目前，常规轨道波磨的维护手段更多来源于国铁经验，以波深值作为轨道
维护维修的衡量标准，该手段可评判轨道波磨的几何形状，但在对轮轨作用力
上则无法关联。
实际情况，波磨深度小，其轮轨作用力不一定小，波磨深度大，轮轨作用
力不一定大，单纯依据波深值的轨道维护标准，无法有效改善轮轨作用力，给
轨道交通安全运营带来了隐患，降低运营服务质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提出一种
指导波磨轨道维修的波磨评价方法，通过所检测得到的轨道波磨条件下所反映
的轨道固有参数、轮轨作用力振动参数，分析轨道波磨造成的影响程度，给出
对轨道波磨实施维修的优先级顺序；维修完成后，再通过上述参数，评估维修
效果，并提出轨道波磨危害程度分析方法、维修指导意见输出方法、维修效果
评估方法等一种指导波磨轨道维修的波磨评价方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种指导波磨轨道维修的波
磨评价方法，评估轨道波磨对轮轨作用力的影响，实施轨道波磨维修决策，将
对包含波磨路段的轨道检测参数计算得到的存在波磨路段的波长影响量值L、存
在波磨路段的波深影响量值D、存在波磨路段的振动有效值影响量值G、存在波
磨路段的波磨路段持续的公里标长度K,按照数量N＝int(K/k)+1段的计算式,
分割成分段长度k的N段，各段的轮轨作用力影响量值AN，通过轨道波磨综合
维修决策函数，计算出轨道各波磨路段的维修决策值W，按照各路段W值的大小
决策是否维修；按照各路段W值的大小顺序决定优先级，指导轨道波磨维修；
存在波磨路段的波磨路段持续的公里标长度K，单位为m、计算各分段长度
k，单位为m的轮轨作用力影响量值A1、A2、·····AN，建立轨道波磨综合维修决
策函数W：
W＝(A1+A2·····+AN)/N。
轮轨作用力最直接的表现为振动有效值，车辆运行在波磨路段时，其振动
有效值直观反映出车辆在波磨路段的轮轨状态。若车辆本身存在故障引发轮轨
相互作用的振动，则表现在全线运行的振动有效值平均量值大；若车辆通过某
路段时出现的振动有效值大，则表明该路段存在轨道故障。
进一步，计算波磨路段的振动有效值影响量值G的方法是：对车辆在存在
波磨路段运行的振动有效值gbm与车辆全线运行的振动有效值平均量值gav进行评
价，计算得到波磨路段造成的振动有效值影响量值G：
获取测定的车辆在存在波磨路段运行的振动有效值为gbm；
获取测定的车辆全线运行的振动有效值平均量值为gav；
若gbm≥gav，则存在波磨路段的振动有效值影响量值为G＝|1-gbm/gav|；
若gbm<gav，则可能存在或没有波磨路段的振动有效值影响量值为G＝0；
G为波磨路段的振动有效值影响量值。
轮轨作用力的表现在振动量值的体现外，还有振动频率的体现，波磨路段
波长直接关联车辆运行过程所产生的振动频率，同等车速下，车辆运行波磨路
段的波长值短，则振动频率高，波长值长，则振动频率低，从车辆设计角度出
发，需尽量规避高频振动，因为高频振动容易激发车辆转向架的广义共振，易
引起车辆零部件受损，因此波长值短的波磨路段，危害更大。
进一步，计算波磨路段的波长影响量值L的方法是：
获取测定的车辆通过存在波磨路段的波长值为lbm；
行业定义：极短波距波磨的波长为L1＝30-100mm；短波距波磨的波长为
L2＝100-300mm；长波距波磨的波长为L3＝300-1000mm；
设定lbm<100mm时，波磨路段的波长影响量值为L＝2；
设定100mm≤lbm<300mm时，波磨路段的波长影响量值为L＝1；
设定300mm≤lbm<1000mm和没有波磨或波磨长度大于1000mm时，波磨路段
的波长影响量值为L＝0；
L为波磨路段的波长影响量值。
轨道波磨的常规维护手段以波深值作为维修依据，波深值大，轨道表面不
