一种双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法

摘要

本发明公开了一种双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，该方法采用含脱黏损伤的内聚力模型，模拟轨枕块与道床板连接面损伤，建立双块式无砟轨道有限元计算模型，提取道床板和轨枕块在高频低幅列车荷载作用下的加速度振动响应，基于小波包分解理论分析振动信号在各频带的能量变化规律，提取损伤特征指标，建立脱黏程度与频带能量的映射关系，实现脱黏损伤程度识别。本发明的识别方法更为简洁，能够快速有效的对道床板和轨枕块连接面脱黏损伤程度进行检测。

权利要求

1.一种双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用含脱黏损伤的内聚力模型，模拟轨枕块与道床板连接面损伤，建立双块式无砟轨道层内与层间损伤耦合有限元计算模型

在采用内聚力模型模拟轨枕块与道床板的连接面的过程中，分别建立cohesive层、道床板和轨枕块的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调；并且设定内聚力模型的刚度、极限强度、临界断裂能参数以及cohesive层厚度，将界面的张力-位移曲线转变为应力-应变关系曲线；

并且采用动力隐式算法分析轨枕连接面损伤状态对轨道结构动力响应的影响，在内聚力单元失效后，连接内聚力单元的两边面通过接触相互作用模拟抗压和抗剪行为，将道床板、轨枕块、支承层通过“tie”绑定约束；

在建立基于轨枕块与道床板连接面损伤的有限元计算模型的过程中，建立道床板混凝土塑性损伤模型，通过损伤因子对混凝土结构受损时的刚度矩阵进行折减；并基于非关联硬化准则，通过参数控制混凝土在裂缝闭合前后的力学行为，模拟混凝土的弹塑性损伤发展，计算损伤因子与非弹性应变的关系；

S2、利用车辆-轨道耦合动力学模型，获取扣件位置钢轨支点压力时程曲线作为高频低幅列车动荷载激励；

S3、分别在轨枕块与道床板连接面长边和底面设置不同程度的脱黏损伤，提取不同损伤程度下的道床板和轨枕块在步骤S2的列车荷载激励下的加速度振动响应；

S4、采用小波包分解方法对步骤S3中加速度振动响应进行分解，得到不同损伤程度下的各频带能量，选取呈单一变化的频带能量作为损伤特征指标，具体为：根据不同损伤程度下的轨枕块各频带分段的能量，选取频带分段能量随损伤程度增加而递增的对应频带分段能量作为损伤特征指标，建立脱黏程度与频带能量的映射关系，实现轨枕块与道床板连接面脱黏损伤程度识别。

2.如权利要求1所述的双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，其特征在于，所述步骤S2利用车辆-轨道耦合动力学模型，获取扣件位置钢轨支点压力时程曲线作为高频低幅列车动荷载激励，具体为：利用车辆-轨道耦合动力学模型，计算列车在一定运行状态下某个车轮与钢轨间相互作用力时程曲线；再根据高斯型钢轨支点压力时程表达式，得到某一扣件位置处钢轨支点压力时程曲线；再通过将列车四个车轮的作用效应叠加，得到列车通过某一扣件时该扣件位置的钢轨支点压力时程曲线，作为高频低幅列车动荷载激励。

3.如权利要求2所述的双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，其特征在于，所述步骤S3中分别在轨枕块与道床板连接面长边和底面设置不同程度的脱黏损伤具体包括：轨枕块与道床板连接面无脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边25％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边50％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边75％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边100％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面25％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面50％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面75％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面

100％脱黏。

4.如权利要求3所述的双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，其特征在于，所述步骤S4中采用小波包分解方法对步骤S3中加速度振动响应进行分解，得到不同损伤程度下的各频带能量，具体为：根据轨枕块的加速度时程曲线得到振动响应的时域图像，利用傅里叶变换，将振动响应信号从时域角度转换到频域角度；再基于dmey小波基对频谱信号进行小波包分解，并按照频率递增对各频带顺序进行重排序，得到小波重构后的不同频段的信号频谱；最后求取小波包分解的各频段的小波包系数，得到各频段的能量。

说明书

一种双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法

技术领域

[0001] 本发明属于双块式无砟轨道损伤识别技术领域，具体涉及一种双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面脱黏损伤程度识别方法。

