軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法和裝置，該方法包括：a.獲取軌道車輛加速度響應(yīng)信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的速度、位置信息；b.對(duì)獲取的加速度信號(hào)進(jìn)行組合，生成組合加速度信號(hào)；c.采用速度—頻域方法對(duì)原始及組合加速度信號(hào)進(jìn)行分析；d.根據(jù)速度—頻域方法分析得到的各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確定軌道車輛振動(dòng)形態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例的軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法及裝置，能夠清晰、直觀、有效地得到軌道車輛振動(dòng)形態(tài)特性以及速度、固定波長(zhǎng)輸入對(duì)振動(dòng)形態(tài)的影響，對(duì)軌道車輛維護(hù)、特性優(yōu)化、設(shè)計(jì)改進(jìn)等具有重要意義。
【專利說(shuō)明】軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振動(dòng)分析，尤其涉及一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]軌道車輛的振動(dòng)特性分析是軌道車輛設(shè)計(jì)優(yōu)化和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的重要手段。現(xiàn)有技術(shù)中，軌道車輛的振動(dòng)特性分析往往通過(guò)車輛動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算以及車輛的室內(nèi)振動(dòng)或滾振試驗(yàn)來(lái)完成。但是，由于軟件能力、模型參數(shù)、實(shí)驗(yàn)室激勵(lì)特性及激勵(lì)水平限制，仿真計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的結(jié)果往往與車輛在線路上的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況存在差異。
[0003]這樣，直接利用車輛動(dòng)力學(xué)線路試驗(yàn)?zāi)酥淋囕v實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)的動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行車輛特性的分析成為廣大鐵路科研工作者長(zhǎng)期努力的方向。軌道車輛在線路上的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)同時(shí)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(lǐng)域使用效果良好的振動(dòng)模態(tài)分析方法，由于軌道車輛激勵(lì)環(huán)境的復(fù)雜性，在軌道交通領(lǐng)域就未能取得有效運(yùn)用。
[0004]專利號(hào)為ZL200910243101.0，發(fā)明名稱為“軌道車輛加速度響應(yīng)分析的方法及裝置”的中國(guó)專利申請(qǐng)從工程的角度對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了速度一頻域分析方法。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(shù)值變化規(guī)律，通過(guò)識(shí)別軌道車輛加速度響應(yīng)三維速度一頻譜圖和/或三維速度一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(jiǎn)稱速度一頻域方法)。但是，由于該方法針對(duì)直接測(cè)量得到的加速度信號(hào)，而這些直接測(cè)量得到的加速度信號(hào)往往反映了多種車輛振動(dòng)形態(tài)的組合，這使得得到的系統(tǒng)頻率往往不能直接明確到具體的振動(dòng)形態(tài)。在系統(tǒng)頻率比較密集的情況下，頻率分辨能力不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法及裝置，能夠利用車輛動(dòng)力學(xué)線路試驗(yàn)?zāi)酥淋囕v實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)的車輛加速度響應(yīng)，有效地進(jìn)行軌道車輛振動(dòng)形態(tài)特性分析及評(píng)估。
[0006]—方面，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法，該方法包括:
a.獲取軌道車輛加速度響應(yīng)信號(hào)、對(duì)應(yīng)的速度信號(hào)及加速度測(cè)點(diǎn)相對(duì)車輛部件的位置信息；b.對(duì)獲取的加速度信號(hào)進(jìn)行線性組合，生成組合加速度信號(hào)；c.采用速度一頻域方法對(duì)原始及組合加速度信號(hào)進(jìn)行分析；d.根據(jù)速度一頻域方法的結(jié)果結(jié)合加速度測(cè)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，計(jì)算、確定軌道車輛振動(dòng)形態(tài)。
[0007]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)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(yīng)信號(hào)、對(duì)應(yīng)的速度信號(hào)及加速度測(cè)點(diǎn)相對(duì)車輛部件的位置信息；加速度組合單元，用于根據(jù)軌道車輛振動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)所述加速度響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行線性組合，生成純化的組合加速度信號(hào)；速度一頻域分析單元，用于根據(jù)速度一頻域方法獲得加速度響應(yīng)信號(hào)及組合加速度信號(hào)的速度一頻域分析結(jié)果；振動(dòng)形態(tài)分析單元，用于將所述加速度響應(yīng)信號(hào)、組合加速度信號(hào)的速度一頻域分析結(jié)果以及加速度位置信息綜合，分析得到軌道車輛振動(dòng)形態(tài)以及輸入影響因素。
[0008]本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是:
