CN104458293A - 机车平稳性测试的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆平稳性测试的方法包括：通过加速度传感器获取机车的振动加速度；通过定位装置获取机车运行线路信息；根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标；该方法能够更加准确的进行机车平稳性测试。

Description

机车平稳性测试的方法及系统

技术领域

本发明涉及机车技术领域，特别是涉及一种车辆平稳性测试的方法及系统。

背景技术

随着经济的快速发展，机车运输所占的比重越来越大；其在国民经济中起着举足轻重的作用。机车的运行平稳性指标的好坏直接影响乘客乘坐的舒适性和安全性以及货物的完整性。因此机车的运行平稳性是影响车辆运行安全的关键因素。

现有的车辆平稳性测试的方法是采集机车底板上的振动加速度，来计算得到机车在运行区间的平稳性；但是该方法只能够知道该机车在一段运行区间是否平稳，但是出现不平稳的原因时，也不能够反应具体情况。因此该车辆平稳性测试的方法具有一定的盲目性。

因此，如何能够更加准确的进行机车平稳性测试，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆平稳性测试的方法，该方法能够更加准确的进行机车平稳性测试；本发明的另一目的是提供一种车辆平稳性测试的系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种车辆平稳性测试的方法包括：

通过加速度传感器获取机车的振动加速度；

通过定位装置获取机车运行线路信息；

根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；

通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标。

其中，车辆平稳性测试的方法还包括：

获取机车运行速度；

通过所述机车运行速度以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到机车运行速度下的机车平稳性指标。

其中，车辆平稳性测试的方法，其特征在于，还包括：

通过所述机车运行速度下的机车平稳性指标得到机车运行速度与机车平稳性指标关系散点图和/或机车运行速度与机车平稳性指标统计表。

其中，车辆平稳性测试的方法还包括：

通过监控设备和/或语音设备记录司机的操作情况。

其中，车辆平稳性测试的方法还包括：

根据定位系统获取机车运行线路信息中的位置坐标信息找到机车平稳性指标数据。

本发明所提供的一种处理器包括：

获取模块，用于通过加速度传感器获取机车的振动加速度；

定位模块，用于通过定位系统获取机车运行线路信息；

第一计算模块，用于根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；

分析模块，用于通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标。

其中，所述的处理器还包括：

第二计算模块，用于获取机车运行速度；通过所述机车运行速度以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到机车运行速度下的机车平稳性指标。

其中，所述的处理器还包括：

监控模块，用于通过监控设备和/或语音设备记录司机的操作情况。

其中，所述的处理器还包括：

查找模块，用于根据定位系统获取机车运行线路信息中的位置坐标信息找到机车平稳性指标数据。

本发明所提供的一种车辆平稳性测试的系统包括：

处理器，用于通过加速度传感器获取机车的振动加速度；通过定位系统获取机车运行线路信息；根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标；

加速度传感器，用于获取机车的振动加速度；

定位装置，用于获取机车运行线路信息。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的车辆平稳性测试的方法，通过加速度传感器获取机车的振动加速度；通过定位装置获取机车运行线路信息；根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标；由于线路状况是对机车平稳性影响较大的因素，因此通过定位装置能够随时获取机车的位置信息，就可以得到每个位置下的机车运行平稳性指标，可以更加真实的反映出不同线路对机车运行平稳性的影响；因此该方法能够更加准确的进行机车平稳性测试，得到机车在不同路况下的平稳性指标，可以准确找到机车平稳性指标过大的原因。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的车辆平稳性测试的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的机车运行平稳性指标与速度级的关系的散点图；

图3为本发明实施例提供的处理器的结构框图；

图4为本发明实施例提供的另一处理器的结构框图；

图5为本发明实施例提供的再一处理器的结构框图；

图6为本发明实施例提供的又一处理器的结构框图；

图7为本发明实施例提供的车辆平稳性测试的系统的结构框图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种车辆平稳性测试的方法，该方法能够更加准确的进行机车平稳性测试；本发明的另一目的是提供一种车辆平稳性测试的系统。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的车辆平稳性测试的方法的流程图；该方法可以包括：

