[发明专利]铁道车辆转向架运动稳定性判断方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及铁道车辆技术领域，特别涉及一种铁道车辆转向架运动稳定性判断方法及装置。

背景技术

转向架，又称台车，是铁道车辆上最重要的部件之一，它直接承载车体自重和载重，引导车辆沿铁路轨道运行，保证车辆顺利通过曲线，并具有减缓来自车辆运行时带来震动和冲击的作用，因此转向架的设计也直接决定了车辆的稳定性和车辆乘坐的舒适性。转向架构架是转向架的骨架，转向架上其他组成部分都装在构架上从而组成一个转向架，并传递各方向的作用力。

在铁道车辆实际应用中，现有的动力学稳定性判断标准如下：“当转向架构架加速度10Hz滤波后，峰值有连续6次以上达到或超过极限值8～10m/s²（0.8g～1.0g），评定转向架失稳。”

随着车辆运营里程增加，维护人员需要掌握转向架运动稳定性随着运行里程增加、车轮磨耗恶化等演变的趋势。但由于在线路运行过程中，转向架的横向加速度峰值和峰值出现次数受线路激扰的影响显著，包含了线路不平顺激扰、转向架上悬挂部件（如电机、齿轮箱等）的干扰。因此仅通过转向架构架的峰值或连续次数，无法有效地得出随运行里程增加，转向架运动稳定性的长期演变趋势，以及确定转向架稳定性的裕度。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何获得铁道车辆稳定性的长期演变趋势，以确定铁道列车运动稳定性的裕度。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铁道车辆转向架运动稳定性判断方法，所述方法包括以下步骤：

S1：通过设置于转向架构架对角处的两个横向加速度传感器获取两组横向加速度；

S2：对所述两组横向加速度进行分段，逐段计算所述两组横向加速度的傅里叶频谱；

S3：对所述两组横向加速度的傅里叶频谱各个对应的频率点进行相除，以获得第一加速度传递率；

S4：对各个不同分段的第一加速度传递率进行相减，并对相减值取倒数，以获得第一伪频响谱；

S5：对所述第一伪频响谱进行模态参数辨识，以获得转向架横向振动的固有频率、阻尼比及模态振型；

S6：根据所述固有频率及模态振型判定所述转向架是否处于蛇行运动，对所述转向架处于蛇形运动时的阻尼比进行参数辨识，以获得所述转向架稳定性的演变趋势，从而确定所述转向架稳定性的裕度。

其中，步骤S5和S6之间还包括：

S301：将步骤S3中相除的分子和分母进行对换，以获得第二加速度传递率；

S302：对各个不同分段的第二加速度传递率进行相减，并对相减值取倒数，以获得第二伪频响谱；

S303：对所述第二伪频响谱进行模态参数辨识，以获得所述转向架的固有频率、阻尼比及模态振型；

S304：将步骤S5得到的结果和步骤S303得到的结果的平均值作为所述转向架的固有频率、阻尼比及模态振型。

其中，步骤S2中，根据所述转向架的运行时间、运行速度或运行区段来对所述两组横向加速度进行分段。

其中，步骤S303和步骤S304之间还包括：

将所述步骤S5得到的结果和步骤S303得到的结果进行比较，若差值超过阈值，则返回步骤S2，并将步骤S2采用其他方式进行分段，否则执行步骤S304。

其中，步骤S5和步骤S303中通过正交多项式拟合、有理多项式部分和分析法、最小二乘复频域法、导纳圆辨识法或非线性优化辨识法进行模态参数辨识。

本发明还公开了一种铁道车辆转向架运动稳定性判断装置，所述装置包括：

加速度获取模块，用于通过设置于转向架构架对角处的两个横向加速度传感器获取两组横向加速度；

分段计算模块，用于对所述两组横向加速度进行分段，逐段计算所述两组横向加速度的傅里叶频谱；

第一传递率获取模块，用于对所述两组横向加速度的傅里叶频谱各个对应的频率点进行相除，以获得第一加速度传递率；

第一相减取倒模块，用于对各个不同分段的第一加速度传递率进行相减，并对相减值取倒数，以获得第一伪频响谱；

第一参数辨识模块，用于对所述第一伪频响谱进行模态参数辨识，以获得转向架的固有频率、阻尼比及模态振型；

稳定性判断模块，用于根据所述固有频率及模态振型判定所述转向架是否处于蛇行运动，对所述转向架处于蛇形运动时的阻尼比进行参数辨识，以获得所述转向架稳定性的演变趋势，从而确定所述转向架稳定性的裕度。

其中，所述装置还包括：