[0009]本發(fā)明實(shí)施例的軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法及裝置，能夠清晰、有效地得到軌道車輛振動(dòng)形態(tài)以及評(píng)估輸入影響，能夠直接明確系統(tǒng)頻率對(duì)應(yīng)的振動(dòng)形態(tài)、明確振動(dòng)形態(tài)對(duì)應(yīng)的瞬心位置、振動(dòng)形態(tài)的相對(duì)大小、不同車輛部件間振動(dòng)關(guān)系等，且算法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易；
[0010]本發(fā)明實(shí)施例對(duì)軌道車輛特別是高速軌道車輛的試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)、檢修以及特性優(yōu)化等具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本發(fā)明提供的一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法流程示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的車輛大部件坐標(biāo)系定義圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的沉浮組合加速度信號(hào)獲取示意一垂向中軸線(Z軸)對(duì)稱的兩個(gè)垂向加速度組合加；
[0015]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的點(diǎn)頭組合加速度獲取示意I一縱向中軸面(Υ0Ζ平面)對(duì)稱的兩個(gè)垂向加速度組合減；
[0016]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的點(diǎn)頭組合加速度獲取示意2—縱向中軸面(Υ0Ζ平面)對(duì)稱且位于橫向中截面的兩個(gè)垂向加速度組合減；
[0017]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的搖頭組合加速度獲取示意I一垂向中軸線(Z軸)對(duì)稱的兩個(gè)橫向加速度組合減；
[0018]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的搖頭組合加速度獲取示意2—縱向中截面(Υ0Ζ平面)對(duì)稱的兩個(gè)橫向加速度組合減；
[0019]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的滾擺組合加速度獲取示意I一垂向中軸線(Z軸)對(duì)稱的兩個(gè)橫向加速度組合加；
[0020]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的滾擺組合加速度獲取示意2—縱向中截面(Υ0Ζ平面)對(duì)稱的兩個(gè)橫向加速度組合加；
[0021]圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的滾擺組合加速度獲取示意3—縱向中截面(Υ0Ζ平面)上典型位置橫向加速度；
[0022]圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的滾擺組合加速度獲取示意4一同一縱向截面上不同高度的兩個(gè)橫向加速度組合減；
[0023]圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的滾擺組合加速度獲取示意5 —同一縱向截面上不同橫向位置的兩個(gè)垂向加速度組合減；
[0024]圖13為本發(fā)明實(shí)施例提供的軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析最小實(shí)現(xiàn)加速度測(cè)點(diǎn)布置示意I[0025](安裝基準(zhǔn)高度上，橫向中截面上關(guān)于Z軸對(duì)稱的2個(gè)垂向和2個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)，以及相同縱向、不同橫向坐標(biāo)的I個(gè)垂向測(cè)點(diǎn))；
[0026]圖14為本發(fā)明實(shí)施例提供的軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析最小實(shí)現(xiàn)加速度測(cè)點(diǎn)布置示意2
[0027](安裝基準(zhǔn)高度上，關(guān)于Z軸及YOZ平面對(duì)稱的3個(gè)垂向測(cè)點(diǎn)，以及關(guān)于Z軸對(duì)稱的2個(gè)橫向測(cè)點(diǎn))；
[0028]圖15為本發(fā)明實(shí)施例提供的軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析最小實(shí)現(xiàn)加速度測(cè)點(diǎn)布置示
-TlK.r>
思3
[0029](安裝基準(zhǔn)高度上，關(guān)于Z軸及YOZ平面對(duì)稱的3個(gè)垂向測(cè)點(diǎn)，以及關(guān)于YOZ平面對(duì)稱的兩個(gè)橫向測(cè)點(diǎn))；
[0030]圖16為本發(fā)明實(shí)施例提供的軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析最小實(shí)現(xiàn)加速度測(cè)點(diǎn)布置示意4
[0031](安裝基準(zhǔn)高度上，縱向中截面上關(guān)于Z軸對(duì)稱的2個(gè)垂向測(cè)點(diǎn)和I個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)，以及相同橫向、不同縱向位置的I個(gè)垂向和I個(gè)橫向測(cè)點(diǎn))；
[0032]圖17為本發(fā)明實(shí)施例提供的軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析最小實(shí)現(xiàn)加速度測(cè)點(diǎn)布置示意5
[0033](橫向中截面安裝基準(zhǔn)高度上關(guān)于Z軸對(duì)稱的2個(gè)垂向和2個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)，以及縱向中截面其他高度上I個(gè)橫向測(cè)點(diǎn))；
[0034]圖18為本發(fā)明實(shí)施例提供的軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析最小實(shí)現(xiàn)加速度測(cè)點(diǎn)布置示
-TlK./->
思6
[0035](橫向中截面安裝基準(zhǔn)高度上關(guān)于Z軸對(duì)稱的2個(gè)垂向和2個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)，以及與其中一點(diǎn)在同一縱向截面、不同高度上的I個(gè)橫向測(cè)點(diǎn))；
[0036]圖19a、19b為本發(fā)明實(shí)施例提供的某高速檢測(cè)列車車體I位垂向、車體2位垂向速度一頻譜對(duì)比圖以及對(duì)應(yīng)的基本不隨速度變化局部峰值的識(shí)別結(jié)果圖；
[0037]圖20a、20b為本發(fā)明實(shí)施例提供的某高速檢測(cè)列車車體沉浮、車體點(diǎn)頭振動(dòng)形態(tài)速度一頻譜對(duì)比圖以及對(duì)應(yīng)的基本不隨速度變化局部峰值的識(shí)別結(jié)果圖；
