[發明專利]軌道車輛振動形態分析的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410637545.3
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104390795A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 曾宇清;文彬;于衛東;倪純雙;陳政南;王新銳;劉秀波;王衛東
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院機車車輛研究所;北京縱橫機電技術開發公司
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08;G01M7/02
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 孟銳

技術領域

本發明涉及振動分析，尤其涉及一種軌道車輛振動形態分析的方法及裝置。

背景技術

軌道車輛的振動特性分析是軌道車輛設計優化和運營維護的重要手段。現有技術中，軌道車輛的振動特性分析往往通過車輛動力學仿真計算以及車輛的室內振動或滾振試驗來完成。但是，由于軟件能力、模型參數、實驗室激勵特性及激勵水平限制，仿真計算以及實驗室試驗的結果往往與車輛在線路上的實際運營情況存在差異。

這樣，直接利用車輛動力學線路試驗乃至車輛實際運營時的動力學監測數據進行車輛特性的分析成為廣大鐵路科研工作者長期努力的方向。軌道車輛在線路上的動力學響應同時取決于軌道車輛特性及車輛輸入，二者是耦合的。因此，直接解耦并提取車輛特性非常困難。目前為止缺少有效的方法。例如，在航空航天等領域使用效果良好的振動模態分析方法，由于軌道車輛激勵環境的復雜性，在軌道交通領域就未能取得有效運用。

專利號為ZL?2009?1?0243101.0，發明名稱為“軌道車輛加速度響應分析的方法及裝置”的中國專利申請從工程的角度對該問題進行了分析，提出了速度—頻域分析方法。該方法利用軌道車輛特性和車輛輸入隨速度具有不同的數值變化規律，通過識別軌道車輛加速度響應三維速度—頻譜圖和/或三維速度—名義傳遞圖中不隨速度變化的局部峰值和/或隨速度線性變化的局部峰值，有效提取了軌道車輛特性及其輸入(以下簡稱速度—頻域方法)。但是，由于該方法針對直接測量得到的加速度信號，而這些直接測量得到的加速度信號往往反映了多種車輛振動形態的組合，這使得得到的系統頻率往往不能直接明確到具體的振動形態。在系統頻率比較密集的情況下，頻率分辨能力不足。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種軌道車輛振動形態分析的方法及裝置，能夠利用車輛動力學線路試驗乃至車輛實際運營時的車輛加速度響應，有效地進行軌道車輛振動形態特性分析及評估。

一方面，本發明實施例提出了一種軌道車輛振動形態分析的方法，該方法包括：a.獲取軌道車輛加速度響應信號、對應的速度信號及加速度測點相對車輛部件的位置信息；b.對獲取的加速度信號進行線性組合，生成組合加速度信號；c.采用速度—頻域方法對原始及組合加速度信號進行分析；d.根據速度—頻域方法的結果結合加速度測點位置數據，計算、確定軌道車輛振動形態。

另一方面，本發明實施例還提出了一種軌道車輛振動形態分析的裝置，包括：加速度、速度及加速度位置獲取單元，用于獲取軌道車輛加速度響應信號、對應的速度信號及加速度測點相對車輛部件的位置信息；加速度組合單元，用于根據軌道車輛振動特點，對所述加速度響應信號進行線性組合，生成純化的組合加速度信號；速度—頻域分析單元，用于根據速度—頻域方法獲得加速度響應信號及組合加速度信號的速度—頻域分析結果；振動形態分析單元，用于將所述加速度響應信號、組合加速度信號的速度—頻域分析結果以及加速度位置信息綜合，分析得到軌道車輛振動形態以及輸入影響因素。

本發明實施例的有益效果是：

本發明實施例的軌道車輛振動形態分析的方法及裝置，能夠清晰、有效地得到軌道車輛振動形態以及評估輸入影響，能夠直接明確系統頻率對應的振動形態、明確振動形態對應的瞬心位置、振動形態的相對大小、不同車輛部件間振動關系等，且算法簡單，實現容易；

本發明實施例對軌道車輛特別是高速軌道車輛的試驗、監測、檢修以及特性優化等具有很強的工程應用價值。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明提供的一種軌道車輛振動形態分析的方法流程示意圖；

圖2為本發明實施例提供的車輛大部件坐標系定義圖；

圖3為本發明實施例提供的沉浮組合加速度信號獲取示意—垂向中軸線(Z軸)對稱的兩個垂向加速度組合加；

圖4為本發明實施例提供的點頭組合加速度獲取示意1—縱向中軸面(YOZ平面)對稱的兩個垂向加速度組合減；

圖5為本發明實施例提供的點頭組合加速度獲取示意2—縱向中軸面(YOZ平面)對稱且位于橫向中截面的兩個垂向加速度組合減；

圖6為本發明實施例提供的搖頭組合加速度獲取示意1—垂向中軸線(Z軸)對稱的兩個橫向加速度組合減；