[发明专利]一种基于约翰森法则的谱归纳方法

说明书

本发明涉及一种基于约翰森法则的谱归纳方法，包括以下步骤：1)获取轨道车辆轴箱处、构架处和车体处的时域振动加速度数据样本；2)分段求取功率谱，对各通道进行检验并合并，得到特征通道；3)根据约翰森法则对振动加速度的特征通道进行容差上限估计，并计算各通道的归纳谱；4)根据各通道的归纳谱计算分层传递率。与现有技术相比，本发明具有通道融合、同振动环境的特征归并、适应轨道车辆振动环境的非正态特点、计算快速等优点。

技术领域

本发明涉及轨道车辆振动环境归纳领域，尤其是涉及一种基于约翰森法则的谱归纳方法。

背景技术

轨道车辆车载装备因振动导致的结构裂纹、断裂和脱落现象日趋严重，危及行车安全，如由振动环境恶劣导致的吊耳脱离现象，为了设计和考核车载装备在各自振动环境中的安全性及可靠性，需对轴箱、构架和车体的振动环境进行归纳，并导出各层悬挂的传递阈值。

现有环境归纳标准在正态假设前提下进行归纳，但是轨道车辆实测振动数据均为非正态分布，若直接采用正态假设下的归纳方法，正态假设导致的归纳误差很大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于约翰森法则的谱归纳方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于约翰森法则的谱归纳方法，包括以下步骤：

1)获取轨道车辆轴箱处、构架处和车体处的时域振动加速度数据样本；

2)分段求取功率谱，对各通道进行检验并合并，得到特征通道

3)根据约翰森法则对振动加速度的特征通道进行容差上限估计，并计算各通道的归纳谱；

4)根据各通道的归纳谱计算分层传递率。

所述的步骤2)具体包括以下步骤：

21)按20s时长对时域振动加速度数据进行分段，对分段样本采用PWELCH方法分别获取其功率谱，形成功率谱样本G_k(i,j)，其中，i＝1,2,3,…,L，L为通道数，j＝1,2,3,…,M，M为样本数，k＝1,2,3,…,N，N为谱线数。

22)对均值X_i和方差的进行参数估计，则有：

其中，R(i,j)为功率谱样本G_k(i,j)的均方根；

23)选取第a个和第b个数据通道，计算统计量F(a,b)和t(a,b)，给定置信度，归并属于同一通道的数据，形成特征通道其中，p＝1,.2,…,P，P为特征通道数，q＝1,2,…,Q_p，Q_p为特征样本数。

所述的步骤23)中，统计量F(a,b)和t(a,b)的表达式为：

其中，分别为第a个和第b个数据通道的方差，X_a、X_b为第a个和第b个数据通道的均值。

所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)令并给定正态分位点Z_β；

32)根据给定的正态分位点Z_β确定标准正态分位点(-3Z_β，-Z_β，Z_β，3Z_β)，并将其对应为样本的四个分位点(x₁,x₂,x₃,x₄)；