收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

轮轨作用力和接触点位置在线测量理论研究

陈建政  
【摘要】: 轮轨作用力的测量对于车辆动力学、脱轨机理、轮轨接触理论研究和列车的安全检测都具有十分重要的意义。铁路运输不断向高速、重载、大运量和高密度方向发展,对轮轨作用力测量的精度和速度提出了更高的要求。测力轮对方法是目前最直接、最准确的轮轨力测量技术,它以车轮作为轮轨力的检测传感器,通过测量车轮辐板有限点处的应变实现轮轨接触力的连续检测。车辆运行过程中,车轮受到轨道不平顺作用,轮轨作用力是时变、非平稳的,轮轨力引起的辐板应变又被车轮转角所调制。测力轮对测量精度受到车轮均匀性、贴片工艺、车轮转速、轮轨力作用点位置变化和外界干扰的影响,测力轮对技术在测量理论和数据处理方法上都需要进一步研究。 论文在回顾了测力轮对的发展历程和国内外测力轮对的发展现状的基础上,分析了轮轨载荷作用下轮对辐板的应力分布,提出了消除车轮旋转影响的测力轮对测量方法,研究了轮轨力作用点位置对测量精度的影响和测力轮对数据处理方法,其内容与成果如下: 1、提出轮轨力测量模型 测力轮对技术经过几十年的发展,在车辆动力学试验中得到广泛使用,但在轮轨力连续测量中仍存在很多问题。目前的连续测力轮对技术要求轮轨横向力、垂向力产生的辐板应变组桥后沿圆周方向按正、余弦分布,这不仅对轮对的均匀性和贴片工艺提出了很高的要求,实际上在轮对辐板大部分区域是根本做不到,电桥输出中包含的高次谐波可能带来很大的测量误差。测力轮对存在的另一个问题是没有考虑轮轨作用点位置变化对测量精度的影响。车辆在运行过程中,轮对与轨道的接触点在滚动圆附近不停变化,尤其是在过曲线、道盆和蛇形运动时,接触点位置远离滚动圆。国内现有的测力轮对都没有考虑接触点位置变化,标定实验、数据处理都假设接触点在滚动圆上,测量结果误差较大。 论文在有限元分析和实验基础上,分析了轮对辐板应变在横向力、垂向力和作用点位置变化产生的弯矩作用下的分布规律,采用同一半径上多个应变片组合消除高次谐波,研究了需要消除的谐波分量阶次与电桥的数量、各电桥相位差之间的关系,为提高测力轮对测量精度提供了理论依据。在此基础上,建立轮对辐板应变与轮轨作用力、作用点位置的非线性方程组。 论文研究了测量模型非线性方程组的直接求解方法。非线性方程组一般没有解析解,通常采用迭代数值方法求解。迭代解法需要选择初值,初值不仅影响计算速度,同时影响计算精度,甚至导致计算不收敛,误差分析也比较困难。论文对非线性方程组进行合理简化,推导出方程组的解析解。 论文还研究了将非线性方程组简化为线性方程组的方法。使用主分量分析,得到各载荷单独作用时辐板应变信号的子空间,将测量信号投影到各个子空间从而建立线性方程组。可以利用线性方程组解的稳定性理论选择合理的贴片位置,减少应变测量误差对轮轨力计算值的影响。 针对实际轮对均匀性和贴片位置达不到测力轮对要求的情况,论文提出了新的解决方法。通过标定试验得到转角、作用点位置与对应的横向力、垂向力作用系数的数表,并用神经网络拟合辐板应变和车轮转角间的非线性关系,采用遗传算法获得最佳的作用点位置和电桥直流偏置,对每个电桥建立辐板应变与轮轨力间的线性方程组。这种方法可以有效地降低测力轮对的开发成本和研制时间。 2、提出轮轨作用点位置在线测量方法 轮轨作用点位置发生变化时,垂向力会产生一个附加弯矩,在轮对辐板产生附加应变,这一直被作为测力轮对的一个误差源对待。与横向力、垂向力在辐板上产生的应变相比,附加弯矩产生的应变比较微弱,论文提出的轮轨力测量方案,不仅提高了横向力和垂向力的测量精度,而且可以检测轮轨作用点位置。 3、分析车轮辐板应变的时频特性 轮轨力虽然是非平稳信号,但在很短的时间内可以看成平稳的。论文对滚动振动试验台实验数据进行了时频分析,结果表明用短时傅立叶分析是可行的。轮对辐板应变在纯滚动时为单频谐波信号,加轨道谱激振后变为调制信号,轮对蛇行时成为几个调制信号的叠加。分析车轮辐板在不同工况下的时频特性,有助于了解辐板应变信号的构成,根据信号的时频特性采用合适的信号处理方法滤除或减小噪声干扰。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;TERRAIN遥感影像处理系统[J];遥感信息;1992年04期
2 陈岳东,蒋林,屈梁生;机械故障信号的分离[J];中国机械工程;1995年02期
3 李伟光;;知识表达系统中条件属性与决策属性关系的分析[J];计量与测试技术;2010年01期
4 王力军;;模拟酸雨土壤淋滤液化学指标的主分量分析[J];重庆工商大学学报(自然科学版);1990年03期
5 王江萍;机械故障信号主分量的最大熵谱分析[J];机械科学与技术;1998年06期
6 向阳,史习智;混凝土结构脉冲回波信号的时频分析研究[J];武汉交通科技大学学报;1999年04期
7 高宁,高文胜,张瑞,严璋;结合主分量分析法的神经网络在变压器故障诊断中的应用[J];电工电能新技术;1999年02期
8 赵凤展;杨仁刚;;时频分析方法在电能质量扰动检测与识别中的应用[J];华北电力大学学报(自然科学版);2006年05期
9 汪益川;杨廷鸿;陶竹莲;田艳芳;;基于时频分析的噪声去除[J];后勤工程学院学报;2007年01期
10 杨宾峰;罗飞路;曹雄恒;徐晓杰;;联合时频分析在脉冲涡流信号识别中的应用[J];无损检测;2007年12期
11 周小程;马向玲;范洪达;;基于主分量分析的多维时间序列特征选择方法研究[J];海军航空工程学院学报;2009年05期
12 孙艳;于凤芹;;基于改进S变换的语音信号时频分析[J];科学技术与工程;2010年10期
