CN109974848A - 列车振动模拟检测方法 - Google Patents

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张宝安
郑静
李宁
虞大联
刘韶庆
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    • G—PHYSICS
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    • G01M17/08—Railway vehicles
    • G01M17/10—Suspensions, axles or wheels

Abstract

本发明涉及轨道车辆技术领域，提供一种列车振动模拟检测方法，包括：轮对加工：采用左车轮、右车轮和轮轴组装得到轮对，且左车轮和右车轮的至少其中一个具有车轮多边形；轮对安装：将轮对组装至单节车上；振动检测：在不同运行速度下采集单节车的振动参数；更换轮对，重复“轮对加工‑轮对安装‑振动检测”，记载不同轮对下单节车的振动参数。该方法可以模拟不同运行速度等级下左车轮和右车轮存在不同多边形阶数、深度、相位角对转向架关键零部件振动的影响，研究车轮多边形特征参数对轴箱振动以及从轴箱到构架到车体枕梁振动传递的影响。基于该列车振动模拟检测方法，可以指导现车运维过程中车轮镟修周期的制定，具有重要的工程应用价值。

Description

列车振动模拟检测方法
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及列车振动模拟检测方法。
背景技术
随着我国轨道交通运营里程的大幅增加，轨道车辆运行速度的不断提升，车辆、轨道维护周期的延长，我国高铁车辆车轮的多边形磨耗时有发生，普通列车和高速列车运营过程中车轮出现多边形磨耗现象越来越普遍。车轮多边形会加剧轮轨动态作用，产生高频轮轨冲击振动，可能会缩短齿轮箱、轴箱轴承、构架等关键部件结构疲劳寿命，从而缩短了镟修周期和引起车内外比较大的振动噪声，还对轨道部件产生破坏，使乘客乘坐舒适性下降，该现象已引起铁路部门和科研院所越来越多的关注，车轮多边形磨耗问题近年来成为了轨道交通领域的一个热门话题，也是国际铁路界难以解决的难题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
本发明的其中一个目的是：提供一种列车振动模拟检测方法，解决现有技术中存在的不清楚车轮发生多边形损耗的情况下何时对车轮进行镟修或者更换的技术问题。
为了实现该目的，本发明提供了一种列车振动模拟检测方法，包括：
轮对加工：采用左车轮、右车轮和轮轴组装得到轮对，且左车轮和右车轮的至少其中一个具有车轮多边形；
轮对安装：将轮对组装至单节车上；
振动检测：在不同运行速度下采集单节车的振动参数；
更换轮对，重复“轮对加工-轮对安装-振动检测”，记载不同轮对下单节车的振动参数。
根据本发明的其中一个实施例，所述轮对加工包括：
加工待检测车轮，并加工多个用于和待检测车轮组合形成轮对的匹配车轮，匹配车轮具有多种多边形阶数、多边形深度和相位角。
根据本发明的其中一个实施例，所述轮对加工中，车轮多边形的形状包括月牙形和矩形。
根据本发明的其中一个实施例，所述轮对加工中，车轮多边形的多边形阶数包括17阶和24阶，多边形深度包括0.05mm、0.08mm和0.1mm，相位角包括0°和10.588°。
根据本发明的其中一个实施例，所述轮对加工包括：
车轮加工：加工具有不同多边形阶数、多边形深度和相位角的车轮；
轮对组合：从加工好的所述车轮当中，根据研究目的的需要排列组合方式制定左车轮和右车轮的组合方式。
根据本发明的其中一个实施例，所述轮对安装之后振动检测之前，将单节车放置于整车滚动试验台上，调整车轮轮缘与轨道轮间的间隙至设定值。
根据本发明的其中一个实施例，所述振动检测包括在轴箱体处、构架弹簧筒上部、车体枕梁处布置三向加速度传感器，采集三向加速度传感器的数值。
根据本发明的其中一个实施例，所述振动检测过程中采集三向加速度传感器数值的采样频率为5kHz-15kHz。
根据本发明的其中一个实施例，所述振动检测过程包括采集不同速度等级下三向加速度传感器的振动信号。
根据本发明的其中一个实施例，所述振动检测之后包括在时域和频域分析左车轮和右车轮在不同组合情况下对轴箱振动以及振动传递的影响，其中不同组合情况包括左车轮和右车轮选择同一多边形阶数、不同多边形阶数、同一多边形深度、不同多边形深度、同一相位角、不同相位角的排列组合。
