[发明专利]一种铁道车辆轮轨之间作用力的间接测量方法

权利要求书

1.一种铁道车辆轮轨之间作用力的间接测量方法，包括以下步骤：

A、振动信号测试：由安装在轮对(1)轴箱(2)上的三向加速度传感器(3)，在线测量轮对(1)的横向加速度、垂向加速度和纵向加速度；安装在轴箱(2)和车体(4)之间左侧或右侧的横向位移传感器(5)、左侧的左侧垂向位移传感器(6)、右侧的右侧垂向位移传感器(7)，分别在线测量一系弹簧(8)的横向位移、左侧垂向位移、右侧垂向位移；安装在轴箱(2)转臂(9)外侧的外侧应变片(10)、内侧的内侧应变片(11)分别在线测量轴箱转臂(9)的外侧应变和内侧应变；

B、振动信号的数字化：将A步测得的轮对(1)的横向加速度、垂向加速度，一系弹簧(8)的横向位移、左侧垂向位移、右侧垂向位移，轴箱转臂(9)的外侧应变和内侧应变均通过信号调理器放大、滤波后，再由数据采集卡分别转换为数字化的：轮对的横向加速度a_y、垂向加速度a_z，一系弹簧(8)的横向位移d_y、左侧垂向位移d_z1、右侧垂向位移d_z2，轴箱转臂(9)的外侧应变ε₁和内侧应变ε₂；

C、轮轴横向力的计算：数据处理器根据B步测得的数字化的轴箱(2)的横向加速度a_y、一系弹簧(8)的横向位移d_y、轴箱转臂(9)的外侧应变ε₁和内侧应变ε₂，计算出轮轴横向力H：

H＝m_wa_y+2k_yd_y+k_ε·(ε₁-ε₂)

其中，m_w为轮对质量，k_y为一系弹簧横向刚度，k_ε为轴箱转臂横向力和轴箱应变关系的标定系数，由试验获得；

D、轮轨垂向力的计算：数据处理器根据B步测得的数字化的轴箱垂向加速度a_z、一系弹簧(8)的左侧垂向位移d_z1、右侧垂向位移d_z2和C步算出的轮轴横向力H，分别计算出轮对的左侧轮轨垂向力P₁和右侧轮轨垂向力P₂：

P₁＝m_wa_z/2+(k_zd_z1+c_zd_z′₁)·(l_s/2+l_c/2)/l_c-(k_zd_z2+c_zd_z′₂)·(l_s/2-l_c/2)/l_c+m_wg/2-H·r₀/l_c

P₂＝m_wa_z/2+(k_zd_z2+c_zd_z′₂)·(l_s/2+l_c/2)/l_c-(k_zd_z1+c_zd_z′₁)·(l_s/2-l_c/2)/l_c+m_wg/2+H·r₀/l_c

其中：k_z为一系弹簧的垂向刚度，c_z为一系垂向减振器的阻尼，d_z′₁、d_z′₂分别为轮对与车体(4)在左侧、右侧的垂向相对速度，为测得的一系弹簧(8)的左侧垂向位移d_z1、右侧垂向位移d_z2的一阶微分，l_s为轮对左侧一系弹簧与轮对右侧一系弹簧的横向距离，l_c为轮对左侧轮轨接触点和右侧轮轨接触点间的横向距离，g为重力加速度，r₀为轮对的车轮半径。