轨道车辆加速度响应分析的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种轨道车辆加速度响应分析的方法和装置，该方法包括：ａ．获取轨道车辆加速度响应信号及其对应的速度信息；ｂ．根据速度对所述加速度信号进行分组；ｃ．根据周期图方法获得每个速度级对应的加速度响应信号的功率谱或者功率等效的幅值谱；ｄ．将步骤ｃ的结果用三维速度－频谱图进行表示；ｅ．识别所述三维速度－频谱图中不随速度变化的局部峰值和／或随速度线性变化的局部峰值。本发明专利技术实施例的轨道车辆加速度响应分析的方法及装置，能够全面、直观、有效地得到轨道车辆特性以及固定波长车辆输入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道车辆测试数据的分析方法，尤其涉及一种轨道车辆加速度响应分析的方法及装置。
技术介绍
轨道车辆的振动特性分析是轨道车辆设计优化、运营维护的重要手段，一般通过 车辆动力学仿真计算以及车辆的室内振动或滚振试验来完成。由于软件能力、模型参数、实 验室激励特性及激励水平限制，仿真计算以及实验室试验的结果往往与车辆在线路上的实 际运营情况有一定差异，有时还可能发生较大的偏差。 直接利用车辆动力学线路试验乃至车辆实际运营时的动力学监测数据进行车辆 特性的分析是广大铁路科研工作者长期研究的方向之一，由于轨道车辆在线路上的动力学 响应同时取决于轨道车辆特性及车辆输入，是耦合的，直接解耦、提取车辆特性显然是困难 的，此前世界各国均没有大的突破。 例如在中国，近年轨道车辆动力学试验测试能力大为提高，然而测试数据的分析 方法仍基于以试验数据的时域、参数化处理为主、辅以简单频域参数-平稳性指标的国标 GB5599-85《铁道轨道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》，对车辆特性的分析能力落后 于实践需求，需要完善。 与此同时，随着高速动车组在中国的大量开行，运用中发现越来越多的车辆动力 学实际问题与固定波长车辆输入有关，这些固定波长的车辆输入包含了车辆轮对不圆、偏 心带来的影响也包含了高速铁路特殊的轨道结构带来的影响，这些固定波长车辆输入迫切 需要评估。 但是，目前还没有一种方法可以直接利用车辆动力学线路试验乃至车辆实际运营时的动力学监测数据进行全面、有效的轨道车辆特性以及固定波长车辆输入评估。 由于车辆加速度响应获取比较容易，希望能够通过车辆加速度响应来达到以上目的，显然，该方法的实现将对轨道车辆特别是对高速轨道车辆试验、监测、检修及特性优化具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种轨道车辆加速度响应分析的方法及装置，能够 直接利用车辆动力学线路试验乃至车辆实际运营时的车辆加速度响应进行全面、直观、有 效的轨道车辆特性以及固定波长车辆输入的统计评估。 —方面，本专利技术实施例提出了一种轨道车辆加速度响应分析的方法，该方法包括 a.获取轨道车辆加速度响应信号及其对应的速度信息；b.根据速度对所述加速度信号进 行分组；c.根据周期图方法获得每个速度级对应的加速度响应信号的功率谱或者功率等 效的幅值谱；d.将步骤c的结果用三维速度_频谱图进行表示；e.识别所述三维速度_频 谱图中不随速度变化的局部峰值和/或随速度线性变化的局部峰值。 另一方面，本专利技术实施例还提出了一种轨道车辆加速度响应分析的装置，包括 加速度及速度获取单元，用于获取轨道车辆加速度响应信号及其对应的速度信息；分组单 元，用于根据速度对所述加速度信号进行分组；频谱计算单元，用于根据周期图方法获得每 个速度级对应的加速度响应信号的功率谱或者功率等效的幅值谱；三维显示单元，用于将 所述频谱计算单元的计算结果用三维速度_频谱图进行表示；识别单元，用于识别三维速 度_频谱图中不随速度变化的局部峰值和/或随速度线性变化的局部峰值。 本专利技术实施例的有益效果是 本专利技术实施例的轨道车辆加速度响应分析的方法及装置，能够全面、直观、有效地 得到轨道车辆特性以及感兴趣的固定波长车辆输入，只要原始信号频带足够宽，分析结果 就不会受后续滤波频率等的影响；本专利技术实施例不仅可以用于加速度信号的人工识别、定 性分析也可用于轨道车辆特性及输入的定量评估，且算法简单，实现容易；本专利技术实施例对 轨道车辆特别是高速轨道车辆的试验、监测、检修以及特性优化等具有很强的工程应用价 值。