一种基于扭矩衰减态势评估的城市轨道交通扣件弹条折断前检测方法与流程

本发明涉及城市轨道交通扣件系统病害治理及服役状态检测，具体涉及一种基于扭矩衰减态势评估的城市轨道交通扣件弹条折断前检测方法。

背景技术：

1、目前，城市轨道交通小半径曲线区段由于轮轨动力作用强烈，扣件弹条断裂病害较为突出，已成为影响线路运营安全和增加维护工作量的重要因素之一。

2、围绕扣件弹条断裂的防治，现有技术主要从两个层面展开研究。第一个层面是扣件系统的结构设计与材料优化方向，通过改进弹条的几何构型、热处理工艺或表面强化措施来提升弹条的抗疲劳性能，从根源上延长弹条的使用寿命。第二个层面是扣件服役状态的检测与评估方向，利用图像识别技术对扣件弹条的断裂、缺失等可见缺陷进行自动识别，提高巡检效率；或采用动力学仿真与有限元分析方法，建立弹条在轮轨激励下的应力响应模型，对弹条的疲劳寿命进行预测评估。

3、然而，上述现有技术在实际工程应用中存在明显不足。具体而言，现有检测手段仅能识别已发生的断裂或测量当前扭矩值是否低于合格阈值，缺乏对弹条劣化趋势的动态追踪与折断前识别能力。由于扣件弹条的断裂并非瞬时发生，在最终断裂之前通常存在扭矩加速衰减的渐进过程，而该过程正是弹条接近疲劳寿命峰值期、即将发生断裂的关键预警窗口。但现有技术中，既没有建立扭矩衰减速率与弹条接近断裂状态之间的关联判断机制，也缺乏通过在役复测捕捉衰减斜率越限来预判折断风险的技术手段，导致无法在弹条完成结构性断裂前实现有效预警和主动更换，折断事故仍以突发形式呈现。

4、针对上述缺陷，本发明提供一种基于扭矩衰减态势评估的城市轨道交通扣件弹条折断前检测方法，通过追踪扭矩衰减斜率判定弹条是否接近疲劳寿命峰值期，在弹条尚未断裂但已进入加速劣化阶段时即实现折断前预警与更换干预。

5、对此，本技术提出一种基于扭矩衰减态势评估的城市轨道交通扣件弹条折断前检测方法，用以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于扭矩衰减态势评估的城市轨道交通扣件弹条折断前检测方法，以解决现有技术中缺乏通过扭矩衰减速率追踪来判定弹条是否接近疲劳寿命峰值期、无法在弹条完成结构性断裂前实现折断预警与主动更换的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于扭矩衰减态势评估的城市轨道交通扣件弹条折断前检测方法，包括：

4、获取小半径曲线区段内各扣件的位置档案，并将所述位置档案与对应的运营累计吨位进行关联比对，生成各扣件的状态触发指令；

5、根据所述状态触发指令，对目标扣件进行扭矩连续复测，得到当前扭矩实测值；

6、将所述当前扭矩实测值与所述目标扣件的历史扭矩序列进行纵向比较，得到所述目标扣件的扭矩衰减趋势特征；所述扭矩衰减趋势特征用于表征该扣件弹条在运营载荷作用下的劣化速率；

7、根据所述扭矩衰减趋势特征及所述目标扣件的历史复紧次数，生成针对所述目标扣件的维护决策指令；当所述扭矩衰减趋势特征判定为快速衰减特征时，认定该目标扣件弹条已接近其疲劳寿命峰值期，并据此输出折断前预警信号；

8、根据所述维护决策指令中的更换指令，调取所述位置档案中的相邻位置信息及同批次信息，生成关联筛查指令，并据此对关联扣件进行补充复测，得到关联状态数据；

9、将执行所述维护决策指令后的所述目标扣件在经历一个运营周期后的复测结果，作为维护后验证数据录入所述位置档案，并根据所述维护后验证数据修正下一次维护的触发阈值。

10、进一步地，所述获取小半径曲线区段内各扣件的位置档案，并将所述位置档案与对应的运营累计吨位进行关联比对，生成各扣件的状态触发指令，包括：

11、通过线路固定标记物及轨枕编号建立各扣件的唯一空间坐标，形成所述位置档案；

12、并利用轴箱加速度或轨道电路计轴累加通过该区段的列车总重，当累加总重达到预设的基础检查吨位阈值时，生成针对该坐标扣件的所述状态触发指令。

13、进一步地，所述根据所述状态触发指令，对目标扣件进行扭矩连续复测，得到当前扭矩实测值，包括：

14、采用带有温度补偿功能的数显扭矩扳手，在同一目标扣件的弹条中肢固定标记点处进行至少三次扭矩测量，并剔除偏离均值超过±3%的异常值后取剩余测量值的平均值，作为该目标扣件的当前扭矩实测值。

