CN115432031B - 一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，包括以下步骤：S1、实时采集列车进入曲线区段前的直线段区域行驶时的钢轨和车辆振动数据；S2、对采集到的实时钢轨振动数据与实时车辆振动数据进行处理；S3、基于执行指令利用液压伸缩器对轨距和超高值进行调整及恢复。本发明基于监测的振动加速度和运营速度，实时评估列车通过曲线区段的安全性和稳定性，有效避免车辆的横向晃动和轮轨异常磨耗，有助于延长车轮和钢轨的使用寿命，同时相较于线路建设阶段固化的轨距和超高值，一方面确保列车运行的安全裕量充足，另一方面约束车辆的平稳性指标，有助于提高车辆在曲线区段乘坐的舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通的车辆和轨道领域，具体来说，涉及一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法。
背景技术
随着时代的发展，人们经常使用的列车也随着时代的发展不断的进行更新换代，而轮轨关系作为车辆边界条件中最复杂的因素之一，对列车的安全性和舒适性有直接的影响，其中列车过曲线区段时钢轨与车轮踏面挤压摩擦产生的列车异常振动问题尤为突出，并给列车和轨道的日常运维造成严重影响。
但现有技术在常规情况下，轨道线路在建设阶段已经铺设结束，尤其在曲线区段的轨距加宽值和外轨超高值已经固定，导致列车服役后由于车轮踏面和钢轨廓形的变化，在过曲线区段时轨距过小或过大，造成车辆横向稳定性降低，出现车辆横向晃动；同时考虑到列车运营的速度和线路客流量存在相关性，因此运营速度是一个动态变化值，导致列车在过曲线时需求的超高值和已固定的超高值存在差距(即过超高或欠超高)，给列车的曲线通过安全性造成影响，严重时会造成列车爬轨、脱轨等问题；此外，当曲线区段的轨距固定时，使得列车过曲线区段时发生车轮的轮缘区域与钢轨的轨肩区域摩擦，一方面加速了车轮和钢轨的异常磨耗，缩短了两者的服役寿命，提高了列车和轨道的运维成本，另一方面因为摩擦产生的振动现象，降低了乘坐的舒适性。
目前根据轨道建设标准和线路的实际要求，曲线区段轨道铺设无法充分考虑轮轨磨耗后列车的运行工况，尤其针对过曲线区段时运营速度的变化导致严重的轮轨异常磨耗，极大缩短了钢轨和车轮的服役寿命，给日常维护带来了很大的挑战，因此在满足服役车辆安全平稳运营的基础上，将曲线区段的轨距和超高作为变量因子，设计一种可变轨距和轨道超高值的控制方法具有实际意义。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，包括以下步骤：
S1、实时采集列车进入曲线区段前的直线段区域行驶时的钢轨和车辆振动数据；
S2、对采集到的实时钢轨振动数据与实时车辆振动数据进行处理；
S3、基于执行指令利用液压伸缩器对轨距和超高值进行调整及恢复。
进一步的，所述实时采集列车进入曲线区段前的直线段区域行驶时的钢轨和车辆振动数据包括以下步骤：
利用加速度传感系统根据预设的标准测量时间长度实时采集列车进入曲线区段前的直线段区域行驶时的钢轨和车辆振动数据。
进一步的，所述对采集到的实时钢轨振动数据与实时车辆振动数据进行处理包括以下步骤：
S21、根据傅里叶信号处理原则，按照预设的标准测试时间分析窗对实时采集的钢轨和车辆振动数据进行带通滤波处理；
S22、对列车的自动驾驶模式进行网络共享，获得列车实时速度，并按照预设的标准测试时间进行记录；
S23、基于滤波处理的加速度数据，分别计算外侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值、内侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值、外侧钢轨受到的横向力、内侧钢轨受到的横向力、外侧钢轨受到的垂向力及内侧钢轨受到的垂向力；
S24、通过判断逻辑对车体的运动情况进行判定是否需要变化超高和轨距；
S25、根据S24的判定结果进行指令操作；