平顺，轮轨作用力大。
进一步，计算波磨路段的波深影响量值D的方法是：
获取测定的车辆通过存在波磨路段的波深值为dbm(mm)；
计算存在波磨路段的波深影响量值为D＝dbm/0.4，式中，0.4为常规钢轨波
磨的维护限值，D为波磨路段的波深影响量值。
进一步，计算波磨路段的轮轨作用力影响量值AN的方法是：定义轨道波磨
对轮轨作用力的影响基准为权值Q＝1，依据为轨道波磨对轮轨作用力的影响，对
上述参数G、L、D进行影响程度的权重划分为：
波磨路段的振动有效值影响量值G的权重系数QG＝0.4；
波磨路段的波长影响量值L的权重系数QL＝0.3；
波磨路段的波深影响量值D的权重系数QD＝0.3；
计算波磨路段的轮轨作用力的影响量值AN：AN＝QG*G+QL*L+QD*D。
轮轨作用力的影响量值AN为统计型参数，是以每k，单位为m为统计的分段
长度的计算样本，即上述四个参数均反应的是每k路段的统计评估值，最后得
出的轨道波磨对轮轨作用力的影响AN也只反映该每k路段条件下的影响状态。
设定波磨路段持续的公里标长度为K，单位为m，则K是由N个k单位为m
的分段长度的计算样本构成，为保证计算样本的完整性，N采用向上取整的方式：
即N＝int(K/k)+1；即波磨路段存在N个轮轨作用力的影响量值A：A1、
A2、·····AN
引入轨道波磨波磨路段持续的公里标长度，评估波磨程度下轮轨作用力影
响的持续时间。从维修角度而言，需要考虑效率的分配，对于轮轨作用力影响
持续时间长的波磨路段需要综合评估。
根据轨道波磨维修综合决策函数计算的维修决策值W做出维修决策为，W>1，
需要对轨道波磨实施维修；轨道波磨维修决策优先级顺序为：W值越大，轨道
波磨维修优先级越高。
对于维修后路段的检测信息及计算信息，根据轨道波磨维修综合决策函数，
计算出轨道各波磨路段的维修决策值W，评估原有波磨路段经过维修后的维修效
果，若维修后W较维修前降低，则维修效果好；若维修后W≈0则维修效果优。
与现有技术相比，本发明方法简单适用，将轨道工程与车辆工程结合进行
轨道状态系统工程评估，指导轨道波磨维修，优化维修模式，评估维修效果。
该方法的应用可优化轮轨作用力关系、保障列车运行安全、增加列车可靠性，
降低列车养护维修费用、提高运营服务质量。
附图说明
图1为本发明一实施例指导波磨轨道维修的波磨评价方法组成示意图；
图2为图1所示轨道波磨综合维修决策函数计算流程图；
图3为图1所示轮轨作用力下的振动趋势曲线图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
实施例
如附图1所示：本实施例指导波磨轨道维修的波磨评价方法将对包含波磨
路段的轨道检测参数计算得到的某(存在波磨)路段的波长影响量值L、波深影
响量值D、振动有效值影响量值G、存在波磨路段的波磨路段持续的公里标长度
K,按照数量N＝int(K/k)+1段的计算式,分割成分段长度k的N段，各段的轮
轨作用力影响量值AN，通过轨道波磨综合维修决策函数W＝(A1+A2·····+AN)/N，
计算出轨道各波磨路段的维修决策值W，按照各路段W值的大小决策是否维修；
按照各路段W值的大小顺序决定优先级，指导轨道波磨维修，对于维修后路段
的检测参数及计算信息，根据轨道波磨维修综合决策函数，计算出轨道各波磨
路段的维修决策值W，评估原有波磨路段经过维修后的维修效果：若维修后W较
维修前降低，则维修效果好；若维修后W≈0则维修效果优。
如附图2所示：评估轨道波磨对轮轨作用力的影响，实施轨道波磨综合维
修决策，给出轨道波磨维修的优先级顺序，评估原有波磨路段经过维修后的维
修效果，轨道波磨综合维修决策函数W是这样计算的。
获取测定的车辆在某(存在波磨)路段运行的振动有效值为gbm；
获取测定的车辆全线运行的振动有效值平均量值为gav；
若gbm≥gav，则某(存在波磨)路段的振动有效值影响量值为G＝|1-gbm/gav|；
