[发明专利]基于轨道振动的轮轨力载荷识别研究试验台及试验方法

说明书

本发明公开一种基于轨道振动的轮轨力载荷识别研究试验台，包括环形轨道、转向架、动力控制系统、加载系统、检测系统、数据采集系统、信号分析处理系统，转向架通过轮轨接触布置在环形轨道上，所述加载系统包括激振器，所述激振器作用于环形轨道，动力控制系统包括牵引电机，牵引电机通过传动齿轮箱为转向架的车轮提供牵引力，转向架的一系弹簧为可变阻力弹簧，检测系统包括应力应变片、位移传感器和加速度传感器。本发明能够对列车车辆在轨道激励振动情况下的轮轨力载荷识别研究，并通过改变车辆一系弹簧阻尼，在各牵引控制下进行车辆运行情况和振动响应研究。利用激振器对轨道进行激振，模拟列车在行驶时受到不稳定轨道振动。

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种基于轨道振动的轮轨力载荷识别研究试验台及试验方法。

背景技术

高速列车是我国高科技新技术发展的一个重要方向，列车行驶的安全性和乘客舒适性是我们轨道车辆研究的重要方向。对于提高列车在运行时的稳定性，目前国内外主要是研究Sperling平稳性指标，即通过对横向平稳性指标和垂向平稳性指标的计算来评价列车行驶乘坐质量和舒适度。通过对列车运行加速度和列车振动频率的影响因素的修正来计算Sperling平稳性指标。目前国内外在进行列车舒适性测试时，都没有充分考虑在轨道振动的情况下对列车运行造成的影响，而本试验台旨在填补振动轨道对列车运行情况影响的这一空白。

对运行平稳性的Sperling平稳性指标的体系中，铁路行业发达国家都有自己完整的评价标准，如我国的GB/T 5599、欧洲的UIC 513以及国际标准ISO 2613。

在我国GB/T 5599中，对原始平稳性Sperling加权系数进行修改，计算方式有一定差异，主要表现在加权系数上。

乘坐质量：

乘坐舒适度：

其中

W_z—平稳性指标；

A—加速度,m/s²；

f—振动频率,Hz；

F(f)—频率修正系数；

B—频率加权系数.

为了衡量车辆运行安全性，需要用一些动力学指标评价其程度。车辆动力学运行安全指标尤其如此，主要是从轮轨作用角度来评判车辆是否安全，运行指标包括轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数等。其中脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数被称为车辆运行安全性指标。

脱轨系数：

轮重减载率：

倾覆系数：

其中

μ—轮缘摩擦系数；

α—最大轮缘接触角；

P_st—横向作用轮轨垂向静载荷；

P_d—横向作用轮轨垂向力变化量；