摘要：较大轮对粗糙度给动车组带来安全性和稳定性的问题，本文介绍目前使用的地面静态和在线动态两种测试方法，对比其各自的优缺点，提出了新的测试方法－地面间接动态测试方法，该方法即能客观地反映粗糙度的真实结果和演变规律，又能不影响动车组日常运行，大大地提高了效率。
关键词：车轮；粗糙度；振动；静态；动态
动车组以其速度快为最大优势的特点已经逐渐被人们接受。行驶速度不断加快，使得动车组运行的安全问题也变得更加突出。作为列车重要的旋转部件，轮对的质量问题是影响车辆运行安全的重要环节。在实际运用过程中，由于恶劣的工作环境，加上滚动接触（轮轨型面及材质匹配）、转向架及车辆振动、频繁地牵引、制动及防滑操作等原因，导致运行一段时间后车轮踏面和轮缘磨耗加剧，产生擦伤、剥离等缺陷，同时型面也不再保持理想形状，形成了一些有规律的多边形现象。无论是轮对缺陷、轮缘磨耗还是车轮非圆化都会加剧轮轨间的动态作用，产生更高频的异常振动，对车辆部件产生损坏，影响列车的运行安全，恶化乘座舒适性。因此，及时、快速、有效地测量出轮对在运用过程中的关键参数（如粗糙度、不圆度等），掌握车轮的状况是非常重要的。
基于对动车组服役性能的调查，研究动车组轮对磨耗及动力学性能演变衰减的规律，青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司（简称“BST公司”）对典型动车组开展相关的跟踪测试，包括地面静态测量、在线动态测试等。从长期跟踪调查的角度来看，很多时候都要与动车组的维护作业相冲突，特别是在线动态测试，定期化的工作会给动车组使用部门造成一定影响。
通过对地面静态测试、在线动态测试的实践工作进行分析总结，我们发现，振动信号含有较大的信息量，对其从中进行相关参数或故障的特征信息提取是有效可靠的。振幅可以反映故障的严重程度，频率可以体现故障的类型，振动相对其它信号处理起来直观，也比较成熟。因此，我们基于以上考虑，提出在钢轨侧面上加装振动传感器来测试轮对关键参数或状态的方法。在动车库前面的一段轨道上布置加速度传感器，记录动车组通过时的振动信号，再通过频谱分析评估轮对的状态。以动车组晚上入库、早上出库为一组工况，定期采集并进行数据处理分析，提取相关的特征信息，预测评估车轮的多边形磨损和踏面轮缘擦伤状况。这种方法称之为“地面间接动态测量方法”。
1．地面静态测量方法
地面静态测量方法是通过对车轮表面直接进行接触式测量，国内主要使用德国MüLLER-BBM公司生产的m│wheel进行测量。该方法必须将车辆抬起，使待测车轮可以自由转动，且需要挨个对每个车轮进行测量，花费时间较长且耽误车辆的正常使用且不能无法考虑轮轨接触的一些不确定性因素。
传统的测量方法仍然是以机械测量器具为主的人工测试，采用仪器测量不但工作烦琐、劳动强度大，受动车组维护条件制约，而且不能消除人为的测量误差，测量结果受测量人员的影响较大。
2．在线动态测量方法
在线动态测量方法是通过测量运行车辆的车轮轴箱加速度或者转向架噪音来计算得到总的车轮有效粗糙度或者通过测量通过车辆的轨道振动来计算得到轨道有效粗糙度。在线动态测量方法测量粗糙度方法主要有三种，分别为轴箱振动、转向架噪音和轨道振动。由于转向架噪音受外界影响太大，在这里不再过多赘述。BST公司目前主要采用轴箱振动的检测方法。该方法是对运行车辆进行测试，可有效地减少时间，并且可以通过轮轨接触直接测出真实的粗糙度值，实时监测车轮粗糙度的程度，对于车轮和轨道粗糙度的长期演变规律研究有积极的意义。
3．地面间接动态测量方法
地面间接动态测量方法实质也是振动测试，其原理是车轮型面表面出现的变化会引起车轮与钢轨的异常的冲击振动。因而可以通过轨道上的加速度传感器采集相关的信息，经由振动和频谱分析来评估车轮的粗糙度和踏面的擦伤程度。该方法的优点是，可以提前布置传感器，不影响动车组的维护作业，不用在车上布置传感器，不影响动车组的在线运行，同时也简化了测试工作，装拆传感器及测试装置更加简单，在现场的工作时间少。因此，此种测量方法更适合做一定时期的调查测试和预测评估。
4．结束语
通过测试轨道振动来反推车轮型面状况的间接动态测量方法比较成熟，就实践操作而言，准备时间短、检测速度快、对动车组运用维护工作影响少。同时，测试设备装置结构简单、成本低，也无须对钢轨进行特别改造。其关键是数据的处理分析，如何在局限的工况下有效的分辨运行时的正常振动与不同种类不同程度异常状况引起的冲击振动是难点所在。理论上，故障所表现出来的信号特征是与速度无关的，如果通过先进的数学方法能够提取在15～20公里速度级工况下的有效特征信息，那意味着主要的测试工作在动车组进出库时就可完成。较低的测试成本、极少的运用维护影响、简单的测试方法，这将大大提高间接振动测量方法的适用性，是适合我国铁路发展现状的一种测量方法。
参考文献
[1] EN 13231-3:2006, Railway applications -Track -Acceptance of works—Part 3: Acceptance of rail Grinding, milling and planning work in track
[2] EN 13848-1:2003, Railway applications -Track -Track geometry quality —Part 1: Characterization of Track geometry
[3] EN ISO 3095, Railway applications -Acoustics -Measurement of noise emitted by rail bound vehicles.