步骤s100、通过加速度传感器获取机车的振动加速度；

其中，通过加速度传感器可以获取机车的振动加速度，其中加速度传感器可以设置于机车的司机室座椅正下方布置振动加速度传感器，并在机车的拖车和动车的1或2位转向架心盘内侧距心盘中心线小于1000mm的车底架中梁下盖板上的振动加速度传感器。可以得到机车振动的幅值和振动频率。

步骤s110、通过定位装置获取机车运行线路信息；

其中，通过定位装置可以获取机车运行线路信息，该定位装置可以是全球定位装置GPS，通过GPS可以准确的得到机车的运行线路信息，例如可以包括机车的经度、纬度坐标等。还可以通过该GPS定位装置获取机车的速度信息，即机车运行在每个位置的速度。

步骤s120、根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；

其中，可以包括将获得的各个数据进行处理的方法是按照GB/T5599-1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中的相关规定，例如对各通道采集的振动加速度数据分别以每2s为一段，每段数据取512个数，取20s为一分析段，即10段5120个采样点进行快速傅里叶变换得到频谱，最终频谱图为10段频谱的均值；根据计算的频谱对振动频率为20Hz以下的所有频率成分进行平稳性指标计算。同时将振动加速度的采样数据滤波至40Hz，求取振动加速度的最大值，最大推断值，平均最大值以及功率谱。

其中，根据上述所得出的最终频谱图进行平稳性指标计算，对振动频率为20Hz以下的所有频谱进行计算。对于单一频率可按照式单一频率的平稳性计算来计算平稳性指标，对于同一振动方向同时存在两种以上的频率成分，则按照合成频率的平稳性计算公式计算合成的平稳性指标；

其中，对于单一频率的平稳性计算公式(1)为

其中，W为平稳性指标；A为振动加速度，f为振动频率，F(f)为频率修正系数，其中修正系数可以参见表1。

表1频率修正系数

在同一振动方向同时存在两种以上的频率成分时，则合成的平稳性指标按式合成频率的平稳性计算公式计算，

其中，合成频率的平稳性计算公式计算(2)为：

$W=\sqrt[10]{W_1^{10}+W_2^{10}+...+W_n^{10}}=\sqrt[10]{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i^{10}}---\left(2\right)$

式中，W_i可将频率为f_i时的振动加速度幅值A_i代入式(1)得出。

目前客车运行平稳性指标的等级列于表2。表中垂直和横向平稳性采取相同的评定等级。新造客车平稳性指标应不低于2.5。

表2客车运行平稳性等级

其中，最大振动加速度A_max为各速度级的所有分析段落中择取的加速度的最大峰值。振动加速度的最大推断值A(j)按式公式(3)进行计算。

$A\left(j\right)=\stackrel{\‾}{A}+3\mathrm{\σ}---\left(3\right)$

其中，振动加速度的平均值可以由下述公式得到：方差可以由公式得到；其中，N为每一速度级各分析段的采样总点数。

其中，平均最大振动加速度可以由公式可得，其中，M为每一速度级的分析段数，A_i max为每一分析段所择取的i个最大振动加速度。

步骤s130、通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标。

其中，每个型号的机车的运行平稳性指标的大小取决于该车的特性及测试区域的线路初始条件，而线路输入条件对每个车而言是相同的，即在线路信息一致的情况下，车辆运行平稳性指标评估结果的取决于车辆特性。这样可以排除之前的机车平稳性运行测试的盲目性，即只能够看到机车运行结果的好坏，不能确定机车平稳性指标过大的情况是由于机车线路状况不好还是由于该机车的性能不好。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的车辆平稳性测试的方法，由于线路状况是对机车平稳性影响较大的因素，因此通过定位装置能够随时获取机车的位置信息，就可以得到每个位置下的机车运行平稳性指标，可以更加真实的反映出不同线路对机车运行平稳性的影响；因此该方法能够更加准确的进行机车平稳性测试，得到机车在不同路况下的平稳性指标，可以准确找到机车平稳性指标过大的原因，即可以确定是由于线路状况原因还是由于机车本身特性的原因。

可选的，所述的车辆平稳性测试的方法还包括：

获取机车运行速度；

其中，获取机车运行速度可以使用GPS测速仪或者使用速度传感器获得，这些装置可以设置与机车轴端。

通过所述机车运行速度以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到机车运行速度下的机车平稳性指标。

