一种桥上轨道不平顺评估方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种轨道不平顺评估方法和装置，所述方法包括如下步骤：建立车辆

【技术实现步骤摘要】
一种桥上轨道不平顺评估方法和装置


[0001]本专利技术属于交通
，具体涉及一种桥上轨道不平顺的评估方法和装置。

技术介绍

[0002]随着轨检车的广泛应用，国内外铁路部门均采用轨道不平顺实测数据来保障高速铁路的安全运营、评估基础设施的状态、指导线路养护维修等，并且制定了相应的轨道不平顺评价方法与指标。
[0003]目前，各国现有规范中普遍采用基于距离域的指标和波长域的指标来描述和评价轨道不平顺。基于距离域的指标给出了轨道不平顺的定位和幅值信息，对不同波长范围或弦长下轨道不平顺幅值进行分级管理。基于距离域的指标主要包括：单元区段指标、局部极值。单元区段指标是根据轨道几何参数所有测点的检测值，计算单元区段长度内检测数据的标准差、平均偏差等来评判轨道平顺状态；局部极值是根据轨道各项几何参数检测数据中的极值大小，来评判轨道平顺状态；各国铁路根据距离域的评价指标颁布了相应的高速铁路轨道几何状态限值标准。由于我国高速铁路起步较晚，2008才正式开通第一条高速铁路，因此，我国高速铁路轨道不平顺管理限值还在试行期。各等级轨道不平顺管理值还需要经过大量的实际运营数据进行验证。基于距离域的指标可以提供轨道不平顺定位、幅值信息，但却不能提供波长或形状的信息，所以通常需要采用滤波器，将分析重点放在特定关键波长范围上以解决部分问题，但该方法并不准确，且也不常用。
[0004]基于波长域的指标，主要指轨道不平顺的功率谱(简称轨道谱)，功率谱用于描述平均功率谱在频率中的分布情况。上个世纪60年代起，发达国家开始对轨道不平顺功率谱进行拟合，英国、日本、德国、美国、法国等国家都相继拟合出了各自的轨道不平顺功率谱表达式。自我国第一条高速铁路开通以来，对轨道不平顺功率谱也开展了大量研究，根据动检车检测得到数据进行统计分析，提出了中国第一个高速铁路无砟轨道不平顺功率谱。轨道不平顺功率谱可以看出轨道不平顺的波长信息、幅值信息，但是，不能定位轨道不平顺的具体位置，导致轨道不平顺功率谱无法直接指导现场的养护维修。
[0005]根据车辆振动响应来评价轨道平顺状态越来越被各国学者重视。国际铁路联盟试验研究所(ORE)分别采用现场实测数据和动力学仿真结果，计算了轨道不平顺与车辆响应之间的传递函数，得到简单递归滤波器和非递归滤波器，并将之作为轨道不平顺的加权函数，实现了基于车辆振动特性的轨道几何参数的定量评价。目前国内外学者根据轨道不平顺与车辆响应之间的关系，提出了一些能反映车辆振动特性的轨道不平顺评价方法与指标。这些研究中往往采用与路基上相同的评价方法来评判桥梁上轨道的平顺状态，然而，运营实践表明在桥梁上会形成与其结构特点密切相关的轨道不平顺。因此，随着大量桥梁应用到高速铁路中，既有的轨道不平顺评价方法已不适应。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决上述任一问题，具体而言本专利技术提供一种轨道不平顺评估
方法，包括如下步骤：建立车辆
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轨道
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桥梁耦合模型；分析所述车辆
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轨道
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桥梁耦合系统的振动响应；计算桥上轨道高低不平顺的波长权重曲线；将桥上轨道高低不平顺根据权重曲线的空间频率范围划分为N个频带，并进行滤波；对各频带轨道不平顺求标准差，再赋予各频带中心频率对应的波长权重系数，最后通过求和得到桥上轨道加权质量指数(B
‑
TWQI)。
[0007]在一个实施方案中，所述建立车辆
‑
轨道
‑
桥梁耦合模型为通过限元分析软件ANSYS和多体动力学软件UM联合实现。
[0008]在一个实施方案中，在车辆
‑
轨道
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桥梁耦合模型建立后，还包括对建立的耦合模型进行验证的步骤。
[0009]根据权利要求1所述的轨道不平顺评估方法，其特征在于，所述分析所述车辆
‑
轨道
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桥梁耦合系统的振动响应包通过标准轨道谱离散傅里叶变换生成高低不平顺样本，作为耦合系统的激励进行动力学仿真分析。
[0010]在一个实施方案中，所述计算桥上轨道高低不平顺的波长权重曲线包括通过提取耦合系统的振动响应(车体的垂向振动加速度)，采用加速度的计权均方根来评价振动舒适性，并将时域转化为频域，得到桥上轨道不平顺的波长权重曲线。
[0011]在一个实施方案中，所述将桥上轨道高低不平顺根据权重曲线的空间频率范围划分为N个频带包括括根据轨道不平顺波长权重曲线中空间频率进行频带划分
……
。
[0012]在一个实施方案中，所述滤波为设计相应频带范围的时域滤波器进行滤波。
[0013]在一个实施方案中，采用无限长单位脉冲响应IIR数字滤波器。
