[发明专利]一种基于庞加莱映射分析的列车稳定性评估方法及系统

权利要求书

1.一种基于庞加莱映射分析的列车稳定性评估方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1、在列车转向架的一个轮对的左侧车轮安装振动传感器，采集得到在随体笛卡尔坐标系下各个轴向上的M个采样周期的左侧车轮的振动加速度信号序列，每一个采样周期的振动加速度信号序列为基于各个采样时间的振动加速度向量；

S2、在所述列车转向架的轮对的右侧车轮安装振动传感器，采集得到在随体笛卡尔坐标系下各个轴向上的M个采样周期的右侧车轮的振动加速度信号序列，每一个采样周期的振动加速度信号序列为基于各个采样时间的振动加速度向量；

S3、预设z轴方向上的振动加速度参考值，以及预设一基准偏差值，遍历左侧车轮的第一个采样周期的振动加速度信号序列，若任一采样时间对应的z轴方向的振动加速度与所述振动加速度参考值的偏差值小于等于所述基准偏差值，记录该采样时间所对应的x轴方向上的加速度和y轴方向上的加速度，将记录的所有的x轴方向上的加速度作为横坐标轴，所有的y轴方向上的加速度作为竖坐标轴，构建得到第一个采样周期的左侧车轮的振动状态在振动加速度参考值相位的庞加莱映射；

S4、遍历右侧车轮的第一个采样周期的振动加速度信号序列，当任一采样时间对应的z轴方向的振动加速度与所述振动加速度参考值的偏差值小于等于所述基准偏差值时，记录该采样时间所对应的x轴方向上的加速度和y轴方向上的加速度，将记录的所有的x轴方向上的加速度作为横坐标轴，所有的y轴方向上的加速度作为竖坐标轴，构建得到第一个采样周期的右侧车轮的振动状态在振动加速度参考值相位的庞加莱映射；

S5、以第一个采样周期的左侧车轮的庞加莱映射上的每一个点为圆心，基准偏差值的一半为半径，在左侧车轮的庞加莱映射上得到多个圆形，以第一个采样周期的右侧车轮的庞加莱映射上的每一个点为圆心，基准偏差值的一半为半径，在右侧车轮的庞加莱映射上得到多个圆形，计算得到左侧车轮的庞加莱映射上和右侧车轮的庞加莱映射上对应的各个圆形的交集的面积值，记录为第一个采样周期所对应的由庞加莱映射所描述的左侧车轮和右侧车轮的运动差异性特征；

S6、重复执行步骤S3～S5，得到M个采样周期所对应的M个运动差异性特征，若任一个运动差异性特征小于等于预设的稳定度阈值，则判定列车处于平稳状态，否则判定列车处于非平稳状态。

2.如权利要求1所述的基于庞加莱映射分析的列车稳定性评估方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

构建随体笛卡尔坐标系，以列车行进方向为x轴的正方向，以列车垂直向上为y轴的正方向，沿着列车车轴向外为z轴的正方向。

3.如权利要求2所述的基于庞加莱映射分析的列车稳定性评估方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

获取第一个采样周期t₀～t_N内的x、y、z三个轴向上左侧车轮的振动加速度信号序列A_L为：

其中，a_Lxn为左侧车轮在t_n时刻x轴方向的振动加速度，a_Lyn为左侧车轮在t_n时刻y轴方向的振动加速度，a_Lzn为左侧车轮在t_n时刻z轴方向的振动加速度，t₀,t₁,…,t_n,…,t_N为振动传感器的采样时间点。

4.如权利要求3所述的基于庞加莱映射分析的列车稳定性评估方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

对于任意一个时间点t_n，该时间点t_n和下一个时间点t_n+1的间隔为：

其中，v_ref为列车运行的额定速度，f_ref为额定速度下的额定采样频率，v_n+1为列车在t_n+1时刻的实际运行速度，v_n为列车在时刻t_n的实际运行速度。