[0038]圖21為本發(fā)明實(shí)施例提供的某高速檢測(cè)列車車體沉浮、車體點(diǎn)頭振動(dòng)形態(tài)相位角圖；
[0039]圖22a、22b為本發(fā)明實(shí)施例提供的某城際動(dòng)車組車體搖頭、滾擺1、滾擺2振動(dòng)形態(tài)速度一頻譜對(duì)比圖以及對(duì)應(yīng)的基本不隨速度變化局部峰值的識(shí)別結(jié)果圖；
[0040]圖23為本發(fā)明實(shí)施例提供的滾擺中心計(jì)算示意圖；
[0041]圖24a、24b為本發(fā)明實(shí)施例提供的某城際動(dòng)車組車體滾擺2振動(dòng)形態(tài)到滾擺I振動(dòng)形態(tài)的速度一傳遞圖以及對(duì)應(yīng)的基本不隨速度變化成分的識(shí)別結(jié)果圖；
[0042]圖25為本發(fā)明實(shí)施例提供的某高速動(dòng)車組抗蛇形減振器對(duì)車輛橫向動(dòng)力學(xué)影響分析簡(jiǎn)化模型圖；
[0043]圖26為本發(fā)明實(shí)施例提供的某高速動(dòng)車組不同參數(shù)下簡(jiǎn)化模型得到的振動(dòng)形態(tài)圖；
[0044]圖27為本發(fā)明實(shí)施例提供的通用減振器動(dòng)力學(xué)模型圖；
[0045]圖28為本發(fā)明實(shí)施例提供的某高速動(dòng)車組抗蛇形減振器附加剛度模型圖；以及[0046]圖29為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析裝置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0048]為了更好地解決工程實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)運(yùn)用與理論仿真的閉環(huán)關(guān)聯(lián)，本案的發(fā)明人在專利號(hào)為ZL200910243101.0，發(fā)明名稱為“軌道車輛加速度響應(yīng)分析的方法及裝置”的中國(guó)專利的基礎(chǔ)上，根據(jù)軌道車輛振動(dòng)的特點(diǎn)，采用了對(duì)直接測(cè)量得到的加速度信號(hào)進(jìn)行組合和純化的方法，進(jìn)一步提出了一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析方法與裝置。
[0049]具體而言，速度一頻域方法得到的系統(tǒng)頻率往往不能直接明確到具體的振動(dòng)形態(tài)，需要其他先驗(yàn)知識(shí)的補(bǔ)充；在系統(tǒng)頻率比較密集的情況下，頻率分辨能力不足。本案的發(fā)明人針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，在其基礎(chǔ)上提出了對(duì)實(shí)測(cè)車輛加速度進(jìn)行組合得到與車輛振動(dòng)形態(tài)對(duì)應(yīng)的純化加速度，再結(jié)合速度一頻域方法的全新方法。即:可在從軌道車輛加速度響應(yīng)中分離出軌道車輛特性以及軌道車輛輸入的同時(shí)，直接明確到具體的車輛振動(dòng)形態(tài)、提高頻率分辨能力、明確不同振型間的相對(duì)關(guān)系，更好地服務(wù)于工程實(shí)踐。
[0050]以下通過(guò)幾個(gè)具體的實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0051]實(shí)施例一
[0052]對(duì)獲取的加速度信號(hào)進(jìn)行線性組合可以得到反映軌道車輛各類振動(dòng)形態(tài)的純化加速度信號(hào)。本實(shí)施例的以下內(nèi)容詳細(xì)描述了軌道車輛各類振動(dòng)形態(tài)的純化方法。本實(shí)施例各種純化方法既可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。
[0053]對(duì)于剛體，有三個(gè)平動(dòng)、三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)6個(gè)自由度，可以標(biāo)識(shí)為沿X軸的伸縮、沿Y軸的橫移、沿Z軸的沉浮、繞X軸的側(cè)滾、繞Y軸的點(diǎn)頭、繞Z軸的搖頭。由于大部件間的相互約束，軌道車輛一般無(wú)法得到獨(dú)立的橫移及側(cè)滾振動(dòng)，而是包含伸縮、沉浮、點(diǎn)頭、搖頭、滾擺5類振動(dòng)形態(tài)，其中滾擺振動(dòng)即由橫移及側(cè)滾耦合得到。根據(jù)滾擺中心相對(duì)質(zhì)心的位置，滾擺可以細(xì)分為上心滾擺和下心滾擺兩種。
[0054]由于車輛沿軌道方向的伸縮運(yùn)動(dòng)比較簡(jiǎn)單，本專利主要考慮軌道車輛沉浮、點(diǎn)頭、搖頭、滾擺等4類、5種振動(dòng)形態(tài)。需要說(shuō)明的是本專利的方法同樣可運(yùn)用于軌道車輛伸縮運(yùn)動(dòng)的分析。
[0055]如圖2所示，在軌道車輛大部件上建立坐標(biāo)系，原點(diǎn)位于質(zhì)心，X軸與軌道中心線平行指向車輛運(yùn)動(dòng)方向，Y軸與軌面平行指向左，Z軸垂直向上，繞X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)α、β、Υ以逆時(shí)針為正。
[0056]其中，YOZ平面，可以稱之為縱向中截面(法線沿縱向X軸)；Χ0Ζ平面，可以稱之為橫向中截面(法線沿橫向y軸)^軸，可稱之為垂向中軸線。由于軌道車輛大部件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如后、左右基本對(duì)稱，這樣與質(zhì)心聞度無(wú)關(guān)的X，y坐標(biāo)參數(shù)易于測(cè)量確定。
[0057]由于車輛大部件的振動(dòng)幅值較小，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的向心加速度可以忽略，此時(shí)在該部件上某點(diǎn)(Xpyi^i)的縱向加速度axi可以用公式⑴表示、橫向加速度ayi可以用公式⑵表示、垂向加速度azi可以用公式(3)表示，其中Xpyi^i為該點(diǎn)坐標(biāo)，.V、j、z, ?、β, f為車輛大部件坐標(biāo)系相對(duì)慣性坐標(biāo)的加速度，可以表征軌道車輛大部件的振動(dòng)形態(tài)。
[0058]axj =.V + ζ.β -yj(I)
[0059]ayi = y- zta + xj(2)
[0060]azi =z + yta - χ, β(3)
[0061]由公式(I)、公式(2)、公式(3)可以看到，能夠直接測(cè)量的加速度包含了軌道車輛大部件的振動(dòng)形態(tài)，通過(guò)加速度測(cè)點(diǎn)的合理選取以及加速度信號(hào)的合理組合，可以得到純化的沉浮、點(diǎn)頭、搖頭、滾擺等振動(dòng)形態(tài)信息。
_2] 沉浮組合加速度信號(hào)的獲取
[0063]由(Xi, Yi, Zi) 點(diǎn)垂向加速度的表達(dá)式azi =z + y;a - \ β可以得知:要想得到
