基于构架点头角速度的轨道垂向长波不平顺在线检测.pdfVIP

第 36卷 ，第4期 中 国 铁 道 科 学 Vo1．36 No．4 20l5年 7月 CHINA RAILWAY SCIENCE July，2015 文章编号：1001—4632 【2015)04—0032—08 基于构架点头角速度的轨道垂向长波不平顺在线检测 邢宗义 ，陈岳剑 ，王晓浩 ，秦 勇。，贾利民。 (1．南京理工大学 自动化学院，江苏 南京 210094~2．南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094； 3．北京交通大学 轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京 100044) 摘 要：在分析比较基于轴箱垂向振动加速度和构架点头角速度的轨道垂向不平顺检测原理的基础上，提 出基于构架点头角速度的轨道垂向长波不平顺在线检测方法。在运营车辆轴箱正上方的构架处安装陀螺仪，用 于等空间采样构架点头角速度的时域信号；对构架点头角速度的时域信号以及由速度传感器测得的车速时域信 号进行二次积分 、消除拟合多项式的趋势项、带通滤波及递归最小二乘 自适应补偿滤波等数据处理，从而得到 轨道垂向长波不平顺的估计值；建立车辆一轨道垂向耦合动力学模型，以实测轨道垂向不平顺激励下的构架角 速度模拟陀螺仪采集的时域信号，对给出的在线检测方法进行验证。结果表明：与实测结果相比，标准差小于 0．4mn2，归一化均方误差小于一8，说明给出的在线检测方法能精确、有效地检测轨道垂向长波不平顺。 关键词：在线检测 ；构架点头角速度；轨道不平顺 ；垂向不平顺；长波不平顺；信号处理 中图分类号：U213．213：U216．3 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1001—4632．2015．04．06 轨道不平顺是引起车辆和轨道振动的重要激励 加速度动态范围大、传感器无法保证分辨精度的缺 源之一，具有显著的随机性[1]。轨道垂向长波不平 点，但由于位移传感器易损坏且会影响车辆的维修 顺是影响车辆平稳性和乘坐舒适度的关键因素。 工作，实施性较差。Real等[7]在轴箱上安装垂向 常用的轨道不平顺检测方法主要有小车检测 加速度计，获得轴箱振动加速度信号，并对信号进 法、轨检车法及在线检测法。小车检测法_2受运行 行二次积分、高通滤波、相位补偿和振动模型逆输 速度限制，因此不适用于长波不平顺的检测；轨检 入处理，从 而实现对轨道垂 向不平顺 的检测。 车法E。]中使用的轨检车购置及维护成本高，且需要 WestonPF等[8]在转向架点头方向上安装陀螺仪 为其制定专门的调度表，无法实现及时的轨道状态 和在轴箱上安装垂向加速度计，对信号进行高通滤 检测；在线检测法[4_。]是在运营车辆上安装检测装 波处理，分别获得波长大于6m和小于 6m的轨道 置，实时记录所经过区域的轨道不平顺，该方法不 垂向不平顺。然而基于轴箱振动加速度检测轨道不 但可及时发现突发的轨道不平顺，而且降低了检测 平顺以及使用简单的高通滤波对陀螺仪角速度信号 成本。 进行处理，得到的长波不平顺检测结果均不佳 。 目前已见众多轨道不平顺在线检测 的研究。 本文提出 1种利用构架点头角速度检测轨道垂 MolinaLF等[4]在运营车辆上加装机器视觉仪器 向长波不平顺的在线检测方法，该方法仅需陀螺仪 进行轨道不平顺的在线检测，然而机器视觉法所用 和车速传感器，具有成本低和工程实施性好等 仪器成本高，且对环境状况较为敏感。郑树彬等[5] 优点。 在车体上安装惯性捷联系统检测磁悬浮轨道的长波 不平顺，但该系统检测结果受一系悬挂和二系悬挂 1 检测原理 阻尼的影响，较难具体地评估轨道状态。德 国 AEAT公司