背景技术

[0002] 双块式无砟轨道是我国高速铁路无砟轨道结构的主要型式之一，具有结构形式统一、建造成本较低等优点。截至2018年年底，已建成的高速铁路无砟轨道线路共44条，其中西成客专、武广客专及贵广高铁等27条线路采用CRTS I型双块式无砟轨道，应用广泛。CRTS I型双块式无砟轨道作为行车基础，长期暴露在复杂的自然环境中，承受列车荷载、温度、雨水等因素的长期作用，轨道结构易出现损伤，影响轨道的整体强度。

[0003] 针对双块式无砟轨道损伤，胡佳、赵坪锐等研究了整体升温、整体降温对道床板受力、受损区域和损伤扩展规律的影响。在轨枕松动病害对车辆、轨道系统的动力性能影响方面，杨荣山等通过建立含轨枕松动病害的车辆-双块式无砟轨道-下部基础垂向耦合振动模型，研究了列车速度、轨枕空吊高度及轨枕松动数量对轨道结构动力响应；和振兴等建立考虑单侧轨枕空吊的车辆-轨道空间耦合振动模型，分析了城市轨道交通弹性短轨枕轨道中轨枕空吊对车辆、轨道系统的振动响应影响。针对无砟轨道层间界面位置损伤识别，赵佳通过设置不同程度的无砟轨道层间损伤，利用模态分析方法得到不同工况下的振型模态、模态曲率以及应变模态数据，对比分析获取模态参数对层间损伤的敏感性规律，确定损伤位置及范围。武思思通过对冲击荷载下轨道板的振动响应变化规律分析，从奇异值、信息熵等多角度提取了损伤特征指标进行脱空识别,有效地进行了层间脱空检测。胡琴，徐巍等提出的基于BP神经网络对板式无砟轨道层间损伤位置进行识别，以参数化处理的振型作为BP神经网络的输入对各损伤工况下板式轨道CA充填层损伤位置进行识别发现。

[0004] 上述文献在对损伤行为进行分析时，鲜有考虑双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面位置脱黏损伤识别，且层间损伤检测方法较为繁琐，不能快速有效地检测出实际的损伤程度。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，以实现对双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面脱黏损伤程度的有效识别。

[0006] 为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

[0007] 一种双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，包括以下步骤：

[0008] S1、采用含脱黏损伤的内聚力模型，模拟轨枕块与道床板连接面损伤，建立双块式无砟轨道有限元计算模型；

[0009] S2、利用车辆-轨道耦合动力学模型，获取扣件位置钢轨支点压力时程曲线作为高频低幅列车动荷载激励；

[0010] S3、分别在轨枕块与道床板连接面长边和底面设置不同程度的脱黏损伤，提取不同损伤程度下的道床板和轨枕块在步骤S2的列车荷载激励下的加速度振动响应；

[0011] S4、采用小波包分解方法对步骤S3中振动响应进行分解，得到不同损伤程度下的各频带能量，选取呈单一变化的频带能量作为损伤特征指标，建立脱黏程度与频带能量的映射关系，实现轨枕块与道床板连接面脱黏损伤程度识别。

[0012] 进一步地，所述步骤S1在采用内聚力模型模拟轨枕块与道床板的连接面的过程中，分别建立cohesive层、道床板和轨枕块的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调；并且设定内聚力模型的刚度、极限强度、临界断裂能参数以及cohesive层厚度，将界面的张力-位移曲线转变为应力-应变关系曲线。

[0013] 进一步地，所述步骤S1在建立基于轨枕块与道床板连接面损伤的有限元计算模型的过程中，建立道床板混凝土塑性损伤模型，通过损伤因子对混凝土结构受损时的刚度矩阵进行折减；并基于非关联硬化准则，通过参数控制混凝土在裂缝闭合前后的力学行为，模拟混凝土的弹塑性损伤发展，计算损伤因子与非弹性应变的关系。

[0014] 进一步地，所述步骤S1在建立基于轨枕块与道床板连接面损伤的有限元计算模型的过程中，采用动力隐式算法分析轨枕连接面损伤状态对轨道结构动力响应的影响，在内聚力单元失效后，连接内聚力单元的两边面通过接触相互作用模拟抗压和抗剪行为，将道床板、轨枕块、支承层通过“tie”绑定约束。

[0015] 进一步地，所述步骤S2利用车辆-轨道耦合动力学模型，获取扣件位置钢轨支点压力时程曲线作为高频低幅列车动荷载激励，具体为：利用车辆-轨道耦合动力学模型，计算列车在一定运行状态下某个车轮与钢轨间相互作用力时程曲线；再根据高斯型钢轨支点压力时程表达式，得到某一扣件位置处钢轨支点压力时程曲线；再通过将列车四个车轮的作用效应叠加，得到列车通过某一扣件时该扣件位置的钢轨支点压力时程曲线，作为高频低幅列车动荷载激励。