S26、在该列车通过曲线区域后，主动控制系统向轨道传感系统发出指令，使轨距和超高恢复到最初的设置值，待下次列车经过曲线区段时再执行判定。
进一步的，所述外侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值的计算公式为：
所述外侧钢轨受到的横向力的计算公式为：
FLrx＝Krx·∫∫[aLx-rms(t)]dt
所述外侧钢轨受到的垂向力的计算公式为：
FLrz＝Krz·∫∫[aLz-rms(t)]dt
所述内侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值的计算公式为：
所述内侧钢轨受到的横向力的计算公式为：
FRrx＝Krx·∫∫[aRx-rms(t)]dt
所述内侧钢轨受到的垂向力的计算公式为：
FRrz＝Krz·∫∫[aRz-rms(t)]dt
其中：aLx、aLz分别为实测外轨的横向振动加速度和垂向振动加速度；
z、x为轨道系统坐标系的垂向和横向；
L、R为车辆前进方向的外轨和内轨；
f为传感器的采样频率；
t为传感器的采样时间；
aLx-rms、aLz-rms分别为在外轨标准测量时间内的横向振动加速度有效值和垂向振动加速度有效值；
Krx为钢轨截面横向刚度值；
Krz为钢轨截面垂向刚度值；
FLrx为外侧钢轨受到的横向力；
FLrz为外侧钢轨受到的垂向力；
aRx、aRz分别为实测内轨的横向振动加速度和垂向振动加速度；
aRx-rms、aRz-rms分别为在内轨标准测量时间内的横向振动加速度有效值和垂向振动加速度有效值；
FRrx、FRrz分别为内侧钢轨受到的横向力和垂向力。
进一步的，所述通过判断逻辑对车体的运动情况进行判定是否需要变化超高和轨距包括以下步骤：
分别对车体的运动情况进行安全性判定及稳定性判定；
基于安全性判定的结果，获取列车在进入曲线区段轮轨的振动荷载量级；
基于稳定性判定的结果，获取列车的稳定性、轨道与车辆系统的横向位移差；
其中，所述安全性判定包括：
脱轨系数：
轮重减载率：
轮轨横向力：
FLrx≤0.4·Tg
FRrx≤0.4·Tg
轮轨垂向力：
FLrz≤200kN
FRrz≤200kN
轮轴横向力：
Fx-axle＝FLrx+FRrx≤15+Tg/3
式中：T为列车轴重；
g为重力加速度；
Fx-axle为车辆的轮轴横向力；
所述稳定性判定包括：
轨道与车辆系统的横向位移差：
∫∫[aLrx-rms(t)-awx(t)]dt≤3
∫∫[aLrx-rms(t)-abx(t)]dt≤6
∫∫[aLrx-rms(t)-acx(t)]dt≤9
平稳性指标：
式中：awx、abx、acx分别为轴箱、构架侧梁端部、车体地板面的横向振动加速度；
acz为车体地板面的垂向振动加速度。
进一步的，所述根据S24的判定结果进行指令操作包括以下步骤：
若满足安全性判定，则执行稳定性判定；
若不满足安全性判定，则通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号，并在执行主动控制信号后再次进行安全性判定，当外轨外移后满足安全性判定，则轨距保持不变，停止向横向液压系统发出主动控制载荷信号，并执行稳定性判定；
若满足稳定性判定，则无需进行调整；
若不满足稳定性判定，则通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号，并在执行主动控制信号后再次进行稳定性判定，当外轨抬高后满足稳定性判定，则保持超高值不变，停止向垂向液压系统发出主动控制载荷信号，确保轮轨之间横向安全间隙充裕。
进一步的，所述安全性判定中通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号时的信号确定过程为：
提取t-1时刻到t时刻之间长度为1s的横向力，利用快速傅里叶方法获得外轨的横向力和垂向力主频fLx,fLz，结合列车实时运营速度v，则控制外轨向外移动λ，单位时间外移的速率为ε，并确保外轨总位移λall≤5mm；
当总位移超过5mm仍不满足安全性判定，则系统启动报警，提醒列车ATO模式立即降速5km/h，降速后再次进行安全性判定，当外轨外移后满足安全性判定，则轨距保持不变，停止向横向液压系统发出主动控制载荷信号，执行稳定性判定。
