CN114580076B - 基于力学效应的车桥耦合用振动分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车桥耦合领域，涉及振动分析技术，用于解决现有的车桥耦合振动分析系统的分析过程太过繁杂，耗时长，效率低的问题，具体是基于力学效应的车桥耦合用振动分析系统，包括服务器，所述服务器通信连接有平稳分析模块、脱轨检测模块、辅助检测模块、振动分析模块、数据存储模块、数据采集模块；所述平稳分析模块用于对车辆的平稳性进行检测分析；所述脱轨检测模块用于对平稳性满足要求的车辆进行脱轨检测；所述辅助检测模块用于对脱轨检测结果为合格的车辆进行辅助检测；本发明通过平稳分析模块对车辆进行平稳性能分析，列车的平稳性用于反映乘客的乘坐舒适度以及列车的损坏程度，从而在侧面对列车振动进行反馈。
Description
技术领域
本发明属于车桥耦合领域，涉及振动分析技术，具体是基于力学效应的车桥耦合用振动分析系统。
背景技术
车桥桥梁振动问题的研究一直得到国内外学者的普遍关注，随着计算机和有限元方法的发展，车辆振动分析的现代理论以考虑更加接近真实的三维空间车辆模型和桥梁理想化为多质量的有限元或有线条模型并考虑车桥耦合振动为主要特点。
现有的车桥耦合振动分析系统的分析过程太过繁杂，耗时长，效率低，无法通过平稳性分析与脱轨分析对振动分析过程进行简化。
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供基于力学效应的车桥耦合用振动分析系统，用于解决现有的车桥耦合振动分析系统的分析过程太过繁杂，耗时长，效率低的问题；
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以通过平稳性分析与脱轨分析对振动分析进行简化的振动分析系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于力学效应的车桥耦合用振动分析系统，包括服务器，所述服务器通信连接有平稳分析模块、脱轨检测模块、辅助检测模块、振动分析模块、数据存储模块、数据采集模块；
所述数据采集模块用于对振动分析的数据进行采集并将采集的数据发送至数据存储模块；
所述平稳分析模块用于对车辆的平稳性进行检测分析；
所述脱轨检测模块用于对平稳性满足要求的车辆进行脱轨检测；
所述辅助检测模块用于对脱轨检测结果为合格的车辆进行辅助检测；
所述振动分析模块用于对平稳分析模块、脱轨分析模块以及辅助检测模块的检测结果进行整合分析得到振动系数。
进一步地，所述平稳分析模块对车辆进行检测分析的过程包括：选取若干个列车并标记为检测对象i，i=1，2，…，n，n为正整数，对检测对象i进行速度检测并将检测对象的加速度幅值标记为JSi，将加速度幅值JSi与加速度阈值JSmax进行比较：若加速度幅值JSi小于等于加速度阈值JSmax，则判定车辆的平稳性满足要求，平稳分析模块向服务器发送车辆平稳信号；若加速度幅值JSi大于加速度阈值JSmax，则判定车辆的平稳性不满足要求，平稳分析模块向服务器发送车辆不平稳信号。
进一步地，脱轨检测模块对平稳性满足要求的车辆进行脱轨检测的具体过程包括：获取钢轨头部踏面下L1mm范围内两股钢轨工作边之间的距离并标记为轨道距离，L1为预设长度常量，将轨道距离与轨距标准值差值的绝对值标记为轨距差GC，获取列车的行驶速度并标记为SD，获取车辆动力轴的材质缺陷厚度值并标记为缺陷值QX，通过公式TG=α1/GC+α2/SD+α3/QX得到车辆的脱轨系数TG，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞0，将脱轨系数TG与脱轨阈值TGmax进行比较：若脱轨系数TG小于等于脱轨阈值TGmax，则判定车辆的脱轨检测结果为不合格，脱轨检测模块向服务器发送脱轨不合格信号；若脱轨系数TG大于脱轨阈值TGmax，则判定车辆的脱轨检测结果为合格，脱轨检测模块向服务器发送脱轨合格信号。