本发明的技术方案具有以下优点：本发明的列车振动模拟检测方法，可以模拟不同运行速度等级下左车轮和右车轮存在不同多边形阶数、深度、相位角对转向架关键零部件振动的影响，研究车轮多边形特征参数对轴箱振动以及从轴箱到构架到车体枕梁振动传递的影响。基于该列车振动模拟检测方法，可以指导现车运维过程中车轮镟修周期的制定，具有重要的工程应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，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是实施例的形成有矩形多边形的车轮的断面结构示意图；
图2是实施例的形成有矩形多边形的车轮的侧视结构示意图；
图3是实施例的形成有月牙形多边形的车轮的断面结构示意图；
图4是实施例的形成有月牙形多边形的车轮的侧视结构示意图；
图中：1、车轮。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系在没有特别说明的情况下，为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本发明的实施例，提供一种列车振动模拟检测方法，包括：
轮对加工：采用左车轮、右车轮和轮轴组装得到轮对，且左车轮和右车轮的至少其中一个具有车轮多边形；
轮对安装：将轮对组装至单节车上；
振动检测：在不同运行速度下采集单节车的振动参数；
更换轮对，重复“轮对加工-轮对安装-振动检测”，记载不同轮对下单节车的振动参数。
通过该种列车振动模拟检测方法，可以模拟不同运行速度等级下左车轮和右车轮存在不同多边形阶数、深度、相位角对转向架关键零部件振动的影响，研究车轮多边形特征参数对轴箱振动以及从轴箱到构架到车体枕梁振动传递的影响。基于该列车振动模拟检测方法，可以指导现车运维过程中车轮镟修周期的制定，具有重要的工程应用价值。
其中，车轮发生多边形磨耗后，是否会对车辆运行安全性和稳定性带来决定性影响，不单单要看当前车轮的磨耗参数，还和轮对的另外一个车轮的多边形损耗有关。因此，实施例的列车振动模拟检测方法，其注重左车轮和右车轮的组合，进而对同一待检测车轮和不同匹配车轮得到不同轮对的情况进行分析。
根据本发明的其中一个实施例，轮对加工包括：
加工待检测车轮，并加工多个用于和待检测车轮组合形成轮对的匹配车轮，匹配车轮具有多种多边形阶数、多边形深度和相位角。
当轨道车辆的某个车轮发生多边形损耗的时候，由于车轮不便拆装，此时可以参照该轨道车辆上的车轮加工一个待检测车轮。该待检测车轮对轨道车辆振动影响还和轮对的另一个车轮有关。因此，此时加工多个用于和待检测车轮组合形成轮对的匹配车轮。可以基于多边形阶数、多边形深度、相位角等参数加工多个匹配车轮，并将匹配车轮和待检测车轮依次组合。对多个轮对分别进行轮对安装-振动检测的步骤。也即，将轮对安装至单节车上之后，采集不同运行速度下单节车的振动参数。进而，判断待检测车轮对应的轨道车辆车轮何时需要进行镟修。
其中，轮对加工可以在数控加工中心进行。
根据本发明的其中一个实施例，轮对加工中，车轮多边形的形状包括月牙形和矩形。其中，车轮多边形的形状指代的是在车轮上加工的磨损图案的形状。形成有矩形多边形的车轮1，其断面图和侧视图请参见图1和图2。形成有月牙形多边形的车轮1，其断面图和侧视图请参见图3和图4。其中，月牙形多边形便于加工，而矩形多边形更加能保证检测精度。图1至图4中D为多边形深度，L为多边形长度。此外，图1至图4中D均取值0.1mm，图2当中L取值32.12mm，图4当中L取值22.75mm。
根据本发明的其中一个实施例，轮对加工中，车轮多边形阶数包括17阶和24阶，多边形深度包括0.05mm、0.08mm和0.1mm，相位角包括0°和10.588°。
根据本发明的其中一个实施例，轮对加工包括：
车轮加工：加工具有不同多边形阶数、多边形深度和相位角的车轮；
轮对组合：从加工好的所述车轮当中，根据研究目的的需要排列组合方式制定左车轮和右车轮的组合方式。
实施例提供一种具体的轮对的左车轮和右车轮的排列组合方案，请参见下表格：
轮对编号 左车轮 右车轮
1 新轮 新轮 -
2 17阶0.05mm 新轮 -
3 17阶0.08mm 新轮 -
4 17阶0.1mm 新轮 -
5 17阶0.05mm 17阶0.05mm 相位角0°
6 17阶0.05mm 17阶0.05mm 相位角10.588°
7 17阶0.08mm 17阶0.08mm 相位角0°
8 17阶0.08mm 17阶0.08mm 相位角10.588°
9 17阶0.1mm 17阶0.1mm 相位角0°
10 17阶0.1mm 17阶0.1mm 相位角10.588°
11 17阶0.05mm 17阶0.08mm 相位角0°
12 17阶0.05mm 17阶0.08mm 相位角10.588°
13 17阶0.05mm 17阶0.1mm 相位角0°
14 17阶0.05mm 17阶0.1mm 相位角10.588°
15 17阶0.08mm 17阶0.1mm 相位角0°