[0016] 进一步地，所述步骤S3中分别在轨枕块与道床板连接面长边和底面设置不同程度的脱黏损伤具体包括：轨枕块与道床板连接面无脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边25％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边50％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边
75％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边100％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面25％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面50％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面75％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面100％脱黏。

[0017] 进一步地，所述步骤S4中采用小波包分解方法对步骤S3中加速度振动响应进行分解，得到不同损伤程度下的各频带能量，具体为：根据轨枕块的加速度时程曲线得到振动响应的时域图像，利用傅里叶变换，将振动响应信号从时域角度转换到频域角度；再基于dmey小波基对频谱信号进行小波包分解，并按照频率递增对各频带顺序进行重排序，得到小波重构后的不同频段的信号频谱；最后求取小波包分解的各频段的小波包系数，得到各频段的能量。

[0018] 进一步地，所述步骤S4中选取呈单一变化的频带能量作为损伤特征指标具体为：根据不同损伤程度下的轨枕块各频带分段的能量，选取频带分段能量随损伤程度增加而递增的对应频带分段能量作为损伤特征指标。

[0019] 本发明具有的有益效果是：本发明采用含脱黏损伤的内聚力模型，模拟轨枕块与道床板连接面损伤，建立双块式无砟轨道有限元计算模型，提取道床板和轨枕块在高频低幅列车荷载作用下的加速度振动响应，基于小波包分解理论分析振动信号在各频带的能量变化规律，提取损伤特征指标，建立脱黏程度与频带能量的映射关系，实现脱黏损伤程度识别；本发明的识别方法更为简洁，能够快速有效的对道床板和轨枕块连接面脱黏损伤程度进行检测。

附图说明

[0020] 图1是本发明的双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法流程示意图；

[0021] 图2是本发明中张力和位移关系示意图；其中图(a)为法向张力-位移关系，图(b)为切向张力-位移关系；

[0022] 图3是本发明中新老混凝土界面模型示意图；

[0023] 图4是本发明中cohesive单元建模示意图；

[0024] 图5是本发明中内聚力模型示意图；

[0025] 图6是本发明中层间界面应力-应变关系曲线图；

[0026] 图7是本发明中混凝土应力应变曲线图；其中图(a)为混凝土单轴受压应力应变关系，图(b)为混凝土单轴受拉应力应变关系；

[0027] 图8是本发明中损伤因子与非弹性应变的关系曲线图；其中图(a)为受拉损伤，图(b)为受压损伤；

[0028] 图9是本发明中基于轨枕块与道床板连接面损伤的有限元计算模型示意图；其中图(a)为模型整体示意图，图(b)为模型局部示意图，图(c)为考虑塑性损伤的道床板模型示意图，图(d)为道床板线弹性模型示意图；

[0029] 图10是本发明中车轮与钢轨间相互作用力时程曲线图；

[0030] 图11是本发明中扣件位置钢轨支点压力时程曲线图；

[0031] 图12是本发明中不同脱黏工况示意图；其中图(a)为侧面长边脱黏示意图，图(b)为底面脱黏示意图；

[0032] 图13是本发明中长边不同脱黏工况下轨枕块加速度时域曲线图；其中图(a)为无脱黏，图(b)为长边脱黏25％，图(c)为长边脱黏50％，图(d)为长边脱黏75％，图(e)为长边脱黏100％；

[0033] 图14是本发明中振动响应的时域图；

[0034] 图15是本发明中振动响应的频谱图；

[0035] 图16是本发明中不同频段的信号频谱图；

[0036] 图17是本发明中轨枕块各频带能量图；

[0037] 图18是本发明中侧面长边脱黏损伤工况下轨枕块检测点频带能量随损伤程度的变化曲线图；

[0038] 图19是本发明中侧面长边脱黏损伤工况下道床板检测点频带能量随损伤程度的变化曲线图；

[0039] 图20是本发明中侧面长边脱黏损伤工况下各检测点的小波包分解总能量变化趋势图；

[0040] 图21是本发明中底面脱黏损伤工况下轨枕块检测点频带能量随损伤程度的变化曲线图；

[0041] 图22是本发明中底面脱黏损伤工况下道床板检测点频带能量随损伤程度的变化曲线图；

[0042] 图23是本发明中底面脱黏损伤工况下各检测点的小波包分解总能量变化趋势图。

具体实施方式

[0043] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0044] 如图1所示，本发明实施例提供了一种双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面脱黏损伤程度识别方法，包括以下步骤S1至S4：

