本發(fā)明涉及軌道動(dòng)剛度測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鐵路線路是現(xiàn)代社會(huì)中很重要的交通工具，它的安全性與人民的生命息息相關(guān)，而作為鐵路線路的安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要組成部分，軌道的動(dòng)剛度指標(biāo)可以基本反映鐵路線路的安全性，其中，軌道一般由鋼軌、軌枕、扣件及道床等組成。

軌道動(dòng)剛度是用于表征動(dòng)態(tài)條件下鋼軌軌面受到的激振力與鋼軌軌面受到激振力后產(chǎn)生的形變之間的關(guān)系的一個(gè)重要參數(shù)，體現(xiàn)了軌道抵抗交變荷載的能力，也代表了軌道的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性，是影響列車的輪軌相互作用和列車運(yùn)行品質(zhì)的重要因素。

就目前而言，通常采用只能施加固定數(shù)值頻率的力的疲勞機(jī)對(duì)鋼軌施力，再通過力傳感器檢測(cè)施加的力，通過加速度傳感器檢測(cè)鋼軌在該力下的振動(dòng)加速度，從而得到整個(gè)軌道對(duì)應(yīng)的動(dòng)剛度的方式，對(duì)軌道的動(dòng)剛度進(jìn)行測(cè)試。但是這種測(cè)試方式的測(cè)量準(zhǔn)確度不高，只能測(cè)試到軌道在單一振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度，無(wú)法全面地對(duì)軌道在不同振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值進(jìn)行測(cè)量。因此，如何提供一種測(cè)量準(zhǔn)確度高，可全面地對(duì)軌道在不同振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值進(jìn)行測(cè)量的軌道動(dòng)剛度測(cè)試技術(shù)，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，是急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量準(zhǔn)確度高，可全面地對(duì)軌道在不同振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值進(jìn)行測(cè)量的軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法及系統(tǒng)。

就軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法而言，本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供一種軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法。所述軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法應(yīng)用于軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括激振設(shè)備、力傳感器、位移傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置及計(jì)算設(shè)備。所述方法包括：

所述激振設(shè)備在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)向鋼軌施加預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)的激振力，以使所述鋼軌發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)的位移；

所述數(shù)據(jù)采集裝置通過所述力傳感器和所述位移傳感器按照預(yù)設(shè)的采樣頻率分別對(duì)鋼軌上的力信號(hào)和位移信號(hào)進(jìn)行采集，得到對(duì)應(yīng)的力信號(hào)采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)；

所述計(jì)算設(shè)備對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置采集得到的處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系；

所述計(jì)算設(shè)備對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置采集得到的處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系；

所述計(jì)算設(shè)備根據(jù)鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系和鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，得到軌道的動(dòng)剛度與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，從而得到軌道在不同的振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值。

就軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)而言，本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供一種軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括激振設(shè)備、力傳感器、位移傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置及計(jì)算設(shè)備，其中：

所述激振設(shè)備，用于在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)向鋼軌施加預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)的激振力，以使所述鋼軌發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)的位移；

所述數(shù)據(jù)采集裝置，用于通過所述力傳感器和所述位移傳感器按照預(yù)設(shè)的采樣頻率分別對(duì)鋼軌上的力信號(hào)和位移信號(hào)進(jìn)行采集，得到對(duì)應(yīng)的力信號(hào)采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)；

所述計(jì)算設(shè)備，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置采集得到的處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系；

所述計(jì)算設(shè)備，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置采集得到的處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系；

所述計(jì)算設(shè)備，還用于根據(jù)鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系和鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，得到軌道的動(dòng)剛度與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，從而得到軌道在不同的振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法及系統(tǒng)具有以下有益效果：所述軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法及系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度高，可全面地對(duì)軌道在不同振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值進(jìn)行測(cè)量。具體地，所述方法通過激振設(shè)備在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)向鋼軌施加預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)的激振力，通過數(shù)據(jù)采集裝置按照預(yù)設(shè)的采樣頻率分別對(duì)鋼軌上的力信號(hào)和位移信號(hào)進(jìn)行采集，得到對(duì)應(yīng)的力信號(hào)采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)，并通過計(jì)算設(shè)備對(duì)處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)和位移信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分別得到鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系和鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，從而得到軌道的動(dòng)剛度與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道在不同的振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值的測(cè)量。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，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)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)的一種系統(tǒng)組成方框示意圖。