[0014]本专利技术还提供一种轨道不平顺评估装置，所述装置包括耦合模型建立模块，用于建立车辆
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轨道
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桥梁耦合模型；
[0015]振动响应分析模块，用于分析所述车辆
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轨道
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桥梁耦合系统的振动响应；
[0016]波长权重曲线计算模块，用于计算桥上轨道高低不平顺的波长权重曲线；
[0017]空间频率频带划分模块，用于将桥上轨道高低不平顺根据权重曲线的空间频率范围划分为N个频带，并进行滤波；
[0018]轨道加权质量指数计算模块，用于对各频带轨道不平顺求标准差，再赋予各频带中心频率对应的波长权重系数，最后通过求和得到桥上轨道加权质量指数。
[0019]采用本专利技术的评估方法和装置，采用本专利技术的评估方法和装置，准确度高且能提升计算效率。
附图说明
[0020]图1为桥上轨道不平顺加权质量指数B
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TWQI计算流程。
[0021]图2为车辆
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轨道
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桥梁刚柔耦合模型。
[0022]图3为车辆模型验证时的计算结果。
[0023]图4为通过标准轨道谱离散傅里叶逆变换生成的三种不平顺样本。
[0024]图5为三种不平顺样本激励下心盘处车体的振动加速度。
[0025]图6为三种不平顺样本激励下的桥上轨道高低不平顺权重曲线。
[0026]图7为空间频率范围为0.21138～0.23171(1/m)的幅频特征曲线。
[0027]图8为左高低不平顺示意图；
[0028]图9为10个频带轨道不平顺波形分量图；
[0029]图10为11个区段对应标准差值图；
[0030]图11各频带中心频率对应的桥上轨道高低不平顺波长权重图；
[0031]图12舒适性权重系数计权标准差图；
[0032]图13为轨道高低不平顺加权质量指数图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。
[0034]如图1，本专利技术的轨道不平顺评估方法，包括如下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道不平顺评估方法，其特征在于，包括如下步骤建立车辆
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轨道
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桥梁耦合模型；分析所述车辆
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轨道
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桥梁耦合系统的振动响应；计算桥上轨道高低不平顺的波长权重曲线；将桥上轨道高低不平顺根据权重曲线的空间频率范围划分为N个频带，并进行滤波；对各频带轨道不平顺求标准差，再赋予各频带中心频率对应的波长权重系数，最后通过求和得到桥上轨道加权质量指数。2.根据权利要求1所述的轨道不平顺评估方法，其特征在于，所述建立车辆
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轨道
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桥梁耦合模型为通过限元分析软件ANSYS和多体动力学软件UM联合实现。3.根据权利要求1所述的轨道不平顺评估方法，其特征在于，在车辆
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轨道
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桥梁耦合模型建立后，还包括对建立的耦合模型进行验证的步骤。4.根据权利要求1所述的轨道不平顺评估方法，其特征在于，所述分析所述车辆
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轨道
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桥梁耦合系统的振动响应包通过标准轨道谱离散傅里叶变换生成高低不平顺样本，作为耦合系统的激励进行动力学仿真分析。5.根据权利要求1所述的轨道不平顺评估方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐金辉，许晨霄，冯青松，孙魁，程毅，马晓川，张斌，孙劲松，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：