與沉浮振動(dòng)形態(tài)(由f表征)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)的加速度信號(hào)，可以由軌道車輛部件不同縱向、橫向位置的垂向加速度線性組合得到；若由(Xl，yi，Zl)、(x2, y2, z2)兩點(diǎn)的垂向加速度組合加生成,只要滿足y2 = -Y1^x2 = -X1即可，此時(shí)組合加速
度tv 丨+aL2 ++ 5 += 考慮到實(shí)際加速度布置以及數(shù)據(jù)歸一
化的需求，推薦由兩個(gè)關(guān)于垂向中軸線(Z軸)對(duì)稱位置的垂向加速度之和除二得到(如圖3所示，圖中加圈數(shù)字表示位置，向上的短箭頭表示垂向加速度，以下同)，顯然此時(shí)有y2=-Υι>χ2 = -X1且Z2 = Z1 (兩點(diǎn)高度相同)，此時(shí)組合加速度= ζ ;作為I = 0、χ = O的特例，與沉浮振動(dòng)形態(tài)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)的加速度信號(hào)也可以直接由軌道車輛部件垂向中軸線上點(diǎn)的垂向加速度得到。
[0064]點(diǎn)頭組合加速度信號(hào)的獲取
[0065]由(Xi, Yi, Zi)點(diǎn)垂向加速度的表達(dá)式azi =Z + yμ - χβ可以得知:要想得
到與點(diǎn)頭振動(dòng)形態(tài)(由聲表征)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)的加速度信
號(hào)，可以由軌道車輛部件不同縱向位置的垂向加速度線性組合得到；若由(Xl，yi，Zl)、(x2, y2, z2)兩點(diǎn)的垂向加速度組合減生成，只要滿足y2 = Y1即可，此時(shí)組合加速度
丨—azl =^ + -χβ + z + y2a — χ2β =-(ι +.ν-,)及；考慮到實(shí)際加速度布置，推薦
由兩個(gè)關(guān)于縱向中截面(y0Ζ平面)對(duì)稱位置的垂向加速度之和差除二得到(如圖4所示)，
此時(shí)有I2 = Yi>x2 = -Xi且Z2 = Z1 (兩點(diǎn)高度相同),組合加速度α? = -X)，顯然還可對(duì)該
組合加速度信號(hào)除X1進(jìn)行歸一化處理，X1可直接測(cè)量得到；作為I = O的特例，當(dāng)由兩個(gè)關(guān)于縱向中截面(y0Ζ平面)對(duì)稱且位于橫向中截面的垂向加速度之差除二得到(如圖5所示)點(diǎn)頭組合加速度信號(hào)時(shí)，加速度位置同時(shí)滿足前述沉浮組合加速度信號(hào)要求(關(guān)于垂向中軸線即Z軸對(duì)稱)，沉浮組合加速度信號(hào)可由這兩個(gè)加速度信號(hào)之和除二得到。
[0066]搖頭組合加速度信號(hào)的獲取
[0067]由點(diǎn)橫向加速度的表達(dá)式十,.=f-+ 可以得知:要想得到與搖頭振動(dòng)形態(tài)(由^表征)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)的加速度信號(hào)，可以由軌道車輛部件相同垂向高度、不同縱向位置的橫向加速度線性組合得到；若由(X1，yl，zl)、(X2, y2, Z2)兩點(diǎn)的橫向加速度組合減生成，只要滿足Z2 = Z1即可，此時(shí)組合加速度=?,丨 ~ar2 ^y-ζ,?+ Xj-(y-z2a+ x2v) -χ2)? ;考慮到實(shí)際加速度布置，推薦
由兩個(gè)關(guān)于垂向中軸線(Ζ軸，如圖6所示，指向斜上方的短箭頭表示橫向加速度，以下同)或縱向中截面(YOZ平面，如圖7所示)對(duì)稱位置的橫向加速度之差除二得到，此時(shí)有72=-Υι>χ2 = -Xi> Z2 = Z1 或 y2 = Y1^X2 = -XpZ2 = Z1,組合加速度均為izCy =Χ\?，顯然還可
對(duì)該組合加速度信號(hào)除X1進(jìn)行歸一化處理，X1可直接測(cè)量得到。
[0068]滾擺組合加速度信號(hào)的獲取(一) [0069]由(XilYilZi)點(diǎn)橫向加速度的表達(dá)式義，+ 可以得知:要想得到與滾擺振動(dòng)形態(tài)(由>與?聯(lián)合表征)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)的加速度信號(hào)，可以由軌道車輛部件相同垂向高度、不同縱向位置的橫向加速度線性組合得到；若由(X1, Y1, Z1)、(X2, y2, Z2)兩點(diǎn)的橫向加速度組合加生成,只要滿足X2 = -XpZ2 = Z1 S阿,此時(shí)組合加速度=? I +ay2 =夕-zp + x#++ =考慮到實(shí)際加速度布置，推薦由兩個(gè)關(guān)于垂向中軸線(Z軸，如圖8所示)或縱向中截面(Υ0Ζ平面，如圖9所示，圖中大黑點(diǎn)表示位置，以下同)對(duì)稱位置的橫向加速度之和除二得到，此時(shí)有y2 = -Y1 >X2 = -Xn Z2 = Z1 或又2 = Y1^ X2 = -Xn Z2 = Z1,組合加速度均為 = j —作為 Xi = O的特例，與滾擺振動(dòng)形態(tài)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)的加速度信號(hào)可以由縱向中截面上的橫向加速度(如圖10所示)直接得到，此時(shí)& = 如前所述此處的^是
不能直接測(cè)量的，以下的實(shí)施例三進(jìn)一步說(shuō)明了如何由兩種不同的滾擺信號(hào)得到Zi,以確定滾擺的上下心屬性。
[0070]滾擺組合加速度信號(hào)的獲取(二)
[0071]由(Xi, Yi, Zi)點(diǎn)橫向加速度的表達(dá)式ayi =y-zA+xiY可以得知:要想
得到與滾擺振動(dòng)形態(tài)(由?獨(dú)立表征)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)的加速度信號(hào)，可以由軌道車輛部件不同垂向高度、相同縱向位置的橫向加速度之差得到；即由(X1, Y1, Z1)、(X2, y2, Z2)兩點(diǎn)的橫向加速度組合減生成，此時(shí)滿足X2= Xl、Z2古Z1(即處于同一縱向截面且高度不同，如圖11所示)，對(duì)應(yīng)組合加速度義V = ?., I — β.ν2 = V — Z1? + — (y — H- X2/) = (Z2 — Z1 )?，此處相對(duì)高差 Z2-Z1 可由測(cè)量得到。
[0072]滾擺組合加速度信號(hào)的獲取(三)
[0073]由(Xi，yi，Zi)點(diǎn)垂向加速度的表達(dá)式a = + I a-xj可以得知:要
想得到與滾擺振動(dòng)形態(tài)(由?獨(dú)立表征)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)的加速度信號(hào)，可以由軌道車輛部件不同橫向位置、相同縱向位置的垂向加速度之差得到；即由(υ，Ζι)、(χ2, y2, Z2)兩點(diǎn)的垂向加速度組合減生成，此時(shí)滿足X2 = X1、y2古yi (即處于同一縱向截面且橫向位置不同)，對(duì)應(yīng)組合加速度
