综合评价车辆_轨道系统动态特性的广义能量法.pdfVIP

第3O卷 ，第5期 中 国 铁 道 科 学 Vo1．3O N0．5 2O09年 9月 CHINA RAILWAY SCIENCE September，2009 文章编号：1O01—4632(20O9)O5—0O22一O6 综合评价车辆 ／轨道系统动态特性的广义能量法 王卫东，刘金朝，梁志明 (中国铁道科学研究院基础设施检测研究所，北京 1O0O81) 摘 要：以轨道质量指数评价轨道区段的平顺状态，不能反映具体的运营车辆相对轨道的动力学响应。因 此，借鉴能量集中率的思想，提出综合评价车辆 ／轨道系统动态特性的广义能量指标，并引入能量权系数表征不 同波长成份不平顺对输入车辆 ／轨道系统总能量有不同的权重。在能量权系数相同的情况下，利用离散 Parseva1 定理证明广义能量指标可简化成轨道质量指数，并通过实测的轨道不平顺数据验证这一结论。通过对车辆动力 学响应与轨道不平顺之间的传递函数的幅值曲线规一化后，计算得到能量权系数。利用广义能量指标评价钢轨 波浪弯曲不平顺。数值计算结果表明：广义能量指标 比轨道质量指数能更好地评价钢轨波浪弯曲不平顺 。评价 结果的合理性通过是否会引起车体 “抖振”得到检验。 关键词：广义能量指标 ；轨道质量指数；能量权系数；钢轨波浪弯曲；Parseval等式；车辆 ／轨道系统 中图分类号：U216．3 文献标识码：A 现有轨道不平顺评价方法包括局部轨道不平顺 感频率的振动能量对总能量的贡献，提出了能量集 和区段轨道不平顺评价方法。相对局部轨道不平顺 中率的概念。 评价方法，区段轨道不平顺评价方法能比较完全地 本文借鉴能量集中率的思想，提出综合评价车 反映轨道不平顺的真实状态，能有效地评估维修作 辆 ／轨道系统动态特性的广义能量指标 (GED。其 业量，安排维修计划，实现 “状态修”维修体 核心思想是：在利用能量的观点评价轨道状态对车 制_】]。我国主要利用轨道质量指数 (丁Q，)评价轨 辆动力学响应的影响时，除了考虑总的输入能量的 道区段的平顺状态，但现有的TQJ指标不能反映 大小外，同时考虑车辆敏感波长成份不平顺对总能 具体的运营车辆相对轨道的动力学响应。 量的贡献。与原来在时域内计算轨道单项不平顺的 为了综合评价轨道状态对具体的运营车辆的影 方差不同，这里在频率内计算轨道单项不平顺的加 响，国外着手研究虚拟测力轮对技术，并开发了相 权方差，同时引入能量权系数表征不同波长成份对 应的分析软件，如英国 DeltaRail公司开发的以动 总能量的影响。通过对车辆动力学响应与轨道不平 力学仿真软件 VAMPIRE为基础的VIM软件[2。]， 顺之间传递函数的幅值 曲线规一化后计算得到能量 美国TTCI开发的以神经网络方法为预测手段的 权系数值 。 PBTG软件I4]。不管从理论上还是从实用的角度 考虑，现有的虚拟测力轮对技术还不成熟，有待进 1 对GE 的数学描述 一 步完善。 TQJ是 1种能量的观点，它的值越大，表示 记单项几何不平顺信号为 {z ， 一1，2，…， 输入系统的能量越大。但是 TQJ越大，车辆动力 7； 一O，1，…，，z一1)。以2O0m轨道区段作为 学响应不一定就越剧烈，因为决定车辆的动力学响 单元区段，分别计算单元区段内左右高低、左右轨 应的因素除了TQJ的大小外，还需要考虑车辆敏 向、水平、轨距以及三角坑这 7项轨道几何不平顺 感波长成份的不平顺对 了、Qj的贡献。文献 [8]和 的标准差。则由丁QJ的定义可知口]： 文献 [9]在利用加速度评价货车脱轨的研究中，