发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明实施例提供一种评判高速列车横向运动稳定性的方法及装置。
本发明实施例提供一种评判高速列车横向运动稳定性的方法,包括:
获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号;
分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值;
根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否发生失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。
本发明实施例提供一种评判高速列车横向运动稳定性的装置,包括:
第一获取单元,用于获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号;
第二获取单元,用于分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值;
确定单元,用于根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否发生失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。
本发明实施例提供一种电子设备,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其中,
所述处理器执行所述程序时实现如下方法步骤:
获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号;
分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值;
根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否发生失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如下方法步骤:
获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号;
分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值;
根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否发生失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。
本发明实施例提供的评判高速列车横向运动稳定性的方法及装置,通过将与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值作为反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标,能够准确地评判高速列车横向运动稳定性。
具体实施方式
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作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。
图1为本发明评判高速列车横向运动稳定性的方法实施例流程图,如图1所示,本发明实施例提供的一种评判高速列车横向运动稳定性的方法,包括以下步骤:
S101:获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号。
具体的,装置获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号。图2为本发明评判高速列车横向运动稳定性的另一方法实施例流程图,如图2所示,可以通过采集转向架构架横向振动加速度信号的方式获取转向架构架横向振动加速度信号,进一步地,可以利用加速度传感器采集高速列车的转向架构架横向振动加速度信号
图3为本发明实施例采集的转向架构架横向振动加速度信号示意图,图3中的“转向架横向振动加速度”对应转向架构架横向振动加速度信号,单位为g,即9.8m/s
2,图3中的采集周期可以为0.001s。可以对所述转向架构架横向振动加速度信号
进行0Hz~4Hz的低通滤波、对所述转向架构架横向振动加速度信号
进行4Hz~10Hz的带通滤波。
S102:分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值。
具体的,装置分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值。各自对应的预设时间参数可以包括与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号相对应的第一预设时间窗口、与带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号相对应的第二预设时间窗口;其中,所述第一预设时间窗口大于所述第二预设时间窗口。第一预设时间窗口和第二预设时间窗口的具体数值可以根据实际情况自主设置,例如可以分别为3s和1s。第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值,记为
第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值,记为
和
的获取方式为统计学中移动均方根值的常规获取方式,本发明不作具体说明。图4为本发明实施例第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值示意图,图4中的“构架横向加速度移动均方根值”对应第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值。图5为本发明实施例第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值示意图,图5中的“构架横向加速度移动均方根值”对应第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值。本发明实施例中反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标能考虑高速列车在服役过程中由于轮轨型面变化、轮轨接触表面状态变化、线路条件变化、列车结构参数变化对高速列车横向运动稳定性评判的影响。蛇行失稳极限环分岔形式可以包括低频蛇行失稳、高频蛇行失稳,即如果确定为高频蛇行失稳,则说明高速列车横向运动稳定性变差,影响运营安全,如果确定为低频蛇行失稳,则说明高速列车乘坐舒适性降低。。
S103:根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。
具体的,装置根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否发生蛇行失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。各自对应的预设阈值可以具体是:与第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值相对应的第一预设阈值、与第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值相对应的第二预设阈值,第一预设阈值
和第二预设阈值
可以根据实际情况自主设置,可以分别选为0.07g和0.45g。
本发明实施例提供的评判高速列车横向运动稳定性的方法,通过将与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值作为反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标,能够准确地评判高速列车横向运动稳定性。
在上述实施例的基础上,所述蛇行失稳极限环分岔形式包括低频蛇行失稳;相应的,所述根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式,包括:
若判断获知所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值小于第二预设阈值、且所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值大于等于第一预设阈值,则确定所述蛇行失稳极限环分岔形式为所述低频蛇行失稳;其中,所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。
具体的,装置若判断获知所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值小于第二预设阈值、且所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值大于等于第一预设阈值,则确定所述蛇行失稳极限环分岔形式为所述低频蛇行失稳;其中,所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。参照图2和上述举例,如果
小于0.45g、且