acz = azl - a:2 = ζ + y, α -.r, - (ζ + ν2? - χ2β) = (ν, -.)，2)? ;考慮到實(shí)際加速度布置，推薦由兩個(gè)關(guān)于橫向中截面(XOZ平面)對(duì)稱位置(如圖12所示)的垂向加速度之差除二得到，此時(shí)有= -Υι> X2 = Xi> Z2 = Z1,組合加速度為Otz = I ?此處坐標(biāo)Y1可由測(cè)量得到。
[0074]軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的最小實(shí)現(xiàn)
[0075]綜合以上獨(dú)立沉浮、點(diǎn)頭、搖頭、滾擺組合加速度的獲取方法，可以得到典型軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的最小實(shí)現(xiàn)，即采用5個(gè)加速度信號(hào)得到純化的沉浮、點(diǎn)頭、搖頭、滾擺(包括上心滾擺和下心滾擺)四類、5種振動(dòng)形態(tài)。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的最小實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)在安裝基準(zhǔn)高度、橫向中截面上布置關(guān)于Z軸對(duì)稱的2個(gè)垂向和2個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)，以及在安裝基準(zhǔn)高度、相同縱向、不同橫向坐標(biāo)的位置布置I個(gè)垂向測(cè)點(diǎn)來(lái)實(shí)施(如圖13所示)，該布置適用于各類軌道車輛的車體。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的最小實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)在安裝基準(zhǔn)高度布置關(guān)于Z軸及YOZ平面對(duì)稱的3個(gè)垂向測(cè)點(diǎn)，以及在安裝基準(zhǔn)高度布置關(guān)于Z軸對(duì)稱的2個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)來(lái)實(shí)施(如圖14所示)，該布置適用于各類軌道車輛的車體及構(gòu)架。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的最小實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)在安裝基準(zhǔn)高度布置關(guān) 于Z軸及YOZ平面對(duì)稱的3個(gè)垂向測(cè)點(diǎn)，以及在安裝基準(zhǔn)高度布置關(guān)于YOZ平面對(duì)稱的2個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)來(lái)實(shí)施(如圖15所示)，該布置適用于各類軌道車輛的車體及構(gòu)架。
[0079]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的最小實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)在安裝基準(zhǔn)高度、縱向中截面上布置關(guān)于Z軸對(duì)稱的2個(gè)垂向測(cè)點(diǎn)和I個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)，以及在安裝基準(zhǔn)高度、相同橫向、不同縱向位置布置I個(gè)垂向和I個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)來(lái)實(shí)施(如圖16所示)，該布置適用于各類軌道車輛的車體及構(gòu)架。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的最小實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)在安裝基準(zhǔn)高度、橫向中截面上布置關(guān)于Z軸對(duì)稱的2個(gè)垂向和2個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)，以及在縱向中截面其他高度上布置I個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)來(lái)實(shí)施(如圖17所示)，該布置適用于貨車的車體。
[0081]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的最小實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)在安裝基準(zhǔn)高度、橫向中截面上布置關(guān)于Z軸對(duì)稱的2個(gè)垂向和2個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)，以及在與其中一點(diǎn)在同一縱向截面、不同高度上布置I個(gè)橫向測(cè)點(diǎn)來(lái)實(shí)施(如圖18所示)，該布置適用于貨車的車體。
[0082]顯然，根據(jù)本專利的方法還可以得到其他軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的最小實(shí)現(xiàn)，此處不再列舉。
[0083]實(shí)施例二
[0084]本實(shí)施例是對(duì)某高速檢測(cè)列車車體垂向振動(dòng)特性進(jìn)行的分析，得到車輛垂向振動(dòng)的主要振動(dòng)形態(tài)的頻率參數(shù)以及主要振動(dòng)形態(tài)間的相位等關(guān)系，為該高速檢測(cè)列車最終參數(shù)的確定提供依據(jù)。
[0085]圖1為本發(fā)明提供的一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法流程示意圖，對(duì)照流程圖。該方法包括如下步驟:
[0086]步驟a:獲取軌道車輛加速度響應(yīng)信號(hào)、對(duì)應(yīng)的速度信號(hào)及加速度測(cè)點(diǎn)相對(duì)車輛部件的位置信息。
[0087]在本實(shí)施例中由于僅需要對(duì)該高速車輛車體垂向振動(dòng)進(jìn)行的分析。因此，在車體的合適位置安裝了垂向加速度傳感器，傳感器在車輛前、后轉(zhuǎn)向架中心上方的車體對(duì)應(yīng)位置對(duì)稱布置如圖5，獲取了該列車運(yùn)行時(shí)的2個(gè)車體加速度響應(yīng)信號(hào)及對(duì)應(yīng)速度(通過(guò)速度傳感器)的數(shù)字信號(hào)，兩加速度測(cè)點(diǎn)間距為18m，采樣頻率為1000Hz。
[0088]步驟b:對(duì)獲取的加速度信號(hào)進(jìn)行線性組合，生成組合加速度信號(hào)。
[0089]根據(jù)實(shí)施例一中的方法，對(duì)步驟a中獲取的兩個(gè)垂向加速度響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行組合加后除以2，獲得純化的車輛沉浮振型加速度信號(hào)；對(duì)步驟a中獲取的兩個(gè)垂向加速度信號(hào)進(jìn)行組合減后除以2，獲得純化的車輛點(diǎn)頭振型加速度信號(hào)。