16 17阶0.08mm 17阶0.1mm 相位角10.588°
17 17阶0.05mm 24阶0.05mm -
18 17阶0.08mm 24阶0.05mm -
19 17阶0.1mm 24阶0.05mm -
20 17阶0.05mm 24阶0.08mm -
21 17阶0.08mm 24阶0.08mm -
22 17阶0.1mm 24阶0.08mm -
23 17阶0.05mm 24阶0.1mm -
24 17阶0.08mm 24阶0.1mm -
表1
当然，表1并未穷尽所有轮对的组合情况，其只是给出了一些较为典型的轮对组合情况，对于分析轮对轨道车辆振动具有代表性意义。
根据本发明的其中一个实施例，轮对加工包括将轮径值、多边形阶数、多边形深度和相位角标记至轮毂侧面，进而便于对轮对直观的观察和记载。
其中，轮对安装包括在轮对上压装轴箱轴承、组装轴箱体、落构架、落车，进而组装得到单节车。
轮对安装之后振动检测之前，将单节车放置于整车滚动试验台上，调整车轮轮缘与轨道轮间的间隙至设定值。对于上述提到的矩形的多边形而言，其能够保证车轮多边形区域和轨道轮充分接触，进而可以保证检测的准确性。
根据本发明的其中一个实施例，振动检测的步骤包括：
在轴箱体处、构架弹簧筒上部、车体枕梁处布置三向加速度传感器，采集三向加速度传感器的数值。其中，振动检测过程中采集三向加速度传感器数值的采样频率可以选择5kHz-15kHz，尤其是可以优选采样频率为10kHz。
此外，振动检测过程包括采集不同速度等级下三向加速度传感器的振动信号。尤其是采集车速稳定时三向加速度传感器的振动信号。其中，采集振动信号的时间可以持续5min-10min。
振动检测之后包括在时域和频域分析左车轮和右车轮在不同组合情况下对轴箱振动以及振动传递的影响，其中不同组合情况包括左车轮和右车轮选择同一多边形阶数、不同多边形阶数、同一多边形深度、不同多边形深度、同一相位角、不同相位角的排列组合。
现车运用过程中会出现一条轮对左右车轮多边形阶数、多边形深度和相位角存在一定差异。实施例提出研究左车轮和右车轮的多边形阶数、多边形深度和相位角不同组合对转向架振动的影响，故提出在整车滚动/滚振试验台上模拟不同速度等级下的车轮多边形特征量对转向架振动的影响，研究其不同组合工况下的耦合效应，进而对现车车轮镟修具有实际指导作用。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种列车振动模拟检测方法，其特征在于，包括：
轮对加工：采用左车轮、右车轮和轮轴组装得到轮对，且左车轮和右车轮的至少其中一个具有车轮多边形；
轮对安装：将轮对组装至单节车上；
振动检测：在不同运行速度下采集单节车的振动参数；
更换轮对，重复“轮对加工-轮对安装-振动检测”，记载不同轮对下单节车的振动参数。
2.根据权利要求1所述的列车振动模拟检测方法，其特征在于，所述轮对加工包括：
加工待检测车轮，并加工多个用于和待检测车轮组合形成轮对的匹配车轮，匹配车轮具有多种多边形阶数、多边形深度和相位角。
3.根据权利要求1所述的列车振动模拟检测方法，其特征在于，所述轮对加工中，车轮多边形的形状包括月牙形和矩形。
4.根据权利要求1所述的列车振动模拟检测方法，其特征在于，所述轮对加工中，车轮多边形的多边形阶数包括17阶和24阶，多边形深度包括0.05mm、0.08mm和0.1mm，相位角包括0°和10.588°。
5.根据权利要求1所述的列车振动模拟检测方法，其特征在于，所述轮对加工包括：
车轮加工：加工具有不同多边形阶数、多边形深度和相位角的车轮；
轮对组合：从加工好的所述车轮当中，根据研究目的的需要排列组合方式制定左车轮和右车轮的组合方式。
6.根据权利要求1所述的列车振动模拟检测方法，其特征在于，所述轮对安装之后振动检测之前，将单节车放置于整车滚动试验台上，调整车轮轮缘与轨道轮间的间隙至设定值。
7.根据权利要求1所述的列车振动模拟检测方法，其特征在于，所述振动检测包括在轴箱体处、构架弹簧筒上部、车体枕梁处布置三向加速度传感器，采集三向加速度传感器的数值。
8.根据权利要求7所述的列车振动模拟检测方法，其特征在于，所述振动检测过程中采集三向加速度传感器数值的采样频率为5kHz-15kHz。
9.根据权利要求8所述的列车振动模拟检测方法，其特征在于，所述振动检测过程包括采集不同速度等级下三向加速度传感器的振动信号。
10.根据权利要求1所述的列车振动模拟检测方法，其特征在于，所述振动检测之后包括在时域和频域分析左车轮和右车轮在不同组合情况下对轴箱振动以及振动传递的影响，其中不同组合情况包括左车轮和右车轮选择同一多边形阶数、不同多边形阶数、同一多边形深度、不同多边形深度、同一相位角、不同相位角的排列组合。
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