随着国铁路交通的快速发展，列车速度也不断提高。轮轨间相互作用增强，车辆轨道部件振动和相对运动加剧，从而也加剧了轮轨磨损及部件的疲劳失效。波浪形磨耗是钢轨磨耗的主要形式之一,它是指钢轨顶面出现的波浪状不均匀磨耗,实质是波浪形压溃。钢轨波磨已成为常见的钢轨病害，并引起其他诸多问题，是世界各个工务部门致力解决的复杂难题。钢轨波磨不仅增加维修成本，危及行车安全性，还会影响乘客舒适性。钢轨的波浪形磨耗的萌生和发展，加剧了轮轨间的动力作用，加速了轨道结构与车辆部件的损坏，进行波磨研究有利于铁路的发展。扭转振动是沿着轴系回转方向发生的振动，可以表现为轴系在一个回转周期内的转速波动，这种波动通常由变化的负载或者非平稳的驱动扭矩引起。扭振对钢轨波磨存在一定的影响，探究扭振对钢轨波磨的影响对铁路的发展有重要的意义。

对于钢轨波磨的成因一般分为动力类和非动力类两种。动力类认为波磨的波长取决于振动的特性, 它与轮轨系统中某一种或几种振动形式相关,主要有的 Johnson的接触共振理论[1]，Y.Suda的轮轨系统垂向自激振动理论[2]，Clark 轮对横向振动理论[3]，谭立成等人的摩擦自激振动理论[4]等等，而非动力类将波磨的形成归结于冶金、材质性能、应力变形等等方面的原因,这里面以 Baumann 的冶金理论[5]，Feller .H 的锈蚀磨损理论[6]，Kalousek 接触疲劳理论[7]他们认为波磨波长是随机分布的。经过对大量的研究资料进行分析，可以从几方面来进行讨论，自激振动，反馈振动，接触疲劳[8]。自激振动方面由于特殊的轨道结构和车辆构造，使轮轨系统产生横向、垂向、扭转和弯曲振动等，在一定的条件下，振动的自激和交叉激扰使轮轨形成一个循环自激振动系统，使得轨道系统和机车车轮反复发生复杂的自激振动，从而引起波磨产生。反馈振动方面在重复载荷的作用下，钢轨轨头的原始不平顺激起轮轨间的振动，并引发更大的不平顺，使得轨道表面承受不均匀的压力作用。随着振动的逐步加剧，钢轨轨面逐渐产生塑性变形的压痕，最终导致波磨的形成。接触疲劳方面由于受到随机的轮轨踏面摩擦力影响，导致钢轨表面形成不均匀的疲劳微裂纹，经过轮轨反复的接触，波磨逐渐形成[9]。而关于扭振对钢轨波磨成因的研究却几乎没有被研究人员所进行探究。

对于波磨检测，长期以来，钢轨波磨检测大多采用专用卡尺进行人工抽样测量，检测效率低。近年来，研究人员提出了各种新型的钢轨波磨检测方法，主要包括弦测法、惯性基准法和机器视觉方法[10-12]。李清勇在[13]的基础上提出了以局部频率特征分析为核心的钢轨波磨检测方法[14]基于钢轨图像频域特征的钢轨波磨检测方法。康高强[15]针对钢轨波磨检测方法的缺点，提出了一种基于激光摄像技术的波磨检测方法。殷华和朱洪涛在[16]提出基于 ZFFT 的轨道波磨高精度弦测算法研究。王立乾在[17]基于分值理论按照传统欧几里得空间的维数概念提出一种波磨评价指标。王林栋[18]通过多次测试我国高铁钢轨波磨并分析轴箱振动特征，提出振动响应快速检测法。此外，朱洪涛针对目前基于弦测法波磨检测设备中的船感器普遍存在价格高，寿命短等问题，提出采用差动霍尔传感器[19]。弦测法基本原理是用钢轨上两测点的连线作为测量弦，中间测点到该弦的垂直距离作为钢轨波磨的测量值。惯性基准法的原理是计算加速度计安装点相对惯性坐标系的位移，加速度计一般安装在构架上，并在轴箱上安装光电位移计，测量轴箱相对加速度计安装点的位移。随着光电技术的发展，在弦测法或惯性基准法中，研究人员正在考虑采用光电摄像和图像处理技术获得位移信号，以提高检测精度[20, 21]。

扭转振动具有普遍性潜伏性引发事故的突发性和严重性的特点，因此轴系扭振的测量工作尤其重要。对于扭振测量目前传统的方法有：(1)是应变片该方法的传感器实质是通过应变片式转矩传式[22][赵昌宗, 2013 #98]。感器测量振动转矩，所以，传感器体积大，安装使用不方便，且扭振信号的传输要依靠集电环或遥感部分，会产生误差，很少使用；（2）是分度盘式[23]即在旋转轴上安装齿轮分度盘，与垂直安装的涡流电感传感器结合使用，通过转速的瞬时变化信号在涡流电感传感器感应信号来测量轴的扭转振动情况，该方法精度低且只适用于低频扭转振动的场合；(3)是轴角编码器式[24]，轴旋转时光栅编码器输出脉冲波，通过计算相邻两个光栅编码器输出脉冲所对应的脉宽的差，来计算相邻两个光栅间的旋转加速度的变化，该方法的输出值实质是一组离散的信号，因此精度不高；也有学者[25]采用激光束照射转子表面时所产生的多普勒频移效应来测量扭振，但该方法在测量过程中易受被测件表面光射的影响，且测量成本较高。

2. 研究的基本内容与方案

这次研究主要是根据我组人员设计的双轮实验台从而研究钢轨波磨的机理，主要是探索扭振对钢轨波磨的影响机理，而我的任务时双轮试验台摩擦自激振动的理论分析。

首先，我从学习国内外已做出的相关研究出发查找相关文献和专利并写一篇综述，学习掌握一些基本的钢轨波磨的摩擦自激振动理论模型，再结合自己学习的理论知识对双轮试验台摩擦自激振动进行数学理论模型建立，然后通过进行相关实验测出双轮试验台运行中的一些数据，并用MATLAB软件进行仿真分析来验证自己推导出的理论结果。最后掌握用Endnote插入参考文献的方法完成毕业论文。

对于如何进行毕业论文的准备与撰写我有如下的技术方案与措施。首先先创建双轮试验台。双轮试验台上轮模拟车轮下轮模拟钢轨，它们分别可以用电动机带动旋转。支架梁支撑着杆，可以通过改变支架梁在基座中的位置从而可以调整杆的刚度。通过电机系统带动上轮下轮运行，然后利用相关装置测量振动信号，根据理论分析得出的模型利用MATLAB软件进行仿真分析。

本文主要时双轮实验台摩擦自激振动的理论分析，设计的基本内容为：

1. 查找相关文献，了解双轮实验台研究背景、研究现状和任务要求，了解轮轨噪声双轮实验台的结构和搭建过程；

2. 学习理解相关理论模型，总结并概括。创建摩擦自激振动理论模型。

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