[0045] S1、采用含脱黏损伤的内聚力模型，模拟轨枕块与道床板连接面损伤，建立双块式无砟轨道有限元计算模型。

[0046] 在本实施例中，本发明采用内聚力模型模拟轨枕块与道床板的连接面，内聚力模型的重要特征是张力-位移曲线的形状和内聚力参数，本发明采用双线性内聚力法则，张力和位移关系如图2所示。

[0047] 其中，σ为法向的应力值，τ为切向的应力值，σmax、τmax分别为方向及切向的最大应力值，对应的裂纹界面张开位移值分别为 和 斜率为内聚力刚度。在应力达到其最大值后开始减小，直至为0，此时裂纹开裂完成，其对应的位移值为最终开裂位移值 各项的断裂能临界值可由公式(1)计算得到：

[0048]

[0049] 初始损伤对应于材料开始退化，当应力或应变满足与定义的初始临界损伤准则，则此时退化开始。在ABAQUS中，有六种初始损伤准则。本发明采用二次名义应力准则，如公式(2)所示：

[0050]

[0051] 其中， 及 分别为界面单元法向拉应力、沿纵向和横向的剪切破坏应力。当各个方向的名义应力比的平方和等于1时，损伤开始。

[0052] 对于损伤演化规律，本发明采用能量准则，以能量来控制单元的退化，如公式(3)所示：

[0053]

[0054] 本发明在处理新老混凝土界面时，将其考虑为一个单独部分，轨枕块和道床板的连接面如图3所示。在建模过程中，使用内聚力模型中的cohesive单元模拟轨枕块与道床板的连接面，分别建立cohesive层、道床板和轨枕块的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调，不会产生分离或相对滑动，如图4所示。

[0055] 参照图2，由于曲线下的面积即为材料断裂时的能量，因此在定义cohesive的力学性能时，只需确定本构模型的具体形状：包括刚度、极限强度、以及临界断裂能。内聚力模型参数如表1所示，内聚力模型示意图如图5所示。

[0056] 表1内聚力模型参数

[0057]

[0058] 对于cohesive单元的厚度，在建模时考虑其为单位厚度，由K＝E/L可知(L为单元厚度)，此时界面刚度与弹性模量数值相同，因此界面的张力-位移曲线可考虑为应力-应变关系曲线，如图6所示。

[0059] 为了评价混凝土损伤发展和失效程度的效果，本发明建立道床板混凝土塑性损伤模型，通过损伤因子对混凝土结构受损时的刚度矩阵进行折减。其中，在周期荷载作用下，由于混凝土受压受拉作用相互变化，因此会存在刚度恢复效应。对于塑性损伤模型中的混凝土本构关系，主要基于非关联硬化准则，并通过参数来控制混凝土在裂缝闭合前后的力学行为，从而模拟混凝土的弹塑性损伤发展。根据《混凝土结构设计规范GB50010-2010》，可得不同等级混凝土的材料参数，并计算块式无砟轨道道床板C40混凝土应力应变曲线，如图7所示。

[0060] 对于损伤因子，可根据《Abaqus Analysis User’s Manual》中所给出的公式(4)进行计算：

[0061]

[0062] 其中，E0为混凝土初始刚度，dt,dc分别为受拉和受压损伤因子，εpl为等效塑性应变，εin为非弹性应变，

[0063] 对于βt和βc，为使模型更易收敛，βt取为0.1，βc取为0.7。由以上公式计算出的损伤因子与非弹性应变的关系曲线如图8所示。

[0064] 本发明建立的基于轨枕块与道床板连接面损伤的有限元计算模型采用动力隐式算法分析轨枕连接面损伤状态对轨道结构动力响应的影响；为了能准确分析轨枕连接面位置处的损伤行为，同时保证较高的计算效率，本发明只对3跨扣件的轨枕连接面进行损伤考虑，其余部分均采用线弹性模型。内聚力单元失效后，连接内聚力单元的两边面通过接触相互作用来模拟抗压和抗剪等行为。CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构尺寸及参数分别如表2所示。

[0065] 表2 CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构主要参数

[0066]

