CN112304649A

CN112304649A - 悬挂式单轨线路旅客舒适度参数检测方法和系统

Info

Publication number: CN112304649A
Application number: CN202011079985.3A
Authority: CN
Inventors: 易思蓉; 曾勇; 余浩伟; 寇峻瑜; 杨冬营; 王代富
Original assignee: Southwest Jiaotong University; China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd CREEC
Current assignee: Southwest Jiaotong University; China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd CREEC
Priority date: 2020-10-10
Filing date: 2020-10-10
Publication date: 2021-02-02

Abstract

本发明公开了一种悬挂式单轨线路旅客舒适度参数检测方法及系统，系统包括数据采集系统及数据处理单元，通过数据采集系统获取列车不同部位的纵向加速度、横向加速度、垂向加速度以及横向倾角；数据处理单元，对测得的纵向、横向、垂向加速度以及横向倾角测试结果进行分析处理，计算得到旅客舒适度指标，之后根据旅客舒适度指标对悬挂式单轨列车在该段线路或该段时间内的旅客舒适度进行评价。该方法可以准确测定和评价悬挂式单轨列车行车条件下的旅客舒适度，有利于改进悬挂式单轨列车和线路系统的设计质量，提高悬挂式单轨列车和线路系统的服役品质。

Description

悬挂式单轨线路旅客舒适度参数检测方法和系统

技术领域

本发明涉及城市轨道交通列车技术领域，尤其涉及悬挂式单轨线路旅客舒适度参数检测系统与方法。

背景技术

悬挂式单轨在国外已经安全运营多年，但在国内尚处于起步阶段。作为一种新型的交通运输方式，悬挂式单轨交通具有城市空间利用率高、地形适应能力强、安全性高、投资省、节能环保、可兼具观光游览功能等优点。

旅客乘坐舒适性是否良好是评价悬挂式单轨列车服役质量的重要方面，因此，在悬挂式单轨列车行车过程中，对旅客舒适度进行检测并采用合理的方法进行评价非常重要。

目前，轨道交通领域对于旅客舒适度的检测没有统一的方法，传统的轨道交通系统对于旅客舒适度的评价主要建立在列车平稳性检测的基础上，通过采集车厢地板面上指定点的横向和垂向振动加速度来进行评价。然而，悬挂式单轨列车结构、轮轨关系及受力与传统的轨道交通系统存在较大差异，其车轮和轨道在上部，装有乘客的车厢在下部，中间用悬挂装置进行连接，特别是风速较大的条件下，车体可能产生较大的摆动幅度。因此，传统的列车平稳性检测方法对悬挂式单轨来说并不适用。

因此，构建一种适合于悬挂式单轨列车旅客舒适度的检测系统和方法，实现悬挂式单轨列车旅客舒适度的合理检测，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供悬挂式单轨线路旅客舒适度参数检测方法与系统，以解决现有技术中悬挂式单轨列车的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种悬挂式单轨列车旅客舒适度监测方法，该方法包括以下步骤：

悬挂式单轨线路旅客舒适度参数检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(a)在悬挂式单轨列车内部设置数据采集系统：在列车内部安装纵向、横向、垂向、加速度传感器以及横向倾角传感器，其中：

所述纵向加速度传感器安装于列车内部地板面上；

所述横向加速度传感器安装于列车内部座位表面；

所述垂向加速度传感器安装于列车内部窗台表面；

所述横向倾角传感器安装于列车内角部地板面上；

(b)对旅客舒适度数据进行采集：通过加速度传感器测得悬挂式单轨列车在行驶过程中各时刻的纵向、横向、垂向加速度以及各时间点的横向倾角值；

(c)旅客舒适度数据处理分析：通过数据采集系统得到旅客舒适度数据后传输至服务器进行保存并通过服务器内的数据处理单元对旅客舒适度数据进行处理，通过纵向、横向、垂向加速度获取列车的总体加速度，通过各时间点的横向倾角值获取列车横向倾角最大值；通过横向倾角值变化曲线获取列车横向倾角变化速度最大值以及列车横向倾角变化加速度的最大值；

采用列车舒适度评价指标体系对列车的总体加速度、倾角最大值、倾角变化速度以及倾角变化加速度评价指标进行评价，由此检测旅客的舒适度。

进一步地，纵向加速度传感器具体安装位置为列车转向架前轴的右侧。

进一步地，横向加速度传感器具体安装位置为座位的中心位置。

进一步地，垂向加速度传感器具体安装位置为窗台的中心位置。

进一步地，其中，纵向加速度正方向为列车前进方向，横向加速度正方向为与列车前进方向右侧，垂向加速度正方向竖直向上；横向倾角正方向为向列车前进方向斜右方。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，还提供了一种悬挂式单轨线路旅客舒适度参数检测系统，包括数据采集系统、与数据采集系统相连的服务器，服务器内设有数据处理单元，其中：

数据采集系统包括纵向加速度传感器、横向加速度传感器、垂向加速度传感器以及横向倾角传感器；

所述纵向加速度传感器安装于列车内部地板面上；

所述横向加速度传感器安装于列车内部座位表面；

所述垂向加速度传感器安装于列车内部窗台表面；

所述横向倾角传感器安装于列车内角部地板面上。

进一步地，纵向加速度传感器的具体安装位置为距离转向架中心1m的位置。

可见，本发明可以准确地检测和评价悬挂式单轨列车行车条件下的旅客舒适度，有利于改进悬挂式单轨列车和线路系统的设计质量，提高悬挂式单轨列车和线路系统的服役品质。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明悬挂式单轨线路旅客舒适度参数检测系统流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。“角部地板面”指的是车厢内部的四个角落的地板面上。

