[發明專利]用于確定道路或軌道車輛的模態參數并間接表征道路或軌道輪廓的方法

有效

• 申請號: 201580083909.0
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN108139299B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 喬凡尼·德·菲利皮斯;路易吉·曼賈拉爾迪;達維德·帕爾米耶里;萊奧納爾多·索里亞
• 申請（專利權）人: 巴里理工大學
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08;G01M17/10;G01M7/08
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王暉;李丙林

一種用于識別道路或軌道車輛的極點(λ_n)和模態向量(ψ_n)的方法，該車輛設置有至少兩個車輪且處于工作狀態，該方法通過分析在指定測量點中獲取的所述車輛的移動或速度或加速度(系統的輸出)來進行，其中所述極點和模態向量是基于描述道路或鐵路與所述車輛之間的相互作用的數學模型、通過擬合與系統的所述輸出有關的數據來確定的，其特征在于：假設所述車輛以恒定的速度在直線軌跡上或具有恒定半徑的彎道上移動；假設所述車輛在均勻且遍歷的表面上移動，所述表面的粗糙度具有高斯分布并且所述至少兩個車輪在一輪廓上或在相對于彼此平行的多個輪廓上移動；假設由道路或軌道表面在所述車輛上引起的輸入不能回溯到白噪聲序列并且在時間和/或空間上相對于彼此相關。

技術領域

本發明涉及一種用于估算道路/軌道車輛系統在工作狀態下的模態參數 并間接表征道路/軌道表面上的滾動輪廓的粗糙度的統計特性的方法。

初步地概括為以下描述的方法可以應用于道路或軌道車輛系統，并且 因此術語道路表面和軌道表面、道路輪廓和軌道輪廓、道路和軌道或鐵路 在整個文本中能夠互換。

對于所有使用的首字母縮略詞的解釋，參見說明書末尾的列表。

背景技術

本發明的應用領域是在道路/軌道車輛系統的情況中應用的運行模態分 析OMA，以及道路/軌道表面的輪廓的粗糙度的特征。

OMA是通常用于對工作狀態下的結構執行實驗識別的技術，并且以獨 特輸出信號的分析為基礎，該獨特輸出信號通常通過使用加速計獲得。經 受工作載荷的具有N個自由度的線性系統的實驗識別旨在估算所謂的運行 模態參數，即：

-系統極點λ_n；

-模態向量

-運行參考向量

尤其是，系統極點λ_n的確定是至關重要的，因為系統極點包含關于被 檢查系統的固有頻率ω_n和阻尼比ζ_n的信息。

其中，n＝1，...，N (1)

對于道路/軌道表面輪廓的表征，意在確定與道路/軌道表面輪廓的粗糙 度相關聯的統計特性。這種表征通常是從直接測量開始執行的，該直接測 量通過合適的輪廓儀執行，并且這種表征意在對屬于各種道路表面或各種 軌道元件的輪廓進行分類。

現有技術

運行模態分析

在現有技術中，存在已知的各種方法，該方法允許在滿足自然激勵技 術NExT的假設的情況下從分析獨特的輸出信號開始獲得對結構系統的模 態參數的估算。在分離域(時滯)(τ)中，通常使用輸出自相關函數和互相 關函數R_qiqj(τ)(方程式(3))。相反，在頻率域(ω)中，可以從輸出S_qiqj (ω)(方程式(4))的自功率譜密度PSD和交叉功率譜密度直接估算模態 參數。在N_i外部載荷滿足NExT假設的情況下，所輸入的PSD矩陣S_f可以 寫成具有常數元素的對角矩陣(方程式(2))。

以上引用的NExT假設實際上是：

假設1：作用在系統上的載荷必須具有可以回溯到白噪聲序列的模式 (振幅與方程式(2)中的頻率無關)；

假設2：在激勵作用于許多點的情況下，輸入必須是嚴格不相關的(在 方程式(2)中不存在額外的對角元素)。