其中，这样可以获取不同速度等级下的平稳性指标，以及该机车在运行期间每个速度点下对应的机车平稳性指标，可以通过这样的对比分析，得到各个速度下的机车平稳性指标，既可以看到当出现平稳性指标过大时，是否与此时机车的速度太快有关，可以帮助查找机车平稳性差的原因。减少盲目性，提高测试的精确度。

可选的，还可以通过所述机车运行速度下的机车平稳性指标得到机车运行速度与机车平稳性指标关系散点图和/或机车运行速度与机车平稳性指标统计表。

其中，速度值和平稳性的对应关系，可以在统计表中记录，以便于事后进行分析使用，也可以更加直观的形成散点图，这样可以方便的看到他们之间内在的关系。例如在那个速度下机车的平稳性最好，什么速度下机车的平稳性变动大等信息请参考图2，图2为本发明实施例提供的机车运行平稳性指标与速度级的关系的散点图。

这些信息或散点图即有助于测试者找到机车平稳性差的原因，又可以在一定程度进行优化司机的驾驶方案、或者查找机车振动过大的原因等方面。

可选的，所述的车辆平稳性测试的方法还包括：

通过监控设备和/或语音设备记录司机的操作情况。

其中，利用监控设备例如摄像机和语音设备例如麦克风或语音记录仪，能够实时监测司机的操作情况。记录司机的人为操作以及实验过程中的突发情况，为后续准确查找平稳性指标过大的原因提供数据支持。

可以利用监控设备实时记录司机的操作，通过语音功能记录某一时刻的突变情况，实时跟踪车辆运行的线路情况，并利用回放功能查找导致异常点的原因。

可选的，所述的车辆平稳性测试的方法还包括：

根据定位系统获取机车运行线路信息中的位置坐标信息找到机车平稳性指标数据。

其中，由于可能会出现要找到机车平稳性指标所对应的速度，以及线路位置等，可以用来分析机车平稳性指标的故障原因。因此，必须可以从结果层面回溯到数据层面进行分析。这里将位置信息坐标为枢纽作为结果和数据之间的连接来进行回溯。

其中，具体过程可以为：将城轨车辆的运行平稳性测试线路区域信息(公里标)进行编辑成可读.xls格式，导入测试系统软件中，并定位初始位置为测试车辆目前所在线路的当前位置。

其中，通过对车辆速度信号进行在线积分，实时将车辆当前所在的位置定位在事先导入的模拟线路信息中。并在模拟线路信息中实时更新车辆所在实际线路中的当前位置。车辆运行过程中运行里程数的测量显示值会有偏差，公里标尺上指示的当前位置可能与实际位置不相符，需要针对这一偏差做出修正，根据站点信息人为的进行修正调整运行里程数的显示值和运行位置的坐标；对某一异常点的数据的追踪溯源，完成对该点数据所在位置(公里标标记)的追溯；

其中，具有追溯功能，散点图中的每个平稳性指标值均能定位到振动加速度所对应的原始数据分析段。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的车辆平稳性测试的方法，由于线路状况是对机车平稳性影响较大的因素，因此通过定位装置能够随时获取机车的位置信息，就可以得到每个位置下的机车运行平稳性指标，可以更加真实的反映出不同线路对机车运行平稳性的影响；因此该方法能够更加准确的进行机车平稳性测试，得到机车在不同路况下的平稳性指标，可以准确找到机车平稳性指标过大的原因，即可以确定是由于线路状况原因还是由于机车本身特性的原因。例如，能够结合车辆运行实际线路情况，分别对线路直线段、以及不同曲线半径进行车辆运行平稳性评估，更能真实的反映不同线路对车辆运行平稳性的影响。