附图说明 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种轨道车辆加速度响应分析的方法流程示意图； 图2a_图2b分别为轮对垂向振动 局部峰值自动识别结果图； 图3a_图3b分别为架构垂向振动 局部峰值自动识别结果图； 图4a_图4b分别为车体垂向振动 局部峰值自动识别结果图； 图5a_图5b分别为轮对横向振动 局部峰值自动识别结果图； 图6a_图6b分别为架构横向振动 局部峰值自动识别结果图； 图7a_图7b分别为车体横向振动 局部峰值自动识别结果图； 图8为某空间域位移信号以相同时间采样频率在运行速度相差一倍的情况下得 到的位移输入功率谱对比图； 图9a-9d为本专利技术实施例提供的根据京津线上行轮对垂向加速度振动三维速 度_频谱图自动识别得到的周期输入结果图； 图10a-10b为本专利技术实施例提供的根据京津线上行轮对垂向加速度振动三维速 度_频谱图自动识别得到的周期输入波长的初值结果图； 图lla-lld为本专利技术实施例提供的根据京津线下行轮对垂向加速度振动三维速三维速度_频谱图及其对应的不随速度变化的 三维速度_频谱图及其对应的不随速度变化的 三维速度_频谱图及其对应的不随速度变化的 三维速度_频谱图及其对应的不随速度变化的 三维速度_频谱图及其对应的不随速度变化的 三维速度_频谱图及其对应的不随速度变化的7度_频谱图自动识别得到的周期输入结果图； 图12a-图12b为本专利技术实施例提供的根据京津线下行轮对垂向加速度振动三维 速度_频谱图自动识别得到的周期输入波长的初值结果图； 图13为本专利技术实施例提供的另一种轨道车辆加速度响应分析的方法流程示意 图； 图14a-图14c分别是本专利技术实施例提供的轮对-构架垂向名义传递的三维速 度_传递图、轮对_构架垂向名义传递的三维速度_传递图中不随速度变化的局部峰值识 别结果图以及全局数据名义传递图； 图15a-图15c分别是本实施例提供的轮对_构架横向名义传递的三维速度_传 递图、轮对_构架横向名义传递的三维速度_传递图中不随速度变化的局部峰值识别结果 以及全局数据名义传递图； 图16a-图16c分别为本专利技术实施例提供的轮对、构架、车体垂向振动三维速 度-频谱图中不随速度变化的局部峰值识别结果图； 图17a-图17c分别为本实施例提供的轮对_构架、构架_车体、轮对_车体垂向 振动三维速度-传递图中不随速度变化的局部峰值识别结果图； 图18a-图18c分别为本实施例提供的轮对、构架、车体横向振动三维速度_频谱 图中不随速度变化的局部峰值识别结果图； 图19a-图19c分别为本实施例提供的轮对_构架、构架_车体、轮对_车体横向振动三维速度-传递图中不随速度变化的局部峰值识别结果图； 图20a-图20c为本实施例提供的蛇行识别及评估图； 图21为本实施例提供的低频段轮对横向加速度三维速度_频谱图； 图22a_22c分别为本实施例提供的车体垂向加速度响应的三维速度_频谱、三维速度_最大频谱以及三维速度_频谱图中不随速度变化的局部峰值自动识别图； 图23为本专利技术实施例提供的一种轨道车辆加速度响应分析的装置结构示意图； 图24为本专利技术实施例提供的一种识别单元的结构示意图； 图25为本专利技术实施例提供的另一种识别单元的结构示意图； 图26为本专利技术实施例提供的一种波长区间设置模块的结构示意图； 图27为本专利技术实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道车辆加速度响应分析的方法，其特征在于，所述方法包括：ａ．获取轨道车辆加速度响应信号及其对应的速度信息；ｂ．根据速度对所述加速度信号进行分组；ｃ．根据周期图方法获得每个速度级对应的加速度响应信号的功率谱或者功率等效的幅值谱；ｄ．将步骤ｃ的结果用三维速度－频谱图进行表示；ｅ．识别所述三维速度－频谱图中不随速度变化的局部峰值和／或随速度线性变化的局部峰值。

【技术特征摘要】
一种轨道车辆加速度响应分析的方法，其特征在于，所述方法包括a.获取轨道车辆加速度响应信号及其对应的速度信息；b.根据速度对所述加速度信号进行分组；c.根据周期图方法获得每个速度级对应的加速度响应信号的功率谱或者功率等效的幅值谱；d.将步骤c的结果用三维速度-频谱图进行表示；e.识别所述三维速度-频谱图中不随速度变化的局部峰值和/或随速度线性变化的局部峰值。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述识别三维速度_频谱图中不随速度变化 的局部峰值包括采用人工识别方法识别三维速度_频谱图中不随速度变化的局部峰值， 或采用自动识别方法识别三维速度_频谱图中不随速度变化的局部峰值；所述采用自动识别方法识别三维速度_频谱图中不随速度变化的局部峰值进一步包括将步骤C中每个速度等级对应的加速度响应信号的功率谱除以速度的3次方或功率等 效的幅值谱除以速度的1. 