[发明专利]一种基于运营列车振动响应预测轨道不平顺及其传感器优化配置的分析方法

权利要求书

1.一种基于运营列车振动响应预测轨道不平顺及其传感器优化配置的分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)构建车辆轨道桥梁桥耦合系统；其中，所述车辆轨道桥梁桥耦合系统包括检测列车和桥梁，检测列车上设有传感器；

2)建立车体运动方程，并计算车辆模型的质量矩阵M、刚度矩阵K和阻尼矩阵C；

3)利用Newmark-β法求解列车行驶的位移响应表达式、速度响应表达式和加速度响应表达式，作为振动输入响应；

4)采集检测列车在桥梁上行驶时的振动响应，作为振动输出响应，并建立系统输出响应方程；其中，所述振动响应包括位移响应、速度响应和加速度响应；

5)构建输入响应和输出响应方程的关系，获得车体系统的荷载矩阵P与输出响应Y关系的理论表达式；

6)利用Tikhonov正则化方法解决输出响应Y的病态问题，将步骤5)中获得的表达式引入正则化项，将不适定问题转化为适定问题；

7)得到荷载矩阵的正则化解，利用荷载与轨道不平顺关系计算出轨道不平顺。

2.根据权利要求1所述的一种基于运营列车振动响应预测轨道不平顺及其传感器优化配置的分析方法，其特征在于：在步骤1)所述车辆轨道桥梁桥耦合系统中，检测列车被简化为由一个车体和两个轮对组成的4个自由度车辆模型，车体包括转向架和车轮以上所有车体部件，检测列车的参数包括车体质量m_v、车体转动惯量I_v、车体转动角度θ_v、车体竖向位移y_v、前轮质量m₁、车体与前轮连接刚度K_s1、阻尼C_s1、前轮竖向位移y₁、前轮与轨道接触点横坐标x₁、前轮刚度K_t1、后轮质量m₂、车体与后轮连接刚度K_s2、阻尼C_s2、后轮竖向位移y₂、后轮与轨道接触点横坐标x₂、后轮刚度K_t2、列车行驶速度v、轮对间距S和描述车体质心位置的a₁与a₂。

3.根据权利要求1所述的一种基于运营列车振动响应预测轨道不平顺及其传感器优化配置的分析方法，其特征在于：步骤2)中建立的车体运动方程为：

式中：M、C、K分别为车辆结构体系的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，P(t)为结构上的外力向量，L为输入的映射矩阵，X(t)分别为车体体系的加速度、速度和位移向量；

其中：

M＝diag[m_v I_v m₁ m₂] (2)