15、进一步地，所述将所述当前扭矩实测值与所述目标扣件的历史扭矩序列进行纵向比较，得到所述目标扣件的扭矩衰减趋势特征，包括：

16、调取该目标扣件在前期各维护节点记录的扭矩历史数据，以运营累计吨位为横轴、扭矩保持率为纵轴构建衰减曲线；

17、计算当前复测点相对于上一复测点的衰减斜率，若所述衰减斜率绝对值大于预设警戒斜率，则判定该目标扣件具有快速衰减特征；

18、所述快速衰减特征表征该扣件弹条在经历多次交变载荷循环后，疲劳累积损伤已达到临界水平、弹条处于即将发生折断前的加速劣化阶段。

19、进一步地，所述根据所述扭矩衰减趋势特征及所述目标扣件的历史复紧次数，生成针对所述目标扣件的维护决策指令，包括：

20、若所述扭矩衰减趋势特征为快速衰减特征，且历史复紧次数未达到预设复紧寿命上限，则生成复紧指令并记录复紧次数+1，同时记录该扣件已进入疲劳峰值期预警状态；

21、若所述扭矩衰减趋势特征为快速衰减特征且历史复紧次数已达到预设复紧寿命上限，或当前扭矩实测值低于预设失效扭矩阈值，则生成更换指令，并输出折断前预警信号。

22、进一步地，所述根据所述维护决策指令中的更换指令，调取所述位置档案中的相邻位置信息及同批次信息，生成关联筛查指令，并据此对关联扣件进行补充复测，得到关联状态数据，包括：

23、响应于所述更换指令，调取所述位置档案中与该目标扣件前后相邻的各至少两个扣件的坐标，以及与该目标扣件具有相同生产批号的所有扣件分布清单；

24、生成包含上述关联扣件坐标的强制复测任务单，并依据所述强制复测任务单执行扭矩复测，将复测结果汇总为所述关联状态数据。

25、进一步地，还包括对折断事件的联动处置：

26、当监测到所述目标扣件发生实际折断信号时，直接提取所述关联筛查指令中的所述关联状态数据；

27、若所述关联状态数据中存在任一关联扣件的扭矩衰减趋势特征为快速衰减特征，则将该关联扣件的维护优先级提升至最高，并生成即刻更换指令。

28、进一步地，所述将执行所述维护决策指令后的所述目标扣件在经历一个运营周期后的复测结果，作为维护后验证数据录入所述位置档案，包括：

29、在执行复紧指令或更换指令之后，待该目标扣件继续经历预设验证吨位的运营载荷后，进行维护后首次扭矩复测；

30、若复测扭矩保持率高于预设有效阈值，则将所述维护后验证数据标记为有效维护记录；

31、若复测扭矩保持率低于所述预设有效阈值，则标记为异常失效记录并重新触发所述更换指令。

32、进一步地，所述根据所述维护后验证数据修正下一次维护的触发阈值：

33、若所述位置档案中标记为有效维护记录，则将下一次状态触发指令所对应的基础检查吨位阈值延长至标准周期的1.2倍；

34、若标记为异常失效记录，则将下一次状态触发指令所对应的基础检查吨位阈值缩短至标准周期的0.8倍，并将修正后的阈值存入所述位置档案中以覆盖原始阈值。

35、与现有技术相比，本发明提供的一种基于扭矩衰减态势评估的城市轨道交通扣件弹条折断前检测方法，本发明基于对各致断因素（扭矩衰减、垫板弹性降低、振动加剧等）最终均会体现为扭矩加速衰减这一共性规律，以衰减斜率越限作为弹条接近疲劳寿命峰值期的判定依据，在多因素耦合作用的复杂工况下实现了弹条折断前的有效识别与预警，使维护人员能够在弹条完成结构性折断前实施计划性更换，填补了扣件折断前有效检测手段的技术空白。

36、通过建立“衰减斜率越限→疲劳峰值期识别→折断前预警”的完整检测逻辑链，将原本不可预判的突发性折断风险转化为可量化的趋势检测问题，并在同一扣件触发更换时自动关联筛查相邻位置及同批次扣件，以单点检测触发区域联防，有效防止折断事故在同一区段或同批次内连锁发生，显著提升了线路运营的本质安全水平。