圖2為圖1中所示的激振設(shè)備的一種方框示意圖。

圖3為本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的應(yīng)用于圖1所示的軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)的軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法的一種流程示意圖。

圖4為圖3中步驟s230包括的子步驟的一種流程示意圖。

圖5為圖3中步驟s240包括的子步驟的一種流程示意圖。

圖標(biāo)：10-軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)；100-激振設(shè)備；110-力傳感器；120-位移傳感器；130-數(shù)據(jù)采集裝置；140-計(jì)算設(shè)備；150-電源；101-信號(hào)發(fā)生器；102-功率放大器；103-激振器。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，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)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(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。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“上”指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。在不沖突的情況下，下述的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，是本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)10的一種系統(tǒng)組成方框示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)10用于測(cè)試軌道在不同的振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值，以對(duì)當(dāng)前軌道的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，所述軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)10包括用于向軌道中的鋼軌施加不同振動(dòng)頻率的激振力的激振設(shè)備100、用于檢測(cè)鋼軌上的力信號(hào)的力傳感器110、用于檢測(cè)鋼軌上的位移信號(hào)的位移傳感器120、用于通過所述力傳感器110和位移傳感器120分別采集鋼軌上的力信號(hào)和位移信號(hào)的數(shù)據(jù)采集裝置130、用于為所述軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)10提供電能的電源150，及用于對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集到的力信號(hào)和位移信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到對(duì)應(yīng)的軌道在不同振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值的計(jì)算設(shè)備140。

在本實(shí)施例中，所述電源150分別與所述激振設(shè)備100、所述數(shù)據(jù)采集裝置130及所述計(jì)算設(shè)備140連接，以為所述激振設(shè)備100、所述數(shù)據(jù)采集裝置130及所述計(jì)算設(shè)備140提供電能。所述激振設(shè)備100接收所述電源150提供的電能后，向軌道中的鋼軌施加不同振動(dòng)頻率的激振力，使所述鋼軌發(fā)生振動(dòng)，并產(chǎn)生相應(yīng)的位移。所述數(shù)據(jù)采集裝置130分別與所述力傳感器110和所述位移傳感器120連接，所述數(shù)據(jù)采集裝置130接收所述電源150提供的電能后，通過所述力傳感器110和所述位移傳感器120分別對(duì)鋼軌上的力信號(hào)和位移信號(hào)進(jìn)行采集，得到相應(yīng)的力信號(hào)數(shù)據(jù)和位移信號(hào)數(shù)據(jù)。所述計(jì)算設(shè)備140接收所述電源150提供的電能后，對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集到的力信號(hào)數(shù)據(jù)和位移信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到軌道的動(dòng)剛度與振動(dòng)頻率之間的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，從而得到所述軌道在不同的振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述激振設(shè)備100，用于在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)向鋼軌施加預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)的激振力，以使所述鋼軌發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)的位移。

在本實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)時(shí)間為預(yù)先設(shè)置的所述激振設(shè)備100向鋼軌施加激振力的時(shí)間，所述預(yù)設(shè)激振頻率范圍為預(yù)先設(shè)置的所述激振設(shè)備100輸出的激振力所對(duì)應(yīng)的激振頻率的頻率范圍。在本實(shí)施例中，所述激振設(shè)備100輸出的激振力所對(duì)應(yīng)的激振頻率可以是一個(gè)固定的激振頻率值，比如1hz、4hz或8hz；也可以是在預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)以掃頻的形式進(jìn)行變化得到的頻率值，比如激振力對(duì)應(yīng)的激振頻率在激振頻率范圍為1hz～200hz內(nèi)以掃頻的方式進(jìn)行變化。具體的情況可根據(jù)需求進(jìn)行不同的設(shè)置。

具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D2，是圖1中所示的激振設(shè)備100的一種方框示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述激振設(shè)備100包括信號(hào)發(fā)生器101、功率放大器102及激振器103。

在本實(shí)施例中，所述信號(hào)發(fā)生器101與所述功率放大器102連接，以向所述功率放大器102輸出預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)。其中，所述檢測(cè)信號(hào)為所述信號(hào)發(fā)生器101產(chǎn)生的可使所述激振器103產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的激振頻率的激振力的正弦或余弦信號(hào)，所述激振力的激振頻率處于所述預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)。

