[发明专利]一种基于钢轨轨底位移检测轮轨力的方法

权利要求书

1.一种基于钢轨轨底位移检测轮轨力的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：（1）在钢轨下方每相邻两个轨枕之间的中心处布设一个激光位移传感器，各所述激光位移传感器与数据采集设备连接；（2）将所述激光位移传感器与所述钢轨的轨底之间的距离设为初始值，记录列车通过时所述激光位移传感器的探头与所述钢轨轨底之间的距离变化量；（3）建立轨道计算模型，测量获取所述轨道计算模型的参数，提取t时刻的测点位移矩阵W(t)，计算t时刻的动力传递矩阵R(t)， 用正则化方法求解方程W(t)=R(t)F(t)，得到t时刻的轮轨力的矩阵F(t)。

2.根据权利要求1所述的一种基于钢轨轨底位移检测轮轨力的方法，其特征在于所述轨道计算模型的参数包括单位长度钢轨质量mr、钢轨弹性模量Er、钢轨水平惯性矩、轨道结构等效阻尼ct、轨道基础等效刚度kt，通过所述轨道计算模型的参数计算动力传递矩阵R(t)。

3.根据权利要求2所述的一种基于钢轨轨底位移检测轮轨力的方法，其特征在于所述激光位移传感器所在的位置为测点，将所述测点的位置设为_j，j为进行傅里叶变化后所述测点_j对应在波数域上的位置；代入t=0时刻需要测量的每个轮轨力到所述测点的距离α_（l），其中，l为需要反演的轮轨力的个数；将所述轨道参数用于计算所述动力传递矩阵R(t)得到所述测点_j和轮轨力α_（l）的动力传递算子r_jl(t)，所述动力传递算子r_jl(t)的计算公式为：

，

其中：

r_jl表示编号为j的所述测点与编号为的轮轨力所计算出的动力传递算子；

Δβ为离散傅里叶变换后每个测点之间的间隔；

N为离散傅里叶变换时的参数，N取2048；

J为进行傅里叶变化后所述测点_j对应在波数域上的位置；

i为进行傅里叶变化后轮轨力对应在波数域上的位置；

Er为钢轨弹性模量；

为钢轨水平惯性矩；

β_k为离散傅里叶变换后钢轨坐标在波数域上的表示；

mr为单位长度钢轨质量；

Ω为荷载激振频率，实际运算时Ω取为0；

v为列车运行时的速度；

ct为轨道结构等效阻尼；

kt为轨道基础等效刚度。

4.根据权利要求3所述的一种基于钢轨轨底位移检测轮轨力的方法，其特征在于t时刻多个所述测点_j和轮轨力α的动力传递矩阵R（t）为：，

其中：r_ML（t）为t时刻第M行第L列的动力传递矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种基于钢轨轨底位移检测轮轨力的方法，其特征在于建立所述测点的动态位移与轮轨力之间的关系对应的方程：W(t)=R(t)F(t)；

其中：

W(t)为t时刻的测点位移矩阵，；其中，w(x,t)为测点所在的位置x在t时刻的位移数值；

F(t)为t时刻的轮轨力的矩阵，；F(L,t) 为第L个轮轨力在t时刻的数值；

通过所述t时刻的动力传矩阵R(t)用正则化方法解方程组得到与测点位移W(t)对应的轮轨力F(t)。