[0090]步驟c:采用速度一頻域方法對(duì)原始及組合加速度信號(hào)進(jìn)行分析。
[0091]采用速度一頻域方法對(duì)步驟a中獲取的前后轉(zhuǎn)向架位置車體垂向加速度、步驟b中組合得到的車體沉浮及點(diǎn)頭加速度信號(hào)進(jìn)行分析。采用的速度間隔為10km/h、周期圖對(duì)應(yīng)的樣本長(zhǎng)度為8s、最小樣本數(shù)為8、采用三維幅值譜表示。
[0092]步驟d:根據(jù)速度一頻域方法的結(jié)果結(jié)合加速度測(cè)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，計(jì)算、確定軌道車輛振動(dòng)形態(tài)。
[0093]本發(fā)明實(shí)施例的三維速度一頻譜圖中，X軸代表分析頻率，由于考慮的是車體的剛體振動(dòng)形態(tài)，取顯示頻率上限為4Hz，y軸代表速度，ζ軸代表頻譜。
[0094]在本實(shí)施例中，根據(jù)該步驟c可以得到如下結(jié)果:前轉(zhuǎn)向架上方車體(車體I位)、后轉(zhuǎn)向架上方車體(車體2位)垂向振動(dòng)三維速度一頻譜圖(圖19a)及其不隨速度變化的局部峰值(圖1%);車體沉浮、車體點(diǎn)頭振動(dòng)形態(tài)三維速度一頻譜圖(圖20a)及其不隨速度變化的局部峰值(圖20b);車體沉浮、車體點(diǎn)頭振動(dòng)形態(tài)相位關(guān)系圖(圖21)。
[0095]圖19是速度一頻域方法對(duì)實(shí)測(cè)加速度的直接結(jié)果，可以看到車體2位垂向加速度大于車輛I位加速度，其主頻基本不變且隨速度升高略有降低，車體I位約為1.22Hz、車體2位約為1.10Hz。但是，從圖19中無(wú)法分辨振動(dòng)是沉浮還是點(diǎn)頭。
[0096]圖20是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例對(duì)車輛振動(dòng)形態(tài)進(jìn)行純化后，采用速度一頻域方法處理的結(jié)果，可以看到車體沉浮和車體點(diǎn)頭的主頻均為IHz左右，車體沉浮為0.98Hz、車體點(diǎn)頭為1.10Hz，在速度較低時(shí)點(diǎn)頭振動(dòng)相對(duì)較大，隨著速度的升高，車體沉浮占主要成分，這也很好解釋了圖19中車體1、2位垂向加速度主頻隨速度升高略有降低的現(xiàn)象。
[0097]圖21給出了車體沉浮與點(diǎn)頭的相位關(guān)系，可以看到在IHz左右，車體沉浮及點(diǎn)頭的相位關(guān)系穩(wěn)定，約為0.32 η弧度。
[0098]相對(duì)直接利用實(shí)測(cè)加速度的方法，本實(shí)施例的結(jié)果直接明確到具體的車輛振動(dòng)形態(tài)、提高了頻率分辨能力、明確了不同振型間的相對(duì)關(guān)系，能夠更好地服務(wù)于工程實(shí)踐。
[0099]實(shí)施例三
[0100]實(shí)施例三是分析某城際動(dòng)車組車體的橫向振動(dòng)形態(tài)，在分析車體搖頭、滾擺振動(dòng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定上、下心滾擺的擺心位置。該實(shí)施例中步驟a-步驟d的過(guò)程與實(shí)施例二中相類似，傳感器布置如圖13，側(cè)邊垂向傳感器位置距中線距離1.38m，，采樣頻率為1000Hz，本實(shí)施例分析搖頭及滾擺振動(dòng)形態(tài)。
[0101]在本實(shí)施例中，根據(jù)步驟c對(duì)組合加速度可以得到如下結(jié)果:車體搖頭(參見(jiàn)搖頭組合加速度信號(hào)的獲取部分內(nèi)容及圖6)、車體滾擺I (參見(jiàn)滾擺組合加速度信號(hào)的獲取部分內(nèi)容及圖9)以及車體滾擺2 (參見(jiàn)滾擺組合加速度信號(hào)的獲取3部分內(nèi)容及圖12、圖13)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)形態(tài)三維速度一頻譜圖(圖22a)及其不隨速度變化的局部峰值(圖22b)。[0102]由圖22可以看到，通過(guò)加速度純化，已經(jīng)有效區(qū)分了車輛的搖頭及滾擺振動(dòng)，由相關(guān)專業(yè)知識(shí)也可以確定0.488Hz處的峰值對(duì)應(yīng)下心滾擺、1.343Hz處的峰值對(duì)應(yīng)上心滾擺，本實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明如何直接提取上小心滾擺對(duì)應(yīng)的幾何中心位置，直接確認(rèn)上小心滾擺。
[0103]圖23示意了確定上小心滾擺幾何中心的方法，其中滾擺I指由橫向加速度和除2得到的表征滾擺的純化信號(hào)、滾擺2指由垂向加速度差得到的標(biāo)準(zhǔn)滾擺的純化信號(hào)、側(cè)面垂向加速度到車體中心線的橫向距離為dv、上心或下心滾擺的幾何中心Oi距安裝基準(zhǔn)面(地板面)高度為Φ。顯然對(duì)于上心或下心滾擺，滾擺2信號(hào)到滾擺I信號(hào)間的傳遞Hi等于CliMv，這樣由速度一頻域方法中的速度一傳遞圖及其在上小心滾擺頻率處的數(shù)值即可得到滾擺相對(duì)于安裝基準(zhǔn)面的幾何位置Cli = HiXc^
[0104]由圖24滾擺2到滾擺I的名義傳遞及識(shí)別結(jié)果圖，可以得到:0.488Hz處的峰值傳遞為3.54，檢查相位約為弧度(180度)，即Hi = -3.54、dv = 1.38m，對(duì)應(yīng)中心位置為地板面以下4.89m,為下心滾擺；1.343Hz處峰值傳遞為1.58，檢查相位約為O弧度(O度)，即Hi = 1.58、dv = 1.38m，對(duì)應(yīng)中心位置為地板面以上2.18m，為上心滾擺；從而對(duì)該動(dòng)車組的滾擺振動(dòng)形態(tài)進(jìn)行了全面的揭示。
[0105]實(shí)施例四
[0106]實(shí)施例一、二、三針對(duì)某一個(gè)軌道車輛大部件進(jìn)行分析，本實(shí)施例對(duì)多個(gè)車輛大部件進(jìn)行了分析。本實(shí)施例用來(lái)分析某高速動(dòng)車組橫向異常振動(dòng)、關(guān)鍵部件一抗蛇形減振器參數(shù)配置對(duì)車輛橫向性能的影響、確定合理的車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型、得到改進(jìn)方向，包括如下步驟: [0107]1、對(duì)高速動(dòng)車組的多種抗蛇形減震器匹配方案進(jìn)行步驟a到步驟d的處理；
[0108]步驟a:獲取軌道車輛加速度響應(yīng)信號(hào)、對(duì)應(yīng)的速度信號(hào)及加速度測(cè)點(diǎn)相對(duì)車輛部件的位置信息。
[0109]在本實(shí)施例中由于需要進(jìn)行全面分析，故在車體上布置5個(gè)加速度傳感器如圖13，在前后轉(zhuǎn)向架各布置5個(gè)傳感器如圖16，獲取了該列車運(yùn)行時(shí)的15個(gè)加速度響應(yīng)信號(hào)及對(duì)應(yīng)速度(通過(guò)速度傳感器)的數(shù)字信號(hào)及幾何位置。