进一步的，所述外轨向外移动λ的计算公式为：
λ＝0.1·v/fLx
所述单位时间外移的速率ε的计算公式为：
ε＝0.3·v/fLx。
进一步的，所述稳定性判定中通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号时的信号确定过程为：
提取t-1时刻到t时刻之间长度为1s的车轮轴端振动加速度，结合曲线区段的轨底坡角度θ和圆曲线的超高值h，则判定车轮横移量为τx，外轨抬高量为Δh，单位时间的抬高速率为ξh，并确保
当外轨总抬高量达到Δhmax仍不满足稳定性判定，则系统启动报警，提醒列车AT0模式立即降速5km/h，降速后再次进行稳定性判定，当外轨抬高后满足稳定性判定，则保持该超高值不变，停止向垂向液压系统发出主动控制载荷信号，确保轮轨之间横向安全间隙充裕。
进一步的，所述车轮横移量τx的计算公式为：
τx＝∫∫awx(t)dt
所述外轨抬高量Δh的计算公式为：
Δh＝sinθ·∫∫awx(t)dt
所述单位时间的抬高速率ξh的计算公式为：
ξh＝cosθ·∫∫awx(t)dt。
本发明的有益效果为：
1、本发明的动态曲线轨距和超高控制方法，基于监测的振动加速度和运营速度，实时评估列车通过曲线区段的安全性和稳定性，有效避免车辆的横向晃动和轮轨异常磨耗，有助于延长车轮和钢轨的使用寿命，同时相较于线路建设阶段固化的轨距和超高值，充分考虑了列车的安全性和稳定性，一方面确保列车运行的安全裕量充足，另一方面约束车辆的平稳性指标，有助于提高车辆在曲线区段乘坐的舒适性。
2、本发明的动态曲线轨距和超高控制方法，通过横移位移差值对轮轨之间接触面的位置进行评估，有效约束了轮轨接触面的横移范围，减小了轮轨接触面和曲线线路在纵向方向的夹角，有助于避免列车在曲线区段出现偏磨、擦伤等情况，从而降低列车和轨道的运营和日常维护成本，具有很好的经济性，且基于行业标准和实测数据，采用安全性和稳定性作为评判指标，确保了轨距和超高控制方法的可靠性。
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是根据本发明实施例的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法原理框图；
图2是根据本发明实施例的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法的钢轨处传感器安装示意图；
图3是根据本发明实施例的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法的车体地板处传感器安装示意图；
图4是根据本发明实施例的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法的构架端部处传感器安装示意图；
图5是根据本发明实施例的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法的轮对轴箱处传感器安装示意图；
图6是根据本发明实施例的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法的液压器和加速度传感器在轨道的位置；
图7是根据本发明实施例的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法中判定逻辑流程图；
图8是根据本发明实施例的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制系统的结构框图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-图7所示，根据本发明实施例的基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，包括以下步骤：
S1、实时采集列车进入曲线区段前的直线段区域行驶时的钢轨和车辆振动数据；