13 苏晓阳;郝志梅;曹兰英;;基于时频分析的数字射频存储干扰信号检测[J];火力与指挥控制;2011年07期
14 狄旻珉,孙延标,苟彦新;基于时频分析的S-CDMA-HFC上行通道入侵噪声抑制的研究[J];空军工程大学学报(自然科学版);2002年05期
15 马春庭,张彦斌,高萍,郭德卿;时频分析在战场侦察多目标识别中的应用[J];军械工程学院学报;2004年01期
16 孙宏伟,顾明,孙家广;基于主分量分析的相关矢量量化编码算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年08期
17 刘蓉,段福庆,刘三阳,吴福朝;基于小波特征的星系光谱分类[J];电子学报;2005年11期
18 孙宏伟,顾明,孙家广;改进的基于主分量分析的码书设计算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年10期
19 何凌;黄华;;基于时频变换及Renyi信息量的心脏收缩期杂音分析[J];科学技术与工程;2006年21期
20 吕干云;冯华君;汪晓东;张长江;;基于S变换和人工神经网络的电能质量扰动识别[J];仪器仪表学报;2006年S3期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱代柱;李梅;杜选民;;基于时频分析的瞬态信号识别技术[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
2 王春;彭东林;;Hilbert-Huang变换及其在去噪方面的应用[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
3 杨汉生;杨成梧;;谐波小波在信号时频分析中的应用研究[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
4 李飞;黄斌科;冯恩信;汪文秉;;基于四元数的人运动回波仿真研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
5 王运飞;;时频分析在超宽带信号处理中的应用[A];第六届全国激光科学技术青年学术交流会论文集[C];2001年
6 曹征涛;王兴邦;秦明新;;利用MATLAB对HRV信号进行时频分析的初探[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
7 张军华;;地震信号时频分析的一种新方法——S变换[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年
8 刘希强;沈萍;李红;山长仑;季爱东;张萍;蔡明军;;数字化地震波形资料的Choi—Williams时频分析方法及应用[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
9 张仁杰;黄清;;Costas跳频序列的时频分析技术[A];2005通信理论与技术新进展——第十届全国青年通信学术会议论文集[C];2005年
10 栾经德;范军;;水中目标回波的时频分析方法研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈建政;轮轨作用力和接触点位置在线测量理论研究[D];西南交通大学;2008年
2 任愈;轮轨接触状态在线检测关键技术研究[D];西南交通大学;2012年
3 单佩韦;时频分析系统及其应用[D];华东师范大学;2011年
4 陆爽;基于现代信号分析和神经网络的滚动轴承智能诊断技术研究[D];吉林大学;2004年
5 刘蓉;模式识别方法在天体光谱自动处理中的应用[D];西安电子科技大学;2005年
6 张秀峰;基于时频分析的粗晶材料超声检测技术与系统[D];清华大学;2005年
7 眭素文;松辽盆地旋回地层的地球物理替代性指标及分析方法研究[D];中国地质大学(北京);2009年
8 纪跃波;多分辨时频分析理论与多功能时频分析系统的研究[D];重庆大学;2002年
9 赵海涛;投影分析在人脸识别中的研究与应用[D];南京理工大学;2003年
10 张君;小波分析技术在汽轮机故障诊断中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王锐;雷达脉冲压缩技术及其时频分析研究[D];西北工业大学;2004年
2 李向军;基于多尺度时频分析的心电R波检测以及心率变异性(HRV)分析方法研究[D];浙江大学;2005年
3 张文斌;振动测试与分析虚拟仪器系统的研究[D];华北电力大学(河北);2006年
4 彭辉燕;基于HHT的故障诊断时频分析[D];电子科技大学;2010年
5 张华;低信噪比下线性调频信号的检测与参量估计研究[D];电子科技大学;2004年
6 王璞;多分量多项式相位信号时频分析和参数估计[D];电子科技大学;2006年
7 郭斌;分数阶Fourier变换的基本原理与应用[D];电子科技大学;2006年
8 张涛;激光多普勒微机电系统运动检测电路与软件设计[D];天津大学;2007年
9 郑观中;时变阵列信号参数估计方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
10 布小红;分数阶Fourier变换在局部放电信号提取中的应用研究[D];东北电力大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 叶东云;统计主成分分析的应用问题[N];延安日报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978