大于等于0.07g,则确定为低频蛇行失稳,进一步地,还可以生成报警信息作为应对措施。参照图4,图4中存在大于0.07g的
的数值,参照图5,图5中不存在大于0.45g的
的数值,因此,图4和图5对应的示例为低频蛇行失稳。
本发明实施例提供的评判高速列车横向运动稳定性的方法,进一步能够准确地评判高速列车横向运动稳定性。
在上述实施例的基础上,所述蛇行失稳极限环分岔形式还包括高频蛇行失稳;相应的,所述方法还包括:
若判断获知所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值大于等于所述第二预设阈值,则直接确定所述蛇行失稳极限环分岔形式为所述高频蛇行失稳。
具体的,装置若判断获知所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值大于等于所述第二预设阈值,则直接确定所述蛇行失稳极限环分岔形式为所述高频蛇行失稳。参照图2和上述举例,如果
大于等于0.45g,则直接确定为高频蛇行失稳,进一步地,还可以采用对所述高速列车进行降速处理或其他处理作为应对措施。
本发明实施例提供的评判高速列车横向运动稳定性的方法,进一步能够准确、快速地评判高速列车横向运动稳定性。
在上述实施例的基础上,所述方法还包括:
若判断获知所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值小于所述第二预设阈值、且所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值小于所述第一预设阈值,则确定不存在蛇行失稳。
具体的,装置若判断获知所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值小于所述第二预设阈值、且所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值小于所述第一预设阈值,则确定不存在蛇行失稳。参照图2和上述举例,如果
小于0.45g、且
小于0.07g,则确定不存在蛇行失稳,即对应图2中的“未失稳”。
本发明实施例提供的评判高速列车横向运动稳定性的方法,进一步能够准确地评判高速列车横向运动稳定性。
在上述实施例的基础上,所述方法还包括:
若判断获知所述蛇行失稳极限环分岔形式为所述高频蛇行失稳,则对所述高速列车进行降速处理。
具体的,装置若判断获知所述蛇行失稳极限环分岔形式为所述高频蛇行失稳,则对所述高速列车进行降速处理。可参照上述实施例,不再赘述。
若判断获知所述蛇行失稳极限环分岔形式为所述低频蛇行失稳,则生成报警信息。
具体的,装置若判断获知所述蛇行失稳极限环分岔形式为所述低频蛇行失稳,则生成报警信息。可参照上述实施例,不再赘述。
本发明实施例提供的评判高速列车横向运动稳定性的方法,能够有效应对低频蛇行失稳或高频蛇行失稳。
在上述实施例的基础上,所述各自对应的预设时间参数包括与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号相对应的第一预设时间窗口、与带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号相对应的第二预设时间窗口;其中,所述第一预设时间窗口大于所述第二预设时间窗口。
具体的,装置中的所述各自对应的预设时间参数包括与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号相对应的第一预设时间窗口、与带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号相对应的第二预设时间窗口;其中,所述第一预设时间窗口大于所述第二预设时间窗口。可参照上述实施例,不再赘述。
本发明实施例提供的评判高速列车横向运动稳定性的方法,通过第一预设时间窗口和第二预设时间窗口分别获取第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值,进一步能够准确地评判高速列车横向运动稳定性。
在上述实施例的基础上,所述获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,包括:
利用加速度传感器采集高速列车的转向架构架横向振动加速度信号。
具体的,装置利用加速度传感器采集高速列车的转向架构架横向振动加速度信号。可参照上述实施例,不再赘述。
本发明实施例提供的评判高速列车横向运动稳定性的方法,能够有效获取到转向架构架横向振动加速度信号,保证该方法正常进行。
综上所述,本发明实施例具有下列区别于其他方法的显著优势:
1)本发明算法简单,运算速度快,便于实现实时在线监测。
2)本发明能够判断高速列车存在低频蛇行失稳还是高频蛇行失稳的危险,从而方便列车在运行过程中做出相应的处理。
3)本发明能够对高速列车蛇行失稳的幅值和频率特性做出判断,从而方便事后进行事故原因分析。
图6为本发明评判高速列车横向运动稳定性的装置实施例结构示意图,如图6所示,本发明实施例提供了一种评判高速列车横向运动稳定性的装置,包括第一获取单元601、第二获取单元602和确定单元603,其中:
第一获取单元601用于获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号;第二获取单元602用于分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值;确定单元603用于根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。
具体的,第一获取单元601用于获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号;第二获取单元602用于分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值;确定单元603用于根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。
本发明实施例提供的评判高速列车横向运动稳定性的装置,通过将与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值作为反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标,能够准确地评判高速列车横向运动稳定性。
本发明实施例提供的评判高速列车横向运动稳定性的装置具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程,其功能在此不再赘述,可以参照上述方法实施例的详细描述。
图7为本发明实施例提供的电子设备实体结构示意图,如图7所示,所述电子设备包括:处理器(processor)701、存储器(memory)702和总线703;
其中,所述处理器701、存储器702通过总线703完成相互间的通信;
所述处理器701用于调用所述存储器702中的程序指令,以执行上述各方法实施例所提供的方法,例如包括:获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号;分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值;根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。
本实施例公开一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,当所述程序指令被计算机执行时,计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法,例如包括:获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号;分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值;根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法,例如包括:获取高速列车的转向架构架横向振动加速度信号,并对所述转向架构架横向振动加速度信号分别进行低通滤波和带通滤波,以获取低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号和带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号;分别根据低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、各自对应的预设时间参数获取反映列车蛇行失稳极限环分岔形式、列车蛇行失稳频率的评判指标;其中,所述评判指标为与低通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号、带通滤波后的转向架构架横向振动加速度信号分别对应的第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值;根据所述第一统计转向架构架横向加速度移动均方根值、所述第二统计转向架构架横向加速度移动均方根值分别与各自对应的预设阈值的比较结果,确定所述高速列车是否失稳以及发生的蛇行失稳极限环分岔形式。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。