若gbm<gav，则可能存在或没有波磨路段的振动有效值影响量值为G＝0；
G为波磨路段的振动有效值影响量值；
获取测定的车辆通过某(存在波磨)路段的波长值为lbm；
行业定义：极短波距波磨的波长为L1＝30-100mm；短波距波磨的波长为
L2＝100-300mm；长波距波磨的波长为L3＝300-1000mm；
设定lbm<100mm时，波磨路段的波长影响量值为L＝2；
设定100mm≤lbm<300mm时，波磨路段的波长影响量值为L＝1；
设定300≤lbm<1000mm和没有波磨或波磨长度大于1000mm时，波磨路段的
波长影响量值为L＝0；
L为波磨路段的波长影响量值。
获取测定的车辆通过某(存在波磨)路段的波深值为dbm(mm)；
计算某(存在波磨)路段的波深影响量值为D＝dbm/0.4，式中，0.4为常规
钢轨波磨的维护限值。
D为波磨路段的波深影响量值。
定义轨道波磨对轮轨作用力的影响基准为权值Q＝1，依据为轨道波磨对轮轨
作用力的影响，对上述参数G、L、D进行影响程度的权重划分为：
波磨路段的振动有效值影响量值G的权重系数QG＝0.4
波磨路段的波长影响量值L的权重系数QL＝0.3
波磨路段的波深影响量值D的权重系数QD＝0.3
计算波磨路段的轮轨作用力的影响量值AN：AN＝0.4G+0.3*L+0.3*D。
设定波磨路段持续的公里标长度为K，单位为m，则K是由N个k，单位为
m的分段长度的计算样本构成，为保证计算样本的完整性，N采用向上取整的方
式：
即N＝int(K/k)+1；即波磨路段存在N个轮轨作用力的影响量值A：A1、
A2、·····AN，
建立轨道波磨综合维修决策函数W：
W＝(A1+A2·····+AN)/N。
根据轨道波磨维修综合决策函数计算的维修决策值W做出维修决策为，W>1，
需要对轨道波磨实施维修；轨道波磨维修决策优先级顺序为：W值越大，轨道
波磨维修优先级越高。
对于维修后路段的检测信息及计算信息，根据轨道波磨维修综合决策函数，
计算出轨道各波磨路段的维修决策值W，评估原有波磨路段经过维修后的维修效
果，若维修后W较维修前降低，则维修效果好；若维修后W≈0则维修效果优。
例如：以广州地铁5号线为例
全线轮轨作用力下的振动趋势如附图3所示：
波磨区间及检测参数如下表：
现有技术仅仅以波深值作为轨道维护维修的衡量标准，依据常规钢轨波磨
的维护限值，对波深值>0.4mm进行维修，维修决策为：“动物园--杨箕”>“广
州火车站--小北：路段1”>“潭村--员村”。
实际情况，全线路轮轨作用力影响最大的区间为“中山八--西场”与“大
沙东--文冲”，强大的轮轨作用力使轮和轨各部件的工作状态劣化，给轨道交通
安全运营带来了隐患，同时将引发列车的异常动态响应，加速了转向架等相关
安装部件的机械损伤，增加了列车安全运行的风险。
若依据现有技术，“中山八--西场”与“大沙东--文冲”便为维修盲区。
通过本发明描述的评价方法，进行轨道波磨综合维修决策，如下表：
因此波磨维修的优先级如下：
“中山八-西场”>“大沙东-文冲”>“动物园--杨箕”>“潭村--员村”>
“广州火车站--小北：路段1”>“广州火车站--小北：路段2”；
此时“中山八-西场”波磨路段的维修决策值为1.9，需要优先维修。
随后依据该维修策略优先对“中山八-西场”进行维修，维修完成后的轨道
检测参数如下表：
通过本发明描述的评价方法，进行轨道波磨综合维修决策，评估维修效果，
如下表：
维修后，维修决策值W为0.18：
W<1，无需再维修，维修有效；
W维修后(0.18)<W维修前(1.9)，维修有效；
本发明方法简单适用，将轨道工程与车辆工程结合进行轨道状态系统工程
评估，指导轨道波磨维修，优化维修模式，评估维修效果。应用本方法可优化
轮轨作用力关系、保障列车运行安全、增加列车可靠性，降低列车养护维修费
用、提高运营服务质量。