根据速度信号，能够获取不同速度等级下的平稳性指标和加速度的最大值、均值。同时生成平稳性指标与运行速度关系的散点图、并统计加速度幅值和运行速度的统计表。

利用监控和语音功能，能够实时监测司机的操作情况。记录司机的人为操作以及实验过程中的突发情况，为后续准确查找平稳性指标过大的原因提供数据支持。

具有追溯功能，散点图中的每个平稳性指标值均能定位到振动加速度所对应的原始数据分析段。

其中，本发明是一个通用方法，不仅适用了轨道车辆的运行平稳性指标测试，还适用于轨道车辆因振动过大进行在线故障诊断测试。

本发明实施例提供了车辆平稳性测试的方法，可以通过上述方法能够更加准确的进行机车平稳性测试。

下面对本发明实施例提供的能够进行车辆平稳性测试的处理器进行介绍，下文描述的处理器与上文描述的车辆平稳性测试的方法可相互对应参照。

请参考图3，图3为本发明实施例提供的处理器的结构框图；该处理器可以包括：

获取模块110，用于通过加速度传感器获取机车的振动加速度；

定位模块120，用于通过定位系统获取机车运行线路信息；

第一计算模块130，用于根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；

分析模块140，用于通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标。

可选的，请参考图4，图4为本发明实施例提供的另一处理器的结构框图；该处理器还可以包括：

第二计算模块150，用于获取机车运行速度；通过所述机车运行速度以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到机车运行速度下的机车平稳性指标。

可选的，请参考图5，图5为本发明实施例提供的再一处理器的结构框图；该处理器还可以包括：

监控模块160，用于通过监控设备和/或语音设备记录司机的操作情况。

可选的，请参考图6，图6为本发明实施例提供的又一处理器的结构框图；该处理器还可以包括：

查找模块170，用于根据定位系统获取机车运行线路信息中的位置坐标信息找到机车平稳性指标数据。

还可以是所有模块该处理器都具有。

请参考图7，图7为本发明实施例提供的车辆平稳性测试的系统的结构框图；

处理器100，用于通过加速度传感器获取机车的振动加速度；通过定位系统获取机车运行线路信息；根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标；

加速度传感器200，用于获取机车的振动加速度；

定位装置300，用于获取机车运行线路信息。

可选的，该系统还可以包括：监视设备，语音设备，速度传感器。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的车辆平稳性测试的方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆平稳性测试的方法，其特征在于，包括：

通过加速度传感器获取机车的振动加速度；

通过定位装置获取机车运行线路信息；

根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；

通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标。

2.如权利要求1所述的车辆平稳性测试的方法，其特征在于，还包括：

获取机车运行速度；

通过所述机车运行速度以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到机车运行速度下的机车平稳性指标。

3.如权利要求2所述的车辆平稳性测试的方法，其特征在于，还包括：

通过所述机车运行速度下的机车平稳性指标得到机车运行速度与机车平稳性指标关系散点图和/或机车运行速度与机车平稳性指标统计表。

4.如权利要求1所述的车辆平稳性测试的方法，其特征在于，还包括：

通过监控设备和/或语音设备记录司机的操作情况。

5.如权利要求1所述的车辆平稳性测试的方法，其特征在于，还包括：

根据定位系统获取机车运行线路信息中的位置坐标信息找到机车平稳性指标数据。

6.一种处理器，其特征在于，包括：

获取模块，用于通过加速度传感器获取机车的振动加速度；

定位模块，用于通过定位系统获取机车运行线路信息；

第一计算模块，用于根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；

分析模块，用于通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标。

7.如权利要求6所述的处理器，其特征在于，还包括：

第二计算模块，用于获取机车运行速度；通过所述机车运行速度以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到机车运行速度下的机车平稳性指标。

8.如权利要求6所述的处理器，其特征在于，还包括：

监控模块，用于通过监控设备和/或语音设备记录司机的操作情况。

9.如权利要求6所述的处理器，其特征在于，还包括：

查找模块，用于根据定位系统获取机车运行线路信息中的位置坐标信息找到机车平稳性指标数据。

10.一种车辆平稳性测试的系统，其特征在于，包括：

处理器，用于通过加速度传感器获取机车的振动加速度；通过定位系统获取机车运行线路信息；根据所述振动加速度，利用铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范进行计算，得到机车平稳性指标；通过所述平稳性指标以及所述机车运行线路信息进行对比分析，得到不同线路的机车平稳性指标；

加速度传感器，用于获取机车的振动加速度；

定位装置，用于获取机车运行线路信息。