[发明专利]一种基于轨侧布置应变片采集数据反求车轮与钢轨间作用力的方法

权利要求书

1.一种基于轨侧布置应变片采集数据反求车轮与钢轨间作用力的方法，其特征在于，在轨道结构上布置应变片测量应变，所述方法包括以下步骤：

S1，基于单侧轨道结构有限元模型及标定时间的参考位置的垂向和横向单位力载荷向量，求解应变与作用力之间的关联矩阵；

S2，采用D-Optimal准则，获得轨道上需要布置应变片的最合理的位置、方向及数量；在S2中采用D-Optimal准则获得的位置中，除约束位置外，将有限元模型上所有位置的应变片作为初始应变片群，并从该初始应变片群中尝试所有不同应变片位置和方向的组合，让关联矩阵对应的行列式数值趋于最大化，即使得行列|ε^Tε|→max取最大值，从而获得8个最优化应变片位置及对应的贴片方向；

式中，其中；ε₁₁…ε₁₈代表位置A处横向单位载荷工况下从有限元计算结果中提取的8个测点的应变；ε₂₁…ε₂₈代表位置A处垂向单位载荷工况下从有限元计算结果中提取的8个测点的应变；ε₃₁…ε₃₈代表位置B处横向单位载荷工况下从有限元计算结果中提取的8个测点的应变；ε₄₁…ε₄₈代表位置B处垂向单位载荷工况下从有限元计算结果中提取的8个测点的应变；

S3，根据S2中确定的最合理的位置、方向及数量，以及标定时间的参考位置，分别在两条轨道上对称布置应变片，并实测作用力所产生的应变；分别在两条轨道上对称布置应变片包括：按照优化获得的应变片位置和方向在两侧轨道上进行贴片，并在选定的两个参考位置额外粘贴两个参考应变GA和GB，贴片方向选垂向；总共贴20个应变片，两侧轨道对称贴片，每侧轨道贴10个应变片，其中8个优化测点和2个选定点，待列车从轨道上通过以后，获得每个应变片实测的应变响应时间历程，每侧轨道上有8个时间里程上的应变分布，以两个参考应变GA和GB实测的最大应变来标定时间，获得该时刻8个应变结果，以另一侧轨道两个参考应变G′_A和G′_B实测的最大应变来标定时间，获得另一侧轨道上对应的8个应变结果；

S4，根据标定时间的参考位置的实测应变确定参考位置获得最大应变的时间，并将其标定为车辆一个转向架通过该参考位置的时间；

S5，结合关联矩阵，以及参考位置的应变矩阵，计算车辆一个转向架一个单侧的2个车轮与一条钢轨之间的作用力；

S6，重复S4与S5，获得该转向架另外一侧2个车轮与另外一条钢轨之间的作用力，从而获得车辆一个转向架上四个车轮分别作用到钢轨上的实际载荷；

S7，重复S4～S6，获得整列车其它车辆转向架车轮与钢轨之间的作用力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在S1中分别施加4个单位载荷，两个横向载荷和两个垂向载荷，获得应变矩阵；在单侧轨道选定的两个截面A和B的轮轨接触点处分别施加横向和垂向单位载荷，进行有限元静力学计算。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在S2中布置于每条轨道用于载荷反求的测点数量至少为8个。