[0067] 本发明建立的基于轨枕块与道床板连接面损伤的有限元计算模型将道床板、轨枕块、支承层通过“tie”绑定约束，如图9所示。

[0068] S2、利用车辆-轨道耦合动力学模型，获取扣件位置钢轨支点压力时程曲线作为高频低幅列车动荷载激励。

[0069] 在本实施例中，本发明基于ANSYS/SIMPACK联合仿真建立的车辆-轨道耦合动力学模型获取扣件位置钢轨支点压力时程曲线作为激励。为模拟现场线路状况，在动力学模型中采用中国高速铁路无砟轨道高低不平顺谱。

[0070] 本发明利用车辆-轨道耦合动力学模型，计算列车在一定车速运行状态下某个车轮与钢轨间相互作用力时程曲线，如图10所示；

[0071] 再根据高斯型钢轨支点压力时程表达式，如式(5)所示，得到某一扣件位置处钢轨支点压力时程曲线；

[0072]

[0073] 其中，Qi为车轮与钢轨间相互作用力，ψi为扣件荷载分担比，v为列车运行速度，Δli为列车第i个车轮与第一个车轮的间距，n为列车车轮数量，y0,A,ω为拟合参数。

[0074] 再通过将列车四个车轮的作用效应叠加，得到列车通过某一扣件时该扣件位置的钢轨支点压力时程曲线，如图11所示，并作为高频低幅列车动荷载激励。

[0075] S3、分别在轨枕块与道床板连接面长边和底面设置不同程度的脱黏损伤，提取不同损伤程度下的道床板和轨枕块在步骤S2的列车荷载激励下的加速度振动响应。

[0076] 在本实施例中，由于双块式无砟轨道轨枕连接面普遍存在脱黏的现象，在整体降温作用下，道床板与轨枕连接面长边易产生脱黏，并沿道床板深度方向延伸；在整体升温作用下，道床板与轨枕连接面底边首先产生脱黏，随升温幅度的增加，损伤范围逐渐增加。为实现轨枕连接面脱黏损伤程度识别，本发明分别在轨枕连接面长边和底面设置不同程度的脱黏损伤，具体包括：轨枕块与道床板连接面无脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边25％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边50％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边75％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边100％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面25％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面50％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面75％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面100％脱黏；不同脱黏工况如图12所示。

[0077] 本发明选取轨枕块中心及其道床板对应位置为检测位置，提取列车荷载作用下各检测点在不同损伤程度下的加速度时程数据，采样频率取1000Hz。5种不同损伤工况下检测点的加速度时域曲线如图13所示。

[0078] S4、采用小波包分解方法对步骤S3中振动响应进行分解，得到不同损伤程度下的各频带能量，选取呈单一变化的频带能量作为损伤特征指标，建立脱黏程度与频带能量的映射关系，实现轨枕块与道床板连接面脱黏损伤程度识别。

[0079] 在本实施例中，本发明通过对比各检测点在不同损伤程度下的加速度时域曲线，很难看出图像之间的差别，不能直观反映损伤的特征。因此本发明采用小波包分解方法，基于信号处理和数据分析的手段发掘振动信号内部隐含的规律性损伤信息，即特征指标的提取。当结构出现损伤时，结构自身振动响应特性将会出现变化，损伤对于各频带的影响是不同的，有些频带加强，有些频带减弱，最终导致各频带的频率或能量与正常状态相比出现差异。不同损伤状态下各频带包含的能量信息不同，因此，可以通过对比不同损伤情况下各频带能量信息的差异达到识别损伤程度的目的。

[0080] 本发明采用小波包分解方法对步骤S3中振动响应进行分解，得到不同损伤程度下的各频带能量，具体为：根据轨枕块的加速度时程曲线得到振动响应的时域图像，利用傅里叶变换，将振动响应信号从时域角度转换到频域角度；再基于dmey小波基对频谱信号进行小波包分解，并按照频率递增对各频带顺序进行重排序，得到小波重构后的不同频段的信号频谱；最后求取小波包分解的各频段的小波包系数，得到各频段的能量。

[0081] 以无脱黏状态下轨枕块的振动响应为例，振动响应的采集频率为1000Hz，输入轨枕块的加速度时程曲线得到振动响应的时域图像，如图14所示；利用傅里叶变换，将振动响应信号从时域角度转换到频域角度，如图15所示；基于dmey小波基对频谱信号进行小波包分解，并按照频率递增对各频带顺序进行重排序，实现小波重构，得到不同频段的信号频谱，如图16所示；最终求取小波包分解的各频段的小波包系数，得到各频段的能量，结果如图17所示。