具体的，加速度传感系统在列车在进入曲线区段前的直线段L1区域时，以1s作为一个标准测量时间长度，实时采集的钢轨和车辆(列车运行方向的头车的车体、构架及轮对)振动数据。
S2、主动控制系统对加速度传感系统对采集到的实时钢轨振动数据与实时车辆振动数据进行处理；
其中，所述主动控制系统对加速度传感系统对采集到的实时钢轨振动数据与实时车辆振动数据进行处理包括以下步骤：
S21、根据傅里叶信号处理原则，按照每1s标准测试时间分析窗对实时采集的钢轨和车辆振动数据进行带通滤波处理；
S22、通过对列车的自动驾驶模式(ATO)进行网络共享，获得列车实时速度v，并按照每0.5s为一个标准测试时间进行记录；
S23、基于滤波处理的加速度数据，依据GB5599-2019和UIC513所提供荷载计算方法分别计算外侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值、内侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值、外侧钢轨受到的横向力、内侧钢轨受到的横向力、外侧钢轨受到的垂向力及内侧钢轨受到的垂向力；
具体的，所述外侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值的计算公式为：
所述外侧钢轨受到的横向力的计算公式为：
FLrx＝Krx·∫∫[aLx-rms(t)]dt
所述外侧钢轨受到的垂向力的计算公式为：
FLrz＝Krz·∫∫[aLz-rms(t)]dt
所述内侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值的计算公式为：
所述内侧钢轨受到的横向力的计算公式为：
FRrx＝Krx·∫∫[aRx-rms(t)]dt
所述内侧钢轨受到的垂向力的计算公式为：
FRrz＝Krz·∫∫[aRz-rms(t)]dt
其中：aLx、aLz分别为实测外轨的横向振动加速度和垂向振动加速度；
z、x为轨道系统坐标系的垂向和横向；
L、R为车辆前进方向的外轨(左侧)和内轨(右侧)；
f为传感器的采样频率(0.1～4800Hz)；
t为传感器的采样时间；
aLx-rms、aLz-rms分别为在外轨标准测量时间内的横向振动加速度有效值和垂向振动加速度有效值；
Krx为钢轨截面横向刚度值；
Krz为钢轨截面垂向刚度值；
FLrx为外侧钢轨受到的横向力；
FLrz为外侧钢轨受到的垂向力；
aRx、aRz分别为实测内轨的横向振动加速度和垂向振动加速度；
aRx-rms、aRz-rms分别为在内轨标准测量时间内的横向振动加速度有效值和垂向振动加速度有效值；
FRrx、FRrz分别为内侧钢轨受到的横向力和垂向力。
S24、通过判断逻辑对车体的运动情况进行判定是否需要变化超高和轨距；
具体的，所述通过判断逻辑对车体的运动情况进行判定是否需要变化超高和轨距包括以下步骤：
分别对车体的运动情况进行安全性判定(判定条件1)及稳定性判定(判定条件2)；
基于安全性判定的结果，获取列车在进入曲线区段轮轨的振动荷载量级；
基于稳定性判定的结果，获取列车的稳定性、轨道与车辆系统的横向位移差；
其中，所述安全性判定包括：
脱轨系数：
轮重减载率：
轮轨横向力：
FLrx≤0.4·Tg
FRrx≤0.4·Tg
轮轨垂向力：
FLrz≤200kN
FRrz≤200kN
轮轴横向力：
Fx-axle＝FLrx+FRrx≤15+Tg/3
式中：T为列车轴重；
g为重力加速度；
Fx-axle为车辆的轮轴横向力；
所述稳定性判定包括：
轨道与车辆系统的横向位移差：
∫∫[aLrx-rms(t)-awx(t)]dt≤3
∫∫[aLrx-rms(t)-abx(t)]dt≤6
∫∫[aLrx-rms(t)-acx(t)]dt≤9
平稳性指标：
式中：awx、abx、acx分别为轴箱、构架侧梁端部、车体地板面的横向振动加速度；
acz为车体地板面的垂向振动加速度。
S25、根据S24的判定结果进行指令操作(如图7所示)；
具体的，所述根据S24的判定结果进行指令操作包括以下步骤：
若满足安全性判定，说明轮轨的载荷在限定范围内，则执行稳定性判定；