本发明悬挂式单轨线路旅客舒适度参数检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

a在悬挂式单轨列车内部设置数据采集系统：在列车内部安装纵向、横向、垂向、加速度传感器以及横向倾角传感器，其中：

所述纵向加速度传感器11安装于列车内部地板面上；

所述横向加速度传感器12安装于列车内部座位表面；

所述垂向加速度传感器13安装于列车内部窗台表面；

所述横向倾角传感器14安装于列车内角部地板面上；

b对旅客舒适度数据进行采集：通过加速度传感器测得悬挂式单轨列车在行驶过程中各时刻的纵向、横向、垂向加速度以及各时间点的横向倾角值；

c旅客舒适度数据处理分析：通过数据采集系统得到旅客舒适度数据后传输至服务器进行保存并通过服务器内的数据处理单元对旅客舒适度数据进行处理，通过纵向、横向、垂向加速度获取列车的总体加速度，通过各时间点的横向倾角值获取列车横向倾角最大值；通过横向倾角值变化曲线获取列车横向倾角变化速度最大值以及列车横向倾角变化加速度的最大值；

纵向加速度传感器具体安装位置为列车转向架前轴的右侧。

横向加速度传感器具体安装位置为座位的中心位置。

垂向加速度传感器具体安装位置为窗台的中心位置。

其中，纵向加速度正方向为列车前进方向，横向加速度正方向为与列车前进方向右侧，垂向加速度正方向竖直向上；横向倾角正方向为向列车前进方向斜右方。

如图1所示，本发明悬挂式单轨线路旅客舒适度参数检测系统，包括数据采集系统1、与数据采集系统相连的服务器，服务器内设有数据处理单元2，其中：

数据采集系统包括纵向加速度传感器11、横向加速度传感器12、垂向加速度传感器13以及横向倾角传感器14；

所述纵向加速度传感器11安装于列车内部地板面上；

所述横向加速度传感器12安装于列车内部座位表面；

所述垂向加速度传感器13安装于列车内部窗台表面；

所述横向倾角传感器14安装于列车内角部地板面上。

纵向加速度传感器11具体安装位置为列车转向架前轴的右侧。

纵向加速度传感器11的具体安装位置为距离转向架中心1m的位置。

横向加速度传感器12具体安装位置为座位的中心位置。

垂向加速度传感器13具体安装位置为窗台的中心位置。

其中：

一、总体加速度

首先，根据数据采集系统得到的评价时间段纵向加速度、横向加速度和垂向加速度检测结果，分别计算加速度有效值，即纵向加速度、横向加速度和垂向加速度的均方根值，计算公式如下。

式中，a_eff——加速度有效值(m/s²)；a_rms——加速度的均方根(m/s²)；a(t)——t时刻的加速度的幅值(m/s²)；T——悬挂式车辆运行时间(s)。

然后，通过计算得到的纵向、横向和垂向加速度均方根值，计算“总体加速度”，即三个方向的加速度均方根的综合值，计算公式如下：

式中，a——总体加速度；a_x——纵向加速度均方根值；a_y——横向加速度均方根值；a_z——垂向加速度均方根值。

最后，根据表1可以得到根据总体加速度得出测量时间内悬挂式单轨列车旅客舒适度等级，表1为与总体加速度有关的舒适度评价标准。

表1：

舒适度等级	总体加速度(m/s2)	评定
			1级	<0.315	非常舒适
2级	0.315～0.63	舒适
			3级	0.5～1.0	轻微不舒适
4级	0.8～1.6	不舒适
			5级	1.25～2.5	非常不舒适
6级	>2	极不舒适

二、横向倾角最大值

根据测得的悬挂式车辆车体横向倾角变化曲线，可以得到车体横向倾角最大值。

β_max＝max{β₁，β₂，…，β_n}

式中，β_max为测量时间内车体横向倾角最大值(°)；β_i为测量时间内第i个时间点车体横向倾角值(°)；n为检测得到的车体横向倾角值总数。

评价标准为见表2与横向倾角有关的舒适度评价标准。

表2：

三、横向倾角变化速度

根据测得的悬挂式车辆车体横向倾角变化曲线，可以计算得到车体横向倾角变化速度最大值。

式中，

为测量时间内车体横向倾角变化速度最大值(°/s)；

为测量时间内第i个时间点车体横向倾角变化速度(°/s)；n为检测得到的车体横向倾角变化速度值总数。

评价标准为见表3与横向倾角变化速度有关的舒适度评价标准。

表3

四、横向倾角变化加速度

根据测得的悬挂式车辆车体横向倾角变化曲线，可以计算得到车体横向倾角变化加速度最大值。

式中，

为测量时间内车体横向倾角变化加速度最大值(°/s2)；

为测量时间内第i个时间点车体横向倾角变化加速度(°/s2)；n为检测得到的车体横向倾角变化加速度值总数。

评价标准为见表4与横向倾角变化加速度有关的舒适度评价标准。

表4：

(4)悬挂式单轨列车旅客舒适度综合评价。根据上述分别从四个指标评价得到的悬挂式单轨列车旅客舒适度等级R1、R2、R3、R4，按照最低舒适度等级原则确定悬挂式单轨列车旅客舒适度的综合等级R。

R＝min{R₁，R₂，R₃，R₄}

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。