进一步地，辅助检测模块对脱轨检测结果为合格的车辆进行辅助检测的过程包括：对车辆行驶过程中产生的噪声进行实时检测，将车辆行驶过程中的噪声最大值标记为ZS，对车辆行驶过程中的风速进行实时检测，将车辆行驶过程中的最大风速值标记为FL，获取车辆行驶过程中的重量值并标记为ZL，通过公式得到辅助影响系数FY，其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1；将辅助影响系数FY与辅助影响阈值FYmax进行比较：若辅助影响系数FY小于等于辅助影响阈值FYmax，则判定车辆运行过程中的运行状态不满足要求，辅助检测模块向服务器发送运行不合格信号；若辅助影响系数FY大于辅助影响阈值FYmax，则判定车辆运行过程中的运行状态满足要求，辅助检测模块向服务器发送运行合格信号。
进一步地，振动分析模块对运行合格的车辆进行振动分析的过程包括：通过公式ZD=γ1/JS+γ2×TJ+γ3/FY得到车辆的振动系数ZD，振动分析模块将车辆的振动系数ZD发送至服务器与数据存储模块。
进一步地，该基于力学效应的车桥耦合用振动分析系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一：平稳分析模块对车辆的平稳性进行检测分析，选取若干车辆作为检测对象，通过对检测对象的加速度幅值对车辆的平稳性是否满足要求进行判定；
步骤二：脱轨检测模块对平稳性满足要求的车辆进行脱轨检测，通过轨距差、行驶速度以及缺陷值计算得到脱轨系数，将脱轨系数与脱轨阈值进行比较后对车辆的脱轨检测结果是否合格进行判定；
步骤三：辅助检测模块对脱轨检测结果为合格的车辆进行辅助检测，通过噪声最大值、风速最大值以及重量值计算得到辅助影响系数，将辅助影响系数与辅助影响阈值进行比较后对车辆运行状态是否满足要求进行判定；
步骤四：通过振动分析模块对平稳分析模块、脱轨分析模块以及辅助检测模块的检测结果进行整合分析得到振动系数，将振动系数发送至服务器。
本发明具备下述有益效果：
1、通过平稳分析模块对车辆进行平稳性能分析，列车的平稳性用于反映乘客的乘坐舒适度以及列车的损坏程度，从而在侧面对列车振动进行反馈，结合脱轨检测模块对列车的脱轨检测结果对列车的振动进行综合分析，从而通过脱轨检测与平稳性检测对列车行驶安全性进行反馈；
2、通过辅助检测模块对列车行驶过程中的辅助影响因素进行检测分析，通过列车行驶产生的噪声值与风速值等对列车行驶状态进行反馈，振动分析模块对平稳检测结果、脱轨检测结果与辅助检测结果进行计算得到振动系数，通过振动系数对列车行驶的整体振动状态进行反馈，以多角度结合的方式进行振动分析，保证振动分析的结果精确性。
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为本发明实施例一的原理框图；
图2为本发明实施例二的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，基于力学效应的车桥耦合用振动分析系统，包括服务器，服务器通信连接有平稳分析模块、脱轨检测模块、辅助检测模块、振动分析模块、数据存储模块、数据采集模块。
数据采集模块用于对振动分析的数据进行采集并将采集的数据发送至数据存储模块；
平稳分析模块用于对车辆的平稳性进行检测分析，平稳分析模块对车辆进行检测分析的过程包括：选取若干个列车并标记为检测对象i，i=1，2，…，n，n为正整数，对检测对象i进行速度检测并将检测对象的加速度幅值标记为JSi，将加速度幅值JSi与加速度阈值JSmax进行比较：若加速度幅值JSi小于等于加速度阈值JSmax，则判定车辆的平稳性满足要求，平稳分析模块向服务器发送车辆平稳信号；若加速度幅值JSi大于加速度阈值JSmax，则判定车辆的平稳性不满足要求，平稳分析模块向服务器发送车辆不平稳信号；车辆的平稳性越高则表示乘客的乘坐舒适度越高。