在本實(shí)施例中，所述激振器103與所述功率放大器102連接，以接收所述信號(hào)發(fā)生器101輸出的檢測(cè)信號(hào)，并在所述功率放大器102的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)的激振力。在本實(shí)施例中，所述功率放大器102可在電流、電壓上對(duì)所述信號(hào)發(fā)生器101輸出的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大處理，并將放大處理后得到的檢測(cè)信號(hào)傳遞給所述激振器103，以驅(qū)動(dòng)所述激振器103產(chǎn)生激振頻率與所述檢測(cè)信號(hào)的頻率值相互對(duì)應(yīng)的激振力。

在本實(shí)施例中，所述力傳感器110與所述激振器103連接，以將所述激振器103產(chǎn)生的激振力傳遞給鋼軌，使得所述鋼軌在所述激振力的作用下發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)的位移。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集裝置130，用于通過所述力傳感器110和所述位移傳感器120按照預(yù)設(shè)的采樣頻率分別對(duì)鋼軌上的力信號(hào)和位移信號(hào)進(jìn)行采集，得到對(duì)應(yīng)的力信號(hào)采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)。

在本實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)的采樣頻率為預(yù)設(shè)的所述數(shù)據(jù)采集裝置130進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的頻率，所述力信號(hào)采樣點(diǎn)為所述數(shù)據(jù)采集裝置130按照預(yù)設(shè)的采樣頻率對(duì)鋼軌上的力信號(hào)進(jìn)行采樣得到的對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)據(jù)，所述位移信號(hào)采樣點(diǎn)為所述數(shù)據(jù)采集裝置130按照預(yù)設(shè)的采樣頻率對(duì)鋼軌上的位移信號(hào)進(jìn)行采樣得到的對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施例中，所述力傳感器110還用于檢測(cè)所述鋼軌上的力信號(hào)，所述位移傳感器120與所述鋼軌連接，以在所述鋼軌產(chǎn)生位移時(shí)，對(duì)所述鋼軌的位移信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。所述數(shù)據(jù)采集裝置130通過所述力傳感器110和所述位移傳感器120分別對(duì)所述鋼軌上的力信號(hào)和位移信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

具體地，所述數(shù)據(jù)采集裝置130以與預(yù)設(shè)的采樣頻率所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為間隔對(duì)所述鋼軌受到的激振力和所述鋼軌在所述激振力的作用下產(chǎn)生的位移進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，得到所述鋼軌上的力信號(hào)所對(duì)應(yīng)的力信號(hào)采樣點(diǎn)和所述鋼軌上的位移信號(hào)所對(duì)應(yīng)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140為一帶有處理器的計(jì)算機(jī)，所述處理器可能是一種具有信號(hào)處理能力的集成電路芯片，可以對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集到的鋼軌上的力信號(hào)和位移信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到軌道在不同的振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值。上述的處理器可以是通用處理器，包括中央處理器(centralprocessingunit，cpu)、網(wǎng)絡(luò)處理器(networkprocessor，np)等。還可以是數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)成可編程門陣列(fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。可以實(shí)現(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。其中，所述預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔為所述激振設(shè)備100向鋼軌施加激振力的時(shí)間中截取的一個(gè)時(shí)間片段。

在本實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140可對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的力信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行整理，并從所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的力信號(hào)采樣點(diǎn)挑選出可充分表明所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的力信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的力信號(hào)采樣點(diǎn)，其中，所述采樣時(shí)間為所述預(yù)設(shè)的采樣頻率所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。

在本實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系的方式包括：

截取所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的力信號(hào)采樣點(diǎn)在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)，并對(duì)截取到的力信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行處理，得到頻譜幅值精度更高的力信號(hào)采樣點(diǎn)，及相應(yīng)的力信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

通過頻域分析的方式對(duì)力信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行傅里葉變換，得到鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。

具體地，所述計(jì)算設(shè)備140可通過將設(shè)置有預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔的力窗加載在所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的力信號(hào)采樣點(diǎn)上，以截取所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的力信號(hào)采樣點(diǎn)在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)。通過對(duì)截取到的力信號(hào)采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的所述預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔中的采樣時(shí)間進(jìn)行周期延拓處理，得到頻譜幅值精度更高的力信號(hào)采樣點(diǎn)，及相應(yīng)的力信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。然后通過頻域分析的方式對(duì)力信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行傅里葉變換，得到鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系f(f)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。

