word西 南 交 通 大 学本科毕业设计〔论文〕铁路轨道不平顺功率谱分析与数值模拟年 级：二零零四级学 号：20040851姓 名：田国英专 业：机械电子工程指导教师：翟婉明 教授 二零零八 年 六 月 / 院 系 机械工程学院 专 业 机械电子工程 年 级 二零零四级 姓 名 田国英 题 目 铁路轨道不平顺功率谱分析与数值模拟 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语评 阅 人(签章)成 绩辩论委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计〔论文〕任务书班 级 茅以升机械班 学生某某 田国英 学 号 20040851 发题日期：2008年 3 月 5日 完成日期：2008 年 6月 10 日题 目 铁路轨道不平顺功率谱分析与数值模拟 1、本论文的目的、意义 本文以轨道不平顺为研究对象，通过学习轨道不平顺的概念与其形成原因，从思想上了解研究轨道不平顺的重要作用。
国外轨道谱的研究已相当成熟，通过比照国内与国外轨道谱，认识我国当前轨道谱的优劣，从而明确今后的研究方向由轨检车检测到的轨道不平顺数据，通过各种功率谱估计方法，得到轨道谱曲线，为评价轨道不平顺状态打下根底为了进展机车车辆动力学分析，以现有轨道谱为例，通过数值模拟，得到轨道不平顺的时域样本 2、学生应完成的任务① 掌握轨道谱的含义、作用 ② 掌握国内外典型轨道谱，能根据轨道谱拟合公式绘出谱线，同时掌握不同自变量间的转换关系，能根据需要得到指定自变量的轨道不平顺谱线 ③ 学习利用给定的不平顺实际检测数据，得到相应的轨道不平顺功率谱密度曲线〔轨道谱〕，并同已有的国内外轨道谱比拟 ④ 利用轨道不平顺实际检测数据，通过轨道谱分析连续一段时间轨道不平顺开展变化趋势。
⑤ 学习基于给定的功率谱拟合公式，利用轨道随机不平顺时域样本数值模拟方法，得到轨道不平顺随机样本 3、论文各局部内容与时间分配：〔共 12 周〕第一局部 查阅文献资料，掌握轨道不平顺的概念与其形成原因，了解轨道谱的含义和做用 ( 1~2周) 第二局部 了解国内外典型轨道谱，根据轨道谱拟合公式绘出拟合谱线，同时掌握不同自变量间的转换关系，能根据需要得到指定自变量的轨道谱曲线 (3~6周) 第三局部 利用给定的不平顺实际检测数据，得到相应的轨道不平顺功率谱密度曲线，并同已有国内外轨道谱比拟 (7~9周)第四局部 利用轨道不平顺实际检测数据，通过轨道谱分析连续一段时间轨道不平顺开展变化趋势。
(10周) 第五局部 基于给定的功率谱拟合公式，利用轨道不平顺时域样本数值模拟方法〔逆傅氏变换法〕，得到轨道随机不平顺的随机样本 (11周)评阅与辩论(12周)备 注指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日摘要铁路轨道的平顺状态对轮轨系统有着至关重要的影响，轨道几何形状的变化是引起车辆系统各种动态响应的主要原因轨道不平顺是轮轨系统的激扰源，会引起机车车辆的振动和轮轨间的动作用力，对行车安全、平稳、舒适性、车辆和轨道部件的寿命以与环境噪声等都有重要影响，是轨道方面直接限制提高行车速度的主要因素；其次，轨道平顺性也是轨道结构综合性能和承载能力的重要表现，是铁路管理部门制订维修计划的重要指标因此，研究轨道不平顺对于保证铁路安全运营具有十分重要的理论意义和现实意义本文在总结和吸收前人研究成果的根底上，从轨道谱和轨道不平顺的时频分析等方面对轨道不平顺进展了研究，主要研究内容如下：1、简要分析了轨道不平顺的形成原因和影响因素，介绍了轨道不平顺的分类在不失一般性的前提下，将轨道不平顺视为平稳的各态历经随机过程，明确了研究对象的数学模型是随机过程均匀平稳采样信号。
2、分析比拟了几种评价轨道状况的方法，提出建立轨道的功率密度谱才能最有效的反映轨道状况针对我国三大干线和X武线高速试验段轨道谱、美国五、六级线路谱和德国高、低干扰轨道谱，利用MATLAB绘制各种轨道谱的谱线并分析比拟它们之间的差异，得到了我国轨道谱的优劣与适用条件3、根据已有的轨道不平顺实际检测数据〔京广线K80~K90区间下行线左钢轨上下不平顺检测数据〔已作预处理〕〕，运用多种功率谱估计方法，利用MATLAB编程计算，得到相应的轨道不平顺功率谱密度曲线，即轨道谱图,并对这几种谱估计方法进展分析比拟，得到各种谱估计方法的优劣4、针对上述轨道谱图，综合线路实际条件，分析了该路段轨道不平顺的开展变化趋势，提出了一些具有针对性的养护维修意见5、基于美国六级线路谱，利用MATLAB编程实现轨道随机不平顺时域样本的数值模拟〔逆傅氏变换法〕，得到轨道不平顺时域的随机样本，再将时域样本反衍，与功率谱的解析解比拟，验证该方法的正确性和可靠性关键词轨道不平顺；随机过程；轨道谱；数值模拟AbstractRegularity states of the railway track have tremendous influence on the wheel-rail system, variation of track geometry is the main reason that causes dynamic reaction of the vehicle system. On the one hand, track irregularity is the excitation source to the railway vehicle system, and is the main cause of car and lootive vibration and dynamic force of wheel-rail. It has an important influence on the transportation safety, steady, ride quality, lifecycle of vehicles and track ponents as well as the circumstance noise. Track irregularity is the primary factor in track aspect to limits train speed. On the other hand, condition of track irregularity indicates the synthetic performance and bearing capacity of the track structure.The condition of track irregularity is an important index for the railway administration department to advise the service plan.Therefore, it has important theoretical and practical value for railway safety to study on the track irregularity, Based on the recent research results, this paper focuses on two main aspects of track irregularity, which are the track spectrum and time-frequency analysis.(1) Shortly discuss how track irregularity formed and its influent factors, after that, introduce the classification of track irregularity. In general, the track irregularities are regarded as the stationary ergodic random processes. This paper clearly considers that the math model of the study object is the uniformly sampling signal of stationary random processes.(2) After analyzing several ways to evaluate the track state, the thesis proposes that establishing the track spectrum is the most effective way to reflect the track state. According to the track spectrum of Three Main Lines and the Zheng-Wu High Speed Testing Line of our country, the fifth and sixth grade li。