[发明专利]轨道车辆振动形态分析的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及振动分析，尤其涉及一种轨道车辆振动形态分析的方法及装置。

背景技术

轨道车辆的振动特性分析是轨道车辆设计优化和运营维护的重要手段。现有技术中，轨道车辆的振动特性分析往往通过车辆动力学仿真计算以及车辆的室内振动或滚振试验来完成。但是，由于软件能力、模型参数、实验室激励特性及激励水平限制，仿真计算以及实验室试验的结果往往与车辆在线路上的实际运营情况存在差异。

这样，直接利用车辆动力学线路试验乃至车辆实际运营时的动力学监测数据进行车辆特性的分析成为广大铁路科研工作者长期努力的方向。轨道车辆在线路上的动力学响应同时取决于轨道车辆特性及车辆输入，二者是耦合的。因此，直接解耦并提取车辆特性非常困难。目前为止缺少有效的方法。例如，在航空航天等领域使用效果良好的振动模态分析方法，由于轨道车辆激励环境的复杂性，在轨道交通领域就未能取得有效运用。

专利号为ZL200910243101.0，发明名称为“轨道车辆加速度响应分析的方法及装置”的中国专利申请从工程的角度对该问题进行了分析，提出了速度—频域分析方法。该方法利用轨道车辆特性和车辆输入随速度具有不同的数值变化规律，通过识别轨道车辆加速度响应三维速度—频谱图和/或三维速度—名义传递图中不随速度变化的局部峰值和/或随速度线性变化的局部峰值，有效提取了轨道车辆特性及其输入(以下简称速度—频域方法)。但是，由于该方法针对直接测量得到的加速度信号，而这些直接测量得到的加速度信号往往反映了多种车辆振动形态的组合，这使得得到的系统频率往往不能直接明确到具体的振动形态。在系统频率比较密集的情况下，频率分辨能力不足。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种轨道车辆振动形态分析的方法及装置，能够利用车辆动力学线路试验乃至车辆实际运营时的车辆加速度响应，有效地进行轨道车辆振动形态特性分析及评估。

一方面，本发明实施例提出了一种轨道车辆振动形态分析的方法，该方法包括：a.获取轨道车辆加速度响应信号、对应的速度信号及加速度测点相对车辆部件的位置信息；b.对获取的加速度信号进行线性组合，生成组合加速度信号；c.采用速度—频域方法对原始及组合加速度信号进行分析；d.根据速度—频域方法的结果结合加速度测点位置数据，计算、确定轨道车辆振动形态。

另一方面，本发明实施例还提出了一种轨道车辆振动形态分析的装置，包括：加速度、速度及加速度位置获取单元，用于获取轨道车辆加速度响应信号、对应的速度信号及加速度测点相对车辆部件的位置信息；加速度组合单元，用于根据轨道车辆振动特点，对所述加速度响应信号进行线性组合，生成纯化的组合加速度信号；速度—频域分析单元，用于根据速度—频域方法获得加速度响应信号及组合加速度信号的速度—频域分析结果；振动形态分析单元，用于将所述加速度响应信号、组合加速度信号的速度—频域分析结果以及加速度位置信息综合，分析得到轨道车辆振动形态以及输入影响因素。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例的轨道车辆振动形态分析的方法及装置，能够清晰、有效地得到轨道车辆振动形态以及评估输入影响，能够直接明确系统频率对应的振动形态、明确振动形态对应的瞬心位置、振动形态的相对大小、不同车辆部件间振动关系等，且算法简单，实现容易；

本发明实施例对轨道车辆特别是高速轨道车辆的试验、监测、检修以及特性优化等具有很强的工程应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种轨道车辆振动形态分析的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的车辆大部件坐标系定义图；

图3为本发明实施例提供的沉浮组合加速度信号获取示意—垂向中轴线(Z轴)对称的两个垂向加速度组合加；

图4为本发明实施例提供的点头组合加速度获取示意1—纵向中轴面(YOZ平面)对称的两个垂向加速度组合减；

图5为本发明实施例提供的点头组合加速度获取示意2—纵向中轴面(YOZ平面)对称且位于横向中截面的两个垂向加速度组合减；

图6为本发明实施例提供的摇头组合加速度获取示意1—垂向中轴线(Z轴)对称的两个横向加速度组合减；