[0110]步驟b:對(duì)獲取的加速度信號(hào)進(jìn)行線性組合，生成組合加速度信號(hào)。
[0111]類似實(shí)施例二及實(shí)施例三，獲得了車體及轉(zhuǎn)向架的純化沉浮、點(diǎn)頭、搖頭及滾擺加速度信號(hào)。由于要分析橫向異常振動(dòng)，本實(shí)施例進(jìn)一步獲取了:前后轉(zhuǎn)向架搖頭對(duì)稱分量、反對(duì)稱分量；前后轉(zhuǎn)向架滾擺對(duì)稱分量、反對(duì)稱分量；前后轉(zhuǎn)向架某類組合加速度間的對(duì)稱分量，由前后轉(zhuǎn)向架該類組合加速度之和除二得到；前后轉(zhuǎn)向架某類組合加速度間的反對(duì)稱分量，由前后轉(zhuǎn)向架該類組合加速度之差除二得到。
[0112]步驟C:采用速度一頻域方法對(duì)原始及組合加速度信號(hào)進(jìn)行分析。
[0113]采用專利ZL200910243101.0《軌道車輛加速度響應(yīng)分析的方法及裝置》的速度一頻域方法對(duì)步驟a中獲取的車體、轉(zhuǎn)向架信號(hào)以及步驟b中組合得到的各類組合信號(hào)進(jìn)行分析。采用的速度間隔為10km/h、周期圖對(duì)應(yīng)的樣本長(zhǎng)度為8s、最小樣本數(shù)為8、采用三維幅值譜表示。
[0114]步驟d:根據(jù)速度-頻域方法的結(jié)果結(jié)合加速度測(cè)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，計(jì)算、確定軌道車輛振動(dòng)形態(tài)。[0115]2、對(duì)比橫向振動(dòng)正常與橫向振動(dòng)異常時(shí)步驟I的分析結(jié)果；
[0116]發(fā)現(xiàn)該高速動(dòng)車組抗蛇形減振器節(jié)點(diǎn)剛度加大時(shí)，發(fā)生橫向異常振動(dòng)，主要表現(xiàn)在構(gòu)架與車體同相位的搖頭顯著增加。
[0117]3、采用車輛橫向振動(dòng)簡(jiǎn)化模型確認(rèn)參數(shù)如何變化才能導(dǎo)致2中的結(jié)果；
[0118]采用圖25所示的車輛橫向振動(dòng)簡(jiǎn)化模型，確認(rèn)了只有當(dāng)抗蛇形減振器動(dòng)態(tài)剛度隨節(jié)點(diǎn)剛度增加而增加時(shí)，才能導(dǎo)致2中的結(jié)果(如圖26)。
[0119]4、確認(rèn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算采用的抗蛇形減振器模型；
[0120]傳統(tǒng)減振器模型(如圖27)無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)剛度隨節(jié)點(diǎn)剛度增加而增加等特性，采用具有附加剛度的抗蛇形減振器模型(如圖28)可以實(shí)現(xiàn)3中的結(jié)果。
[0121]5、采用詳細(xì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算分析。
[0122]在4的基礎(chǔ)上，采用詳細(xì)動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算得到了與試驗(yàn)一致的結(jié)果，分析了該型動(dòng)車組橫向振動(dòng)異常的原因是由于抗蛇形減振器的結(jié)構(gòu)或安裝導(dǎo)致了綜合剛度的增加，為該動(dòng)車組的改進(jìn)提供了依據(jù)。
[0123]本發(fā)明實(shí)施例的一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法，清晰、有效地得到關(guān)鍵部件不同參數(shù)對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響，有效確認(rèn)了關(guān)鍵部件的動(dòng)力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了仿真與試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)一，具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。
[0124]實(shí)施例五
[0125]如圖29為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括:加速度、速度及加速度位置獲取單元110、加速度組合單元120、速度一頻域分析單元130、振動(dòng)形態(tài)分析單元140。
[0126]加速度、速度及加速度位置獲取單元110用于獲取軌道車輛加速度響應(yīng)信號(hào)、對(duì)應(yīng)的速度信號(hào)及加速度測(cè)點(diǎn)相對(duì)車輛部件的位置信息。在具體實(shí)現(xiàn)中，該單元可以利用加速度傳感器、速度傳感器、量尺等加以實(shí)現(xiàn)。
[0127]加速度組合單元120用于根據(jù)軌道車輛振動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)所述加速度響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行線性組合，生成純化的組合加速度信號(hào)。
[0128]速度一頻域分析單元130用于根據(jù)速度一頻域方法獲得加速度響應(yīng)信號(hào)及組合加速度信號(hào)的速度一頻域分析結(jié)果。
[0129]振動(dòng)形態(tài)分析單元140用于將所述加速度響應(yīng)信號(hào)、組合加速度信號(hào)的速度一頻域分析結(jié)果以及加速度位置信息綜合，分析得到軌道車輛振動(dòng)形態(tài)以及輸入影響因素。
[0130]本發(fā)明實(shí)施例的一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的裝置，能夠清晰、有效地得到軌道車輛振動(dòng)形態(tài)以及評(píng)估輸入影響，能夠直接明確系統(tǒng)頻率對(duì)應(yīng)的振動(dòng)形態(tài)、明確振動(dòng)形態(tài)對(duì)應(yīng)的瞬心位置、振動(dòng)形態(tài)的相對(duì)大小、不同車輛部件間振動(dòng)關(guān)系等，且算法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易；本發(fā)明實(shí)施例對(duì)軌道車輛特別是高速軌道車輛的試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)、檢修以及特性優(yōu)化等具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。該方法的實(shí)現(xiàn)將更加有效地構(gòu)建軌道車輛動(dòng)力學(xué)理論與實(shí)踐間的關(guān)聯(lián)，對(duì)軌道車輛特別是對(duì)高速鐵路車輛試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)、檢修及特性優(yōu)化具有重要意義。
