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高速动车组蛇行运动失稳诊断方法

安普春 孙晓涛

（中车青岛四方车辆研究所有限公司，山东青岛266031）

摘 要：本文提出一种实时失稳监测算法，用于判定高速动车组蛇行失稳现象的发生。该算法采用时域和频域分析方法，用于诊

断列车的失稳情况，并评估列车车体运行的平稳性。此外，该算法还建立了蛇行失稳判定阈值的确定方法，能够在运行过程中实时监

测安全状况，减少安全隐患的发生。

关键词：蛇行失稳；平稳性评估；故障诊断；信号处理

中图分类号：U266文献标识码：B文章编号：1671-2064(2024)01-0087-03

号，对数据进行快速傅里叶变换转换为频域，结合失稳判

0引言

中国铁路事业日新月异，高速动车组运营的速度和公断阈值，实时分析列车失稳情况，结合列车车体平稳性评

里数正在稳步提高，高速动车组的安全要求也在不断提估标准对车体平稳性进行实时评估。

高。然而，由于转向架自身属性、材质或结构特性等原

1采集与滤波

因，高速动车组普遍存在蛇行运动现象。这种情况下，车采用电流式加速度传感器采集车辆运行振动数据，失

体会发生横向等幅振动加剧，导致车体横向失稳，影响列稳传感器安装于转向架，采集转向架的横向振动数据和垂

车稳定性，甚至可能引发严重的安全事故。高速动车组蛇向振动数据；平稳传感器安装在列车车体底部，采集车体

行运动失稳诊断方法是近年来世界范围内广泛关注的一个横向、垂向和纵向振动数据，采集模块基于FPGA设计，

话题。高速动车组通过高技术手段实现高速行驶，但是在搭载AD7980采集芯片对采集的振动信号进行模数转换，

高速情况下，蛇行运动失稳往往会影响列车的行驶安全，然后对转换后的数字量进行计算以及算法的判定。设计

甚至会对乘客的乘坐感受和行车舒适度产生较大影响。因FIR带通滤波器，根据标准要求，对采集的在0.5～10Hz

此，为了提高高速动车组的行驶安全性和乘客的舒适度，的信号进行带通滤波，滤掉其他频带的噪声干扰，对有效

研究高速动车组的蛇行运动失稳诊断方法尤为重要。信号进行D/A换算后，输入算法诊断模块，提升对走行部

随着科技的不断进步以及仿真技术的逐渐成熟，高速失稳检测的准确度。

列车模型的仿真已经成为一种重要的研究方法。在研列车失稳发生的频率在低频端，对特定频率范围内的振

[1-3]

究高速动车组蛇行运动失稳诊断方法时，一些学者利用仿动原始数据进行滤波，可以增加失稳判定的准确度，对采集

真技术模拟了列车在高速情况下的运动轨迹和振动特性，的在0.5～10Hz振动数据进行带通滤波，提取有效振动信

研究了蛇行运动失稳的机理，总结了影响蛇行运动稳定性号。在动车组运行中，车辆振动数据的采集和滤波是非常重

的因素，并提出了一系列诊断方法。要的步骤。在实际应用中，采集到的车辆振动数据可能受到

[4-6]

针对高速动车组的蛇行运动失稳问题，目前的研究主各种噪声干扰，例如环境噪声、机械噪声等，这些噪声会对

要集中在如何诊断以及预测失稳的因素和过程。其中，辨车辆振动数据的准确性和可靠性造成影响。因此，对采集到

识模型是一种常见的诊断方法，它可以对高速动车组的动的数据进行详细的质量检测和处理，提取有效信号并去除杂

力学特性和其他特征参数进行识别，并通