[0082] 本发明在计算出不同脱黏程度下各频带能量后，选取频带分段能量随损伤程度增加而递增的对应频带分段能量作为损伤特征指标。

[0083] 下面首先对侧面长边脱黏损伤工况下连接面损伤行为进行分析：

[0084] 轨枕块检测点不同脱黏程度下各频带所对应的能量如表3所示。

[0085] 表3轨枕块各频带能量

[0086]

[0087]

[0088]

[0089] 由不同脱黏程度下检测点各频带的能量可得，各频率分段的能量均随损伤程度的增加出现一定的变化，但呈明显变化规律的是438～500Hz频带，其能量随损伤程度的变化曲线如图18所示。

[0090] 轨枕块上检测点时频域范围内438～500Hz频带的能量随脱空损伤程度的增加而严格增大，因此，可将轨枕块上检测点时频域范围内438～500Hz频带的能量作为损伤特征指标。

[0091] 道床板检测点不同脱黏损伤程度下各频带所对应的能量如表4所示。

[0092] 表4道床板检测点各频带能量

[0093]

[0094]

[0095] 由不同脱黏损伤程度下道床板检测点各频率分段的能量可得，各频率分段的能量均随损伤程度的增加出现一定的变化，但呈明显变化规律的是0～63Hz，188～250Hz，250～313Hz这三个频带，其能量随损伤程度的变化曲线如图19所示。

[0096] 道床板上检测点时频域范围内0～63Hz，188～250Hz，250～313Hz这三个频带的能量随脱空损伤程度的增加而严格增大，故可将道床板上检测点时频域范围内0～63Hz，188～250Hz，250～313Hz这三个频带的能量作为损伤特征指标。

[0097] 轨枕块和道床板检测点各频率分段的能量已经获得，对其数值进行求和即可获得各检测点振动响应信号的总能量，其随脱空损伤程度的变化如表5所示。

[0098] 表5长边脱粘工况下各检测点总能量

[0099]

[0100] 不同脱空损伤工况下各检测点的小波包分解总能量变化趋势如图20所示。由图20分析可得，总能量随脱空程度的增加也呈现出增大的趋势，说明随侧面脱黏损伤程度的增加，在列车荷载的冲击作用下，轨枕块和道床板的振动响应强度和幅度逐渐变大。

[0101] 下面再对底面脱黏损伤工况下连接面损伤行为进行分析：

[0102] 轨枕块检测点在轨枕连接面底面不同脱黏损伤程度下各频带所对应的能量如表6所示。

[0103] 表6轨枕块各频带能量

[0104]

[0105]

[0106]

[0107] 由不同脱黏损伤程度下轨枕块检测点各频率分段的能量可得，各频率分段的能量均随损伤程度的增加出现一定的变化，但呈明显变化规律的是63～125Hz，250～313Hz，313～375Hz这三个频带，其能量随损伤程度的变化曲线如图21所示。

[0108] 轨枕块上检测点时频域范围内63～125Hz，250～313Hz，313～375Hz这三个频带的能量随脱空损伤程度的增加而严格增大，因此，可将轨枕块上检测点时频域范围内63～125Hz，250～313Hz，313～375Hz，这三个频带的能量作为损伤特征指标。

[0109] 道床板检测点在轨枕连接面底面不同脱黏损伤程度下各频带所对应的能量如表7所示。

[0110] 表7道床板各频带能量

[0111]

[0112]

[0113]

[0114] 由不同脱黏损伤程度下轨枕块检测点各频率分段的能量可得，各频率分段能量均随损伤程度的增加发生变化，但呈明显变化规律的是63～125Hz，188～250Hz，250～313Hz这三个频带，其能量随损伤程度的变化曲线如图22所示。

[0115] 道床板上检测点时频域范围内63～125Hz，188～250Hz，250～313Hz这三个频带的能量随脱空损伤程度的增加而严格增大，因此，可将道床板上检测点时频域范围内63～125Hz，188～250Hz，250～313Hz这三个频带的能量作为损伤特征指标。

[0116] 轨枕块和道床板检测点各频率分段的能量已经获得，对其数值进行求和即可获得各检测点振动响应信号的总能量，其随脱空损伤程度的变化如表8所示。

[0117] 表8各检测点总能量

[0118]

[0119] 不同脱空损伤工况下各检测点的小波包分解总能量变化趋势如图23所示。由图23分析可得，总能量随脱空程度的增加也呈现出增大的趋势，说明随底部脱黏损伤程度的增加，在列车荷载的冲击作用下，轨枕块和道床板的振动响应强度和幅度逐渐变大。

[0120] 本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。