[0131]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體(Read-On Iy Memory, ROM)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(Random AccessMemory, RAM)等。
[0132]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的方法，包括: a.獲取軌道車輛加速度響應(yīng)信號(hào)、對(duì)應(yīng)的速度信號(hào)及加速度測(cè)點(diǎn)相對(duì)車輛部件的位置信息； b.對(duì)獲取的加速度信號(hào)進(jìn)行線性組合，生成組合加速度信號(hào)； c.采用速度一頻域方法對(duì)原始及組合加速度信號(hào)進(jìn)行分析；以及 d.根據(jù)速度一頻域方法的結(jié)果，結(jié)合加速度測(cè)點(diǎn)位置信息，計(jì)算、確定軌道車輛振動(dòng)形態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述組合加速度信號(hào)包含軌道車輛部件沉浮組合加速度信號(hào)、點(diǎn)頭組合加速度信號(hào)、搖頭組合加速度信號(hào)、滾擺組合加速度信號(hào)的全部或某一子集; 其中，所述沉浮組合加速度信號(hào)，與沉浮振動(dòng)形態(tài)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)，由軌道車輛部件不同縱向、橫向位置的垂向加速度線性組合得到； 其中，所述點(diǎn)頭組合加速度信號(hào)，與點(diǎn)頭振動(dòng)形態(tài)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)，由軌道車輛部件不同縱向位置的垂向加速度線性組合得到； 其中，所述搖頭組合加速度信號(hào)，與搖頭振動(dòng)形態(tài)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)，由軌道車輛部件相同垂向高度、不同縱向位置的橫向加速度線性組合得到；以及 其中，所述滾擺組合加速度信號(hào)，與滾擺振動(dòng)形態(tài)成正比且與其它車輛振動(dòng)形態(tài)基本無(wú)關(guān)，由軌道車輛部件不同縱向位置的橫向加速度線性組合得到，或者，由軌道車輛部件不同垂向高度、相同縱向位置的橫向加速度線性組合得到，或者由軌道車輛部件相同縱向位置、不同橫向位置的垂向加速度線性組合得到。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述沉浮組合加速度信號(hào)是由兩個(gè)關(guān)于垂向中軸線對(duì)稱位置的垂向加速度之和除二得到，或者由軌道車輛部件垂向中軸線上點(diǎn)的垂向加速度直接得到。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述點(diǎn)頭組合加速度信號(hào)是由兩個(gè)關(guān)于縱向中截面對(duì)稱位置的垂向加速度之差除二得到，或者由兩個(gè)關(guān)于縱向中截面對(duì)稱且位于橫向中截面的垂向加速度之差除二得到。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述搖頭組合加速度信號(hào)是由兩個(gè)關(guān)于縱向中截面對(duì)稱位置的橫向加速度之差除二得到，或者由兩個(gè)關(guān)于垂向中軸線對(duì)稱位置的橫向加速度之差除二得到。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述滾擺加速度信號(hào)是由兩個(gè)相同垂向高度、縱向?qū)ΨQ位置的橫向加速度之和除二得到，或者由縱向中截面上點(diǎn)的橫向加速度直接得到，或者由軌道車輛部件不同垂向高度、相同縱向位置的橫向加速度之差得到，或者由軌道車輛部件相同縱向位置、不同橫向位置的垂向加速度之差得到。
7.如權(quán)利要求1、2所述的方法，其中，所述組合加速度信號(hào)還包括軌道車輛兩個(gè)對(duì)稱部件間同一類組合加速度信號(hào)間的線性組合。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述軌道車輛兩個(gè)對(duì)稱部件間同一類組合加速度信號(hào)間的線性組合，包括:兩個(gè)對(duì)稱部件的某類組合加速度間的對(duì)稱分量，為兩部件某類組合加速度之和除二；以及兩個(gè)對(duì)稱部件的某類組合加速度間的反對(duì)稱分量，為兩部件某類組合加速度之差除二。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)速度一頻域方法的結(jié)果確定軌道車輛振動(dòng)形態(tài)，包括軌道車輛部件振動(dòng)形態(tài)的頻率。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)速度一頻域方法的結(jié)果，結(jié)合加速度測(cè)點(diǎn)位置信息，確定軌道車輛振動(dòng)形態(tài)，包括軌道車輛部件滾擺的中心位置。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)速度一頻域方法的結(jié)果確定軌道車輛振動(dòng)形態(tài)，包括同一軌道車輛部件不同振動(dòng)形態(tài)間的相對(duì)大小及相位。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)速度一頻域方法的結(jié)果確定軌道車輛振動(dòng)形態(tài)，包括不同軌道車輛部件相同振動(dòng)形態(tài)間的相對(duì)大小及相位。
13.—種軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析的裝置，包括: 加速度、速度及測(cè)點(diǎn)位置獲取單元，用于獲取軌道車輛加速度響應(yīng)信號(hào)、對(duì)應(yīng)的速度信息以及加速度測(cè)點(diǎn)的幾何位置信息； 組合單元，用于根據(jù)加速度測(cè)點(diǎn)位置以及分析需要對(duì)所述加速度響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行線性； 速度一頻域分析單元，用于根據(jù)速度一頻域方法對(duì)獲得加速度響應(yīng)信號(hào)以及組合加速度信號(hào)進(jìn)行速度一頻域分析； 軌道車輛振動(dòng)形態(tài)分析單元，用于根據(jù)速度一頻域分析單元以及加速度、速度及測(cè)點(diǎn)位置獲取單元的結(jié)果，得到軌道車輛振動(dòng)形態(tài)。
【文檔編號(hào)】G01M17/08GK103926091SQ201410183285
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】曾宇清, 文彬, 于衛(wèi)東, 倪純雙, 陳政南, 王新銳, 劉秀波, 王衛(wèi)東 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所, 北京縱橫機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)公司