脱轨检测模块用于对平稳性满足要求的车辆进行脱轨检测，脱轨检测模块对平稳性满足要求的车辆进行脱轨检测的具体过程包括：获取钢轨头部踏面下L1mm范围内两股钢轨工作边之间的距离并标记为轨道距离，L1为预设长度常量，将轨道距离与轨距标准值差值的绝对值标记为轨距差GC，获取列车的行驶速度并标记为SD，获取车辆动力轴的材质缺陷厚度值并标记为缺陷值QX，通过公式TG=α1/GC+α2/SD+α3/QX得到车辆的脱轨系数TG，需要说明的是，脱轨系数是一个反映列车脱轨可能性的数值，脱轨系数的数值越大，则表示列车的脱轨可能性越小，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞0，将脱轨系数TG与脱轨阈值TGmax进行比较：若脱轨系数TG小于等于脱轨阈值TGmax，则判定车辆的脱轨检测结果为不合格，脱轨检测模块向服务器发送脱轨不合格信号；若脱轨系数TG大于脱轨阈值TGmax，则判定车辆的脱轨检测结果为合格，脱轨检测模块向服务器发送脱轨合格信号。
辅助检测模块用于对脱轨检测结果为合格的车辆进行辅助检测，辅助检测模块对脱轨检测结果为合格的车辆进行辅助检测的过程包括：对车辆行驶过程中产生的噪声进行实时检测，将车辆行驶过程中的噪声最大值标记为ZS，噪声值由噪声测试仪直接采集，噪声测试仪，是用于工作现场，广场等公共场所的噪声检测和测试的仪器，噪声污染是影响较大的环境污染之一，较高分贝的噪音甚至会对人的耳膜造成严重的损伤，致使失聪等，对车辆行驶过程中的风速进行实时检测，将车辆行驶过程中的最大风速值标记为FL，风速值由风速传感器直接采集，风速传感器是用来测量风速的设备， 外形小巧轻便，便于携带和组装，按照工作原理可粗略分为机械式风速传感器、超声波式风速传感器，获取车辆行驶过程中的重量值并标记为ZL，通过公式得到辅助影响系数FY，辅助影响系数是一个根据外部因素表现列车运行状态好坏的数值，辅助影响系数的数值越高，则表示根据外部因素表现列车的运行状态越差，其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1；将辅助影响系数FY与辅助影响阈值FYmax进行比较：若辅助影响系数FY小于等于辅助影响阈值FYmax，则判定车辆运行过程中的运行状态不满足要求，辅助检测模块向服务器发送运行不合格信号；若辅助影响系数FY大于辅助影响阈值FYmax，则判定车辆运行过程中的运行状态满足要求，辅助检测模块向服务器发送运行合格信号。
振动分析模块用于对运行合格的车辆进行振动分析，振动分析模块对运行合格的车辆进行振动分析的过程包括：通过公式ZD=γ1/JS+γ2×TJ+γ3/FY得到车辆的振动系数ZD，振动分析模块将车辆的振动系数ZD发送至服务器与数据存储模块，振动系数是一个反映列车整体振动状态的数值，振动系数的数值越大，则表示列车的整体振动状态越好。
实施例二
如图2所示，基于力学效应的车桥耦合用振动分析方法，包括以下步骤：
步骤一：平稳分析模块对车辆的平稳性进行检测分析，选取若干车辆作为检测对象，通过对检测对象的加速度幅值对车辆的平稳性是否满足要求进行判定；
步骤二：脱轨检测模块对平稳性满足要求的车辆进行脱轨检测，通过轨距差、行驶速度以及缺陷值计算得到脱轨系数，将脱轨系数与脱轨阈值进行比较后对车辆的脱轨检测结果是否合格进行判定；
步骤三：辅助检测模块对脱轨检测结果为合格的车辆进行辅助检测，通过噪声最大值、风速最大值以及重量值计算得到辅助影响系数，将辅助影响系数与辅助影响阈值进行比较后对车辆运行状态是否满足要求进行判定；
步骤四：通过振动分析模块对平稳分析模块、脱轨分析模块以及辅助检测模块的检测结果进行整合分析得到振动系数，将振动系数发送至服务器。