與所述計(jì)算設(shè)備140對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的力信號(hào)采樣點(diǎn)的處理方式類似，所述計(jì)算設(shè)備140也可對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的位移信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行整理，并從所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的位移信號(hào)采樣點(diǎn)挑選出可充分表明所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的位移信號(hào)采樣點(diǎn)。

在本實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系的方式包括：

截取所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的位移信號(hào)采樣點(diǎn)在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)，及相應(yīng)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

對(duì)所述位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行趨勢(shì)項(xiàng)消除處理、平滑處理及濾波處理，得到精度更高的位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的關(guān)系；

通過頻域分析的方式對(duì)所述精度更高的位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的關(guān)系進(jìn)行傅里葉變換，得到鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。

具體地，所述計(jì)算設(shè)備140可將設(shè)置有預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔的指數(shù)窗加載在所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的位移信號(hào)采樣點(diǎn)上，以截取所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的位移信號(hào)采樣點(diǎn)在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)。對(duì)截取到的位移信號(hào)采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔中的采樣時(shí)間進(jìn)行周期延拓處理，得到相應(yīng)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。再相應(yīng)地對(duì)所述位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行趨勢(shì)項(xiàng)消除處理、平滑處理及濾波處理，得到精度更高的位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的關(guān)系。然后通過頻域分析的方式對(duì)所述精度更高的位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的關(guān)系進(jìn)行傅里葉變換，得到鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系z(mì)(f)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140，還用于根據(jù)鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系和鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，得到軌道的動(dòng)剛度與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，從而得到軌道在不同的振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值。

在本實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140通過將所述鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系和所述鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系進(jìn)行相除，得到所述軌道的動(dòng)剛度與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。具體的，可通過如下公式進(jìn)行表式：

其中，k(f)代表所述軌道的動(dòng)剛度與激振頻率f的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，f(f)代表所述激振設(shè)備100對(duì)鋼軌施加的激振力與激振頻率f的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，z(f)代表所述鋼軌在激振力的作用下發(fā)生振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的位移與激振頻率f的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。

可以理解的是，圖1所示的系統(tǒng)僅為軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)10的一種系統(tǒng)組成示意圖，所述軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)10還可包括比圖1中所示更多或者更少的組成設(shè)備，或者具有與圖1所示不同的設(shè)備配置。圖1中所示的各設(shè)備可以采用硬件、軟件或其組合實(shí)現(xiàn)。

請(qǐng)參照?qǐng)D3，是本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的應(yīng)用于圖1所示的軌道動(dòng)剛度測(cè)試系統(tǒng)10的軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法的一種流程示意圖。下面對(duì)圖3所示的軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法的具體流程和步驟進(jìn)行詳細(xì)闡述。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法以下步驟：

步驟s210，激振設(shè)備100在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)向鋼軌施加預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)的激振力，以使所述鋼軌發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)的位移。

在本實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)時(shí)間為預(yù)先設(shè)置的所述激振設(shè)備100向鋼軌施加激振力的時(shí)間，所述預(yù)設(shè)激振頻率范圍為預(yù)先設(shè)置的所述激振設(shè)備100輸出的激振力所對(duì)應(yīng)的激振頻率的頻率范圍。所述激振設(shè)備100可通過信號(hào)發(fā)生器101、功率放大器102及激振器103向所述鋼軌施加預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)的激振力。所述步驟s210由圖1中所示的激振設(shè)備100執(zhí)行，所述步驟s210的詳細(xì)描述可以參照上文中對(duì)所述激振設(shè)備100的具體描述。

步驟s220，數(shù)據(jù)采集裝置130通過力傳感器110和位移傳感器120按照預(yù)設(shè)的采樣頻率分別對(duì)鋼軌上的力信號(hào)和位移信號(hào)進(jìn)行采集，得到對(duì)應(yīng)的力信號(hào)采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)。

