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摘要
随着我国高速铁路发展规模的不断扩大及运营速度的不断提升，轨道短波不平顺引起的振动与噪声问题日益严重。目前国内外对轨道短波不平顺的研究相对较少，因此，深入研究高速铁路短波不平顺的时域、频域与时频域特征，对精准掌握高速铁路轨道短波平顺状态及其引起的车-轨系统振动、伤损等一系列问题具有重要的参考价值。以某高速铁路实测0.01～1m波段轨面高低不平顺数据为研究对象，经过数据预处理剔除异常值消除趋势项之后，对实测不平顺数据进行时域分析，得出该高铁线路短波不平顺数据的统计与分布特性。采用平均周期图法计算该高铁线路轨道短波不平顺功率谱密度，应用非线性最小二乘拟合优化算法进行拟合，提出高速铁路轨道短波不平顺谱。从时频域角度对该段数据进行经验模态分解与希尔伯特变换，分析该高铁线路短波不平顺的希尔伯特谱与边际谱。研究结果表明：该高铁线路轨道短波不平顺数据各统计量幅值都较小，且近似服从正态分布；该高铁线路轨道短波不平顺功率谱密度存在与钢轨波磨有关的多个周期性成分，提出的高速铁路短波不平顺谱能够很好的对实测功率谱密度进行拟合，且拟合效果优于经典的SATO谱与50kg/m钢轨的短波谱；对该高铁线路轨道可能存在的短波病害进行了识别与定位，时频域分析的方法可以较好地应用于高速铁路轨道平顺性的分析与日常的管理维护。
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单位中南大学; 中国铁道科学研究院集团有限公司; 土木工程学院
