[發(fā)明專利]一種測(cè)力輪對(duì)連續(xù)測(cè)量方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210203736.X
• 申請(qǐng)日: 2012-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN102721491A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建政;鄧霏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/22
• 分類號(hào): G01L1/22
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道車輛輪軌力測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)力輪對(duì)輪軌作用力和接觸點(diǎn)位置連續(xù)測(cè)量方法及解耦算法。

背景技術(shù)

輪軌作用力的測(cè)量對(duì)于動(dòng)力學(xué)，脫軌機(jī)理、輪軌接觸理論研究和列車的安全檢測(cè)都具有十分重要的意義。鐵路運(yùn)輸不斷向高速、重載，大運(yùn)量和高精密度方向發(fā)展，對(duì)輪軌作用力的測(cè)量的精度提出了更高的要求。測(cè)力輪對(duì)方法是目前最直接、最準(zhǔn)確的輪軌力測(cè)量技術(shù)，它以車輪作為輪軌力的檢測(cè)傳感器，通過(guò)測(cè)量車輪輻板有限點(diǎn)處的應(yīng)變實(shí)現(xiàn)輪軌接觸力的連續(xù)檢測(cè)。車輛運(yùn)行過(guò)程中，車輪受到軌道不平順作用，輪軌力是時(shí)變、非平穩(wěn)的。輪軌力引起的輻板應(yīng)變又被車輪轉(zhuǎn)角所調(diào)制。測(cè)力輪對(duì)技術(shù)在測(cè)量理論和數(shù)據(jù)處理方法上都需要進(jìn)一步研究。

測(cè)力輪對(duì)技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，在車輛動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)中得到廣泛使用，但在輪軌力連續(xù)測(cè)量中仍存在很多問(wèn)題。如中國(guó)專利申請(qǐng)200910244626.6中所提到的測(cè)力輪對(duì)連續(xù)測(cè)量方法，目前的連續(xù)測(cè)力輪對(duì)技術(shù)要求輪軌橫向力、垂向力產(chǎn)生的輻板應(yīng)變組橋后沿圓周方向按正、余弦分布，這不僅對(duì)輪對(duì)的均勻性和貼片工藝提出了很高的要求，實(shí)際上在輪對(duì)輻板大部分區(qū)域是根本做不到，電橋輸出中包含的高次諧波可能帶來(lái)很大的測(cè)量誤差。測(cè)力輪對(duì)存在的另一個(gè)問(wèn)題是沒(méi)有考慮輪軌作用點(diǎn)位置變化對(duì)測(cè)量精度的影響。車輛在運(yùn)行過(guò)程中，輪對(duì)與軌道的接觸點(diǎn)在滾動(dòng)圓附近不停變化，尤其是在過(guò)曲線、道岔和蛇形運(yùn)動(dòng)時(shí)，接觸點(diǎn)位置遠(yuǎn)離滾動(dòng)圓。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的測(cè)力輪對(duì)基本都沒(méi)有考慮接觸點(diǎn)位置變化，標(biāo)定實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理都假設(shè)接觸點(diǎn)在滾動(dòng)圓上，測(cè)量結(jié)果誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)中所存在的不足，提供一種新穎的應(yīng)變片組橋方案和輪軌作用力和接觸點(diǎn)位置解耦算法，通過(guò)此方案，不僅可以提高橫向力和垂向力的測(cè)量精度，而且可以測(cè)量輪軌作用點(diǎn)位置。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下的手段實(shí)現(xiàn)的。

1.一種測(cè)力輪對(duì)連續(xù)測(cè)量方法，在被測(cè)輪對(duì)上設(shè)置測(cè)量電橋組并根據(jù)電橋輸出電特征解耦算出輪對(duì)受力數(shù)據(jù)，其特征在于，采用優(yōu)選的電橋布置方案和解耦算法來(lái)實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量：

電橋布置方案采用：

在被測(cè)輪軸上設(shè)置有由關(guān)于軸對(duì)稱的位置且分別輸出正弦波和余弦波信號(hào)的兩個(gè)半橋組成的用于測(cè)量輪對(duì)旋轉(zhuǎn)角度第一組電橋；在被測(cè)車輪輻板內(nèi)側(cè)的三個(gè)同心圓周位置上設(shè)置有關(guān)于軸對(duì)稱的兩個(gè)半橋組成的用于測(cè)量輪軌作用的橫向力、垂向力和作用點(diǎn)位置的三組電橋，即第二組電橋、第三組電橋及第四組電橋；由第二組電橋、第三組電橋及第四組電橋構(gòu)成測(cè)力電橋，所述測(cè)力電橋輸出只包含了奇次諧波信號(hào)；

解耦算法處理：

車輪輻板的應(yīng)變是橫向力Q、垂向力P、作用點(diǎn)位置Z和輪對(duì)旋轉(zhuǎn)角度θ的函數(shù)s＝f(Q，P，Z，θ)；

通過(guò)kalman濾波器來(lái)利用前一時(shí)刻對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的預(yù)測(cè)值和當(dāng)前時(shí)刻的觀測(cè)值更新狀態(tài)估計(jì)量，通過(guò)遞歸推算，得到輪對(duì)旋轉(zhuǎn)角度θ的估計(jì)值，代入s中得到觀測(cè)方程組：