5次方来进行归一化处理，得到归一化数据；得到每个分析频率对应的归一化数据的中间值，得到分析频率-中间值曲线； 对所述分析频率_中间值曲线进行零相移滤波来识别三维速度_频谱图中不随速度变 化的局部峰值。3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述识别三维速度-频谱图中随速度线性变 化的局部峰值包括采用人工识别方法识别三维速度_频谱图中随速度线性变化的局部峰 值，或采用自动识别方法识别三维速度_频谱图中随速度线性变化的局部峰值；所述采用自动识别方法识别三维速度_频谱图中随速度线性变化的局部峰值进一步 包括设置随速度线性变化的局部峰值所对应的波长区间；在每个速度级，得到所述波长区间对应频率区间内功率谱最大值对应的频率值，得到 速度-频率曲线；在每个速度级，得到所述波长区间对应频率区间内功率谱最大值对应频率附近固定频 带内功率谱积分值，得到速度-积分值曲线，或得到所述功率谱最大值对应频率附近固定 频带内功率等效的总幅值对应的速度_总幅值曲线；对所述速度_频率曲线进行一次拟合，得到随速度线性变化的局部峰值的斜率，得到 固定波长；对所述速度_积分值曲线进行四次拟合或对所述速度_总幅值曲线进行二次拟合，得 到随速度线性变化的局部峰值的几何幅值。4 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设置随速度线性变化的局部峰值所对 应的波长区间包括人工设置随速度线性变化的局部峰值所对应的波长区间，或自动设置 随速度线性变化的局部峰值所对应的波长区间；所述自动设置随速度线性变化的局部峰值所对应的波长区间进一步包括 将步骤C中不同速度级下的功率谱除以对应速度的4次方进行归一化处理得到归一 化功率谱，或将功率等效的幅值谱除以对应速度的2次方进行归一化处理得到归一化幅值将步骤c中不同速度级下的功率谱或功率等效的幅值谱对应的频率除以速度进行归 一化处理得到归一化频率；在每个速度级下根据所述归一化频率和所述归一化功率谱，或者根据所述归一化频率 和所述归一化幅值谱进行频率插值细化处理；得到所述频率插值细化处理中每个细化频率对应的归一化功率谱或归一化幅值谱的 中间值，得到细化频率-中间值曲线；识别所述细化频率-中间值曲线的峰值，得到随速度线性变化的局部峰值对应的波长 区间的估计值。5. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，若在步骤a中同时获取了至少两个加速度信 号且所述加速度信号间有输入_输出关系，则还包含如下步骤f. 在每个速度级，根据步骤c中得到的功率谱或幅值谱得到所述加速度信号间的名义 传递；g. 将步骤f的结果用三维速度_传递图进行表示；h. 得到每个分析频率下步骤f得到的名义传递的中间值，得到分析频率_名义传递中 间值曲线；i. 对步骤h得到的分析频率_名义传递中间值曲线进行零相移滤波，识别名义传递的 局部峰值。6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，若f得到的各速度级下名义传递函数相近， 则直接依据全局的数据进行名义传递的局部峰值的识别。7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c中还包括在每个速度级下同步获取反映加速度功率分布范围的百分位功率谱，或者功率等效的 百分位幅值谱。8. 如权利要求1或7所述的方法，其特征在于，还包括根据步骤e中识别得到的不随速度变化的局部峰值以及随速度线性变化的局部峰值， 确定可能发生共振的速度_频率区域，并结合速度_百分位频谱评估共振程度。9. 如权利要求1或7所述的方法，其特征在于，还包括根据步骤e中识别得到的低频区段中不随速度变化的局部峰值、随速度线性变化的局 部峰值以及根据所述三...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾宇清，甘敦文，董孝卿，倪纯双，于卫东，扈海军，刘秀波，王卫东，黄强，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院机车车辆研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]