若不满足安全性判定，则说明轮轨之间荷载过大，则通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号，并在执行主动控制信号后再次进行安全性判定，当外轨外移后满足安全性判定，则轨距保持不变，停止向横向液压系统发出主动控制载荷信号，并执行稳定性判定；
所述安全性判定中通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号时的信号确定过程为：
提取t-1时刻到t时刻之间长度为1s的横向力，利用快速傅里叶方法(FFT)获得外轨的横向力和垂向力主频fLx,fLz，结合列车实时运营速度v，则控制外轨向外移动λ＝0.1·v/fLx，单位时间外移的速率为ε＝0.3·v/fLx，并确保外轨总位移λall≤5mm；
当总位移超过5mm仍不满足安全性判定，则系统启动报警，提醒列车ATO模式立即降速5km/h，降速后再次进行安全性判定，当外轨外移后满足安全性判定，则轨距保持不变，停止向横向液压系统发出主动控制载荷信号，执行稳定性判定。
若满足稳定性判定，说明轮轨横向安全间隙充裕，则无需进行调整；
若不满足稳定性判定，则说明列车的横向位移较大，钢轨轨肩和轮缘发生异常磨耗，则通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号，并在执行主动控制信号后再次进行稳定性判定，当外轨抬高后满足稳定性判定，则保持超高值不变，停止向垂向液压系统发出主动控制载荷信号，确保轮轨之间横向安全间隙充裕。
所述稳定性判定中通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号时的信号确定过程为：
提取t-1时刻到t时刻之间长度为1s的车轮轴端振动加速度，结合曲线区段的轨底坡角度θ和圆曲线的超高值h，则判定车轮横移量为τx＝∫∫awx(t)dt；
外轨抬高量为Δh＝sinθ·∫∫awx(t)dt；
单位时间的抬高速率为ξh＝cosθ·∫∫awx(t)dt；
并确保
当外轨总抬高量达到Δhmax仍不满足稳定性判定，则系统启动报警，提醒列车AT0模式立即降速5km/h，降速后再次进行稳定性判定，当外轨抬高后满足稳定性判定，则保持该超高值不变，停止向垂向液压系统发出主动控制载荷信号，确保轮轨之间横向安全间隙充裕。
S26、在该列车通过曲线区域后，主动控制系统向轨道传感系统发出指令，使轨距和超高恢复到最初的设置值，待下次列车经过曲线区段时再执行判定。
S3、轨道传感系统根据主动控制系统中执行模块的指令，利用液压伸缩器对轨距和超高值进行调整和恢复；由此周而复始的进行监测和控制。
根据本发明的另一个实施例，如图2、图3及图8所示，提供了一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制系统，该系统包含三大系统主动控制系统、加速度传感系统和轨道传感系统。
其中，主动控制系统包含三个模块：数据分析模块、判断模块和执行模块。
加速度传感系统包含30个传感器，按照分布位置(图2)分为：(1)曲线区段的轨道内外侧钢轨根部的12个位置各布置一个传感器，共计24个传感器(图3)；(2)每列车头车和尾车的司机室正下方横向1000mm的地板处各布置一个传感器，共计2个传感器；(3)每列车头车和尾车的司机室下方的转向架构架侧梁端部各布置一个传感器，共计2个传感器；(4)每列车第一条和最后一条轮对的轴箱位置各布置一个传感器，共计2个传感器。
轨道传感系统包含24个液压伸缩器，按照分布位置分为：(1)在曲线区段12个位置对应的轨道道床下方各布置一个垂向液压升降器，共计12个垂向液压升降器；(2)在曲线区段12个位置对应的钢轨轨底处布置一个横向液压伸缩器，共计12个横向液压伸缩器。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明的动态曲线轨距和超高控制方法，基于监测的振动加速度和运营速度，实时评估列车通过曲线区段的安全性和稳定性，有效避免车辆的横向晃动和轮轨异常磨耗，有助于延长车轮和钢轨的使用寿命，同时相较于线路建设阶段固化的轨距和超高值，充分考虑了列车的安全性和稳定性，一方面确保列车运行的安全裕量充足，另一方面约束车辆的平稳性指标，有助于提高车辆在曲线区段乘坐的舒适性。