在本實(shí)施例中，所述力信號(hào)采樣點(diǎn)為所述數(shù)據(jù)采集裝置130按照預(yù)設(shè)的采樣頻率對(duì)鋼軌上的力信號(hào)進(jìn)行采樣得到的對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)據(jù)，所述位移信號(hào)采樣點(diǎn)為所述數(shù)據(jù)采集裝置130按照預(yù)設(shè)的采樣頻率對(duì)鋼軌上的位移信號(hào)進(jìn)行采樣得到的對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)據(jù)。所述步驟s220由圖1中所示的數(shù)據(jù)采集裝置130執(zhí)行，所述步驟s220的詳細(xì)描述可以參照上文中對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130的具體描述。

步驟s230，計(jì)算設(shè)備140對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。其中，所述預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔為所述激振設(shè)備100向鋼軌施加激振力的時(shí)間中截取的一個(gè)時(shí)間片段。

具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D4，是圖3中步驟s230包括的子步驟的一種流程示意圖，所述步驟s230可以包括：

子步驟s231，截取數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的力信號(hào)采樣點(diǎn)在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)，并對(duì)截取到的力信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行處理，得到頻譜幅值精度更高的力信號(hào)采樣點(diǎn)，及相應(yīng)的力信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中，所述采樣時(shí)間為預(yù)設(shè)的采樣頻率對(duì)應(yīng)的時(shí)間。

子步驟s232，通過頻域分析的方式對(duì)力信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行傅里葉變換，得到鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。

在本實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140可通過將設(shè)置有預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔的力窗加載在所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的力信號(hào)采樣點(diǎn)上，以截取所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的力信號(hào)采樣點(diǎn)在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)。所述步驟s230、子步驟s231及子步驟s232由圖1中所示的計(jì)算設(shè)備140執(zhí)行，所述步驟s230、子步驟s231及子步驟s232的詳細(xì)描述可以參照上文中對(duì)所述計(jì)算設(shè)備140的具體描述。

步驟s240，計(jì)算設(shè)備140對(duì)所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。

具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D5，是圖3中步驟s240包括的子步驟的一種流程示意圖，所述步驟s240可以包括：

子步驟s241，截取所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的位移信號(hào)采樣點(diǎn)在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)，及相應(yīng)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

子步驟s242，對(duì)所述位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行趨勢(shì)項(xiàng)消除處理、平滑處理及濾波處理，得到精度更高的位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的關(guān)系；

子步驟s243，通過頻域分析的方式對(duì)所述精度更高的位移信號(hào)采樣點(diǎn)與采樣時(shí)間之間的關(guān)系進(jìn)行傅里葉變換，得到鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。

在本實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140可通過將設(shè)置有預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔的指數(shù)窗加載在所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的位移信號(hào)采樣點(diǎn)上，以截取所述數(shù)據(jù)采集裝置130采集得到的位移信號(hào)采樣點(diǎn)在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)。所述步驟s240、子步驟s241、子步驟s242及子步驟s243由圖1中所示的計(jì)算設(shè)備140執(zhí)行，所述步驟s240、子步驟s241、子步驟s242及子步驟s243的詳細(xì)描述可以參照上文中對(duì)所述計(jì)算設(shè)備140的具體描述。

步驟s250，計(jì)算設(shè)備140根據(jù)鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系和鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，得到軌道的動(dòng)剛度與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，從而得到軌道在不同的振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值。

在本實(shí)施例中，所述計(jì)算設(shè)備140通過將所述鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系和所述鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系進(jìn)行相除，得到所述軌道的動(dòng)剛度與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系。

綜上所述，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法及系統(tǒng)中，所述軌道動(dòng)剛度測(cè)試方法及系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度高，可全面地對(duì)軌道在不同振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值進(jìn)行測(cè)量。具體地，所述方法通過激振設(shè)備在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)向鋼軌施加預(yù)設(shè)激振頻率范圍內(nèi)的激振力，通過數(shù)據(jù)采集裝置按照預(yù)設(shè)的采樣頻率分別對(duì)鋼軌上的力信號(hào)和位移信號(hào)進(jìn)行采集，得到對(duì)應(yīng)的力信號(hào)采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的位移信號(hào)采樣點(diǎn)，并通過計(jì)算設(shè)備對(duì)處于預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)的力信號(hào)采樣點(diǎn)和位移信號(hào)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分別得到鋼軌上的力信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系和鋼軌上的位移信號(hào)與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，從而得到軌道的動(dòng)剛度與激振頻率的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道在不同的振動(dòng)頻率下的動(dòng)剛度值的測(cè)量。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、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)。