基于力学效应的车桥耦合用振动分析系统，平稳分析模块对车辆的平稳性进行检测分析；脱轨检测模块对平稳性满足要求的车辆进行脱轨检测，通过轨距差、行驶速度以及缺陷值计算得到脱轨系数，将脱轨系数与脱轨阈值进行比较后对车辆的脱轨检测结果是否合格进行判定；辅助检测模块对脱轨检测结果为合格的车辆进行辅助检测；通过振动分析模块对平稳分析模块、脱轨分析模块以及辅助检测模块的检测结果进行整合分析得到振动系数，将振动系数发送至服务器。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
上述公式均是归一化处理取其数值，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况设定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (1)
1.基于力学效应的车桥耦合用振动分析系统，包括服务器，其特征在于，所述服务器通信连接有平稳分析模块、脱轨检测模块、辅助检测模块、振动分析模块、数据存储模块、数据采集模块；
所述数据采集模块用于对振动分析的数据进行采集并将采集的数据发送至数据存储模块；
所述平稳分析模块用于对车辆的平稳性进行检测分析；
所述脱轨检测模块用于对平稳性满足要求的车辆进行脱轨检测；
所述辅助检测模块用于对脱轨检测结果为合格的车辆进行辅助检测；
所述振动分析模块用于对平稳分析模块、脱轨分析模块以及辅助检测模块的检测结果进行整合分析得到振动系数；
所述平稳分析模块对车辆进行检测分析的过程包括：选取若干个列车并标记为检测对象i，i=1，2，…，n，n为正整数，对检测对象i进行速度检测并将检测对象的加速度幅值标记为JSi，将加速度幅值JSi与加速度阈值JSmax进行比较：若加速度幅值JSi小于等于加速度阈值JSmax，则判定车辆的平稳性满足要求，平稳分析模块向服务器发送车辆平稳信号；若加速度幅值JSi大于加速度阈值JSmax，则判定车辆的平稳性不满足要求，平稳分析模块向服务器发送车辆不平稳信号；
脱轨检测模块对平稳性满足要求的车辆进行脱轨检测的具体过程包括：获取钢轨头部踏面下L1mm范围内两股钢轨工作边之间的距离并标记为轨道距离，L1为预设长度常量，将轨道距离与轨距标准值差值的绝对值标记为轨距差GC，获取列车的行驶速度并标记为SD，获取车辆动力轴的材质缺陷厚度值并标记为缺陷值QX，通过公式TG=α1/GC+α2/SD+α3/QX得到车辆的脱轨系数TG，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞0，将脱轨系数TG与脱轨阈值TGmax进行比较：若脱轨系数TG小于等于脱轨阈值TGmax，则判定车辆的脱轨检测结果为不合格，脱轨检测模块向服务器发送脱轨不合格信号；若脱轨系数TG大于脱轨阈值TGmax，则判定车辆的脱轨检测结果为合格，脱轨检测模块向服务器发送脱轨合格信号；
辅助检测模块对脱轨检测结果为合格的车辆进行辅助检测的过程包括：对车辆行驶过程中产生的噪声进行实时检测，将车辆行驶过程中的噪声最大值标记为ZS，对车辆行驶过程中的风速进行实时检测，将车辆行驶过程中的最大风速值标记为FL，获取车辆行驶过程中的重量值并标记为ZL，通过公式得到辅助影响系数FY，其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1；将辅助影响系数FY与辅助影响阈值FYmax进行比较：若辅助影响系数FY小于等于辅助影响阈值FYmax，则判定车辆运行过程中的运行状态不满足要求，辅助检测模块向服务器发送运行不合格信号；若辅助影响系数FY大于辅助影响阈值FYmax，则判定车辆运行过程中的运行状态满足要求，辅助检测模块向服务器发送运行合格信号；
振动分析模块对运行合格的车辆进行振动分析的过程包括：通过公式ZD=γ1/JS+γ2×TJ+γ3/FY得到车辆的振动系数ZD，振动分析模块将车辆的振动系数ZD发送至服务器与数据存储模块。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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