此外，本发明的动态曲线轨距和超高控制方法，通过横移位移差值对轮轨之间接触面的位置进行评估，有效约束了轮轨接触面的横移范围，减小了轮轨接触面和曲线线路在纵向方向的夹角，有助于避免列车在曲线区段出现偏磨、擦伤等情况，从而降低列车和轨道的运营和日常维护成本，具有很好的经济性，且基于行业标准和实测数据，采用安全性和稳定性作为评判指标，确保了轨距和超高控制方法的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、实时采集列车进入曲线区段前的直线段区域行驶时的钢轨和车辆振动数据；
S2、对采集到的实时钢轨振动数据与实时车辆振动数据进行处理；
所述对采集到的实时钢轨振动数据与实时车辆振动数据进行处理包括以下步骤：
S21、根据傅里叶信号处理原则，按照预设的标准测试时间分析窗对实时采集的钢轨和车辆振动数据进行带通滤波处理；
S22、对列车的自动驾驶模式进行网络共享，获得列车实时速度，并按照预设的标准测试时间进行记录；
S23、基于滤波处理的加速度数据，分别计算外侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值、内侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值、外侧钢轨受到的横向力、内侧钢轨受到的横向力、外侧钢轨受到的垂向力及内侧钢轨受到的垂向力；
S24、通过判断逻辑对车体的运动情况进行判定是否需要变化超高和轨距；
S25、根据S24的判定结果进行指令操作；
S26、在该列车通过曲线区域后，主动控制系统向轨道传感系统发出指令，使轨距和超高恢复到最初的设置值，待下次列车经过曲线区段时再执行判定；
所述外侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值的计算公式为：
所述外侧钢轨受到的横向力的计算公式为：
FLrx＝Krx·∫∫[aLx-rms(t)]dt
所述外侧钢轨受到的垂向力的计算公式为：
FLrz＝Krz·∫∫[aLz-rms(t)]dt
所述内侧钢轨在标准测量时间内的横向和垂向振动加速度有效值的计算公式为：
所述内侧钢轨受到的横向力的计算公式为：
FRrx＝Krx·∫∫[aRx-rms(t)]dt
所述内侧钢轨受到的垂向力的计算公式为：
FRrz＝Krz·∫∫[aRz-rms(t)]dt
其中：aLx、aLz分别为实测外轨的横向振动加速度和垂向振动加速度；
z、x为轨道系统坐标系的垂向和横向；
L、R为车辆前进方向的外轨和内轨；
f为传感器的采样频率；
t为传感器的采样时间；
aLx-rms、aLz-rms分别为在外轨标准测量时间内的横向振动加速度有效值和垂向振动加速度有效值；
Krx为钢轨截面横向刚度值；
Krz为钢轨截面垂向刚度值；
FLrx为外侧钢轨受到的横向力；
FLrz为外侧钢轨受到的垂向力；
aRx、aRz分别为实测内轨的横向振动加速度和垂向振动加速度；
aRx-rms、aRz-rms分别为在内轨标准测量时间内的横向振动加速度有效值和垂向振动加速度有效值；
FRrx、FRrz分别为内侧钢轨受到的横向力和垂向力；
所述通过判断逻辑对车体的运动情况进行判定是否需要变化超高和轨距包括以下步骤：
分别对车体的运动情况进行安全性判定及稳定性判定；
基于安全性判定的结果，获取列车在进入曲线区段轮轨的振动荷载量级；
基于稳定性判定的结果，获取列车的稳定性、轨道与车辆系统的横向位移差；
其中，所述安全性判定包括：
脱轨系数：
轮重减载率：
轮轨横向力：
FLrx≤0.4·Tg
FRrx≤0.4·Tg
轮轨垂向力：
FLrz≤200kN
FRrz≤200kN
轮轴横向力：
Fx-axle＝FLrx+FRrx≤15+Tg/3
式中：T为列车轴重；
g为重力加速度；
Fx-axle为车辆的轮轴横向力；
所述稳定性判定包括：
轨道与车辆系统的横向位移差：
∫∫[aLrx-rms(t)-awx(t)]dt≤3
∫∫[aLrx-rms(t)-abx(t)]dt≤6
∫∫[aLrx-rms(t)-acx(t)]dt≤9
平稳性指标：
垂向
纵向
式中：awx、abx、acx分别为轴箱、构架侧梁端部、车体地板面的横向振动加速度；
acz为车体地板面的垂向振动加速度；S3、基于执行指令利用液压伸缩器对轨距和超高值进行调整及恢复。
2.根据权利要求1所述的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，其特征在于，所述实时采集列车进入曲线区段前的直线段区域行驶时的钢轨和车辆振动数据包括以下步骤：
利用加速度传感系统根据预设的标准测量时间长度实时采集列车进入曲线区段前的直线段区域行驶时的钢轨和车辆振动数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，其特征在于，所述根据S24的判定结果进行指令操作包括以下步骤：
若满足安全性判定，则执行稳定性判定；
若不满足安全性判定，则通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号，并在执行主动控制信号后再次进行安全性判定，当外轨外移后满足安全性判定，则轨距保持不变，停止向横向液压系统发出主动控制载荷信号，并执行稳定性判定；
若满足稳定性判定，则无需进行调整；
若不满足稳定性判定，则通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号，并在执行主动控制信号后再次进行稳定性判定，当外轨抬高后满足稳定性判定，则保持超高值不变，停止向垂向液压系统发出主动控制载荷信号，确保轮轨之间横向安全间隙充裕。
4.根据权利要求3所述的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，其特征在于，所述安全性判定中通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号时的信号确定过程为：
提取t-1时刻到t时刻之间长度为1s的横向力，利用快速傅里叶方法获得外轨的横向力和垂向力主频fLx,fLz，结合列车实时运营速度v，则控制外轨向外移动λ，单位时间外移的速率为ε，并确保外轨总位移λall≤5mm；
当总位移超过5mm仍不满足安全性判定，则系统启动报警，提醒列车ATO模式立即降速5km/h，降速后再次进行安全性判定，当外轨外移后满足安全性判定，则轨距保持不变，停止向横向液压系统发出主动控制载荷信号，执行稳定性判定。
5.根据权利要求4所述的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，其特征在于，所述外轨向外移动λ的计算公式为：
λ＝0.1·v/fLx
所述单位时间外移的速率ε的计算公式为：
ε＝0.3·v/fLx。
6.根据权利要求5所述的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，其特征在于，所述稳定性判定中通过预设的主动控制系统向液压系统发出主动控制信号时的信号确定过程为：
提取t-1时刻到t时刻之间长度为1s的车轮轴端振动加速度，结合曲线区段的轨底坡角度θ和圆曲线的超高值h，则判定车轮横移量为τx，外轨抬高量为△h，单位时间的抬高速率为ξh，并确保
当外轨总抬高量达到△hmax仍不满足稳定性判定，则系统启动报警，提醒列车AT0模式立即降速5km/h，降速后再次进行稳定性判定，当外轨抬高后满足稳定性判定，则保持该超高值不变，停止向垂向液压系统发出主动控制载荷信号，确保轮轨之间横向安全间隙充裕。
7.根据权利要求6所述的一种基于轮轨振动的动态曲线轨距和超高控制方法，其特征在于，所述车轮横移量τx的计算公式为：
τx＝∫∫awx(t)dt
所述外轨抬高量△h的计算公式为：
△h＝sinθ·∫∫awx(t)dt
所述单位时间的抬高速率ξh的计算公式为：
ξh＝cosθ·∫∫awx(t)dt。
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