一种铁道车辆车下设备绝对激励力获取方法与流程

本发明涉及铁道车辆动力学性能分析技术领域，尤其是涉及一种铁道车辆车下设备绝对激励力获取方法。

背景技术：

随着我国铁路装备事业的发展，越来越多的人们选择高速铁路列车出行。由于车体轻量化设计及运行速度的提高，高速列车车体振动问题受到广泛关注。目前高速列车均采用动力分散技术，一些大型设备直接吊挂在高速列车车下，主要有制动设备(空气压缩机、制动风缸、制动控制单元等)、电气设备(蓄电池箱、逆变器、变压器、电阻箱等)等。这些设备根据重量和性能的不同，以各种方式吊挂在车体下方，有些设备重量高达3吨以上，往往自身还具有振动激励源。这些车下设备会直接影响车辆运行的舒适性和平稳性，严重的甚至将影响车辆运营的可靠性及安全性。为了提高铁道车辆动力学性能，需要分析铁道车辆车下设备的动态特性，因此，必须精确掌握车下设备绝对激励力。目前尚没有关于铁道车辆车下设备绝对激励力获取方法的研究。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种铁道车辆车下设备绝对激励力获取方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种铁道车辆车下设备绝对激励力获取方法，包括以下步骤：

s1、在铁道车辆车下的待测设备上安装测试组件，所述测试组件包括连接待测设备底部的支撑面，所述支撑面的底部通过刚性弹簧连接基座；

s2、在铁道车辆车下动力设备正常运行状态下采集待测设备的加速度数据；

s3、根据加速度数据计算得到待测设备的绝对激励力。

优选的，所述刚性弹簧的等效刚度k满足：

k＜＜m(2πf)²

其中，m表示待测设备的质量，f表示铁道车辆车下一般设备的激励频率。

优选的，所述铁道车辆车下一般设备的激励频率f为24hz。

优选的，所述步骤s3具体包括：保持时间不变，对加速度数据取相反数，然后乘以待测设备的质量，得到待测设备的绝对激励力。

优选的，所述步骤s2中的加速度数据通过在待测设备上安装的加速度传感器采集得到。

优选的，所述加速度传感器安装在待测设备上表面的中心点处。

与现有技术相比，本发明提供了一种简洁明了，便于工程应用的铁道车辆车下设备绝对激励力获取方法，只要知道待测设备的质量和通过采集得到的加速度数据，就可以方便快速的求得绝对激励力的时域数据，方法简单可靠，具有十分重要的工程应用价值，为铁道车辆动力学性能分析奠定了基础。

附图说明

图1为本发明铁道车辆车下设备绝对激励力获取方法的流程图；

图2为本发明方法测试方案的硬件结构示意图；

图3为在已知设备质量m＝2000kg，刚性弹簧等效刚度k＝2000n/m，通过本发明方法获取的设备绝对激励力与实际绝对激励力对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本申请提出一种铁道车辆车下设备绝对激励力获取方法，如图1所示，包括以下步骤：

s1、在铁道车辆车下的待测设备静止状态下，在待测设备上安装测试组件和加速度传感器；

s2、在铁道车辆车下动力设备正常运行状态下，通过加速度传感器采集得到待测设备的加速度数据；

s3、根据加速度数据计算得到待测设备的绝对激励力。

如图2所示，测试组件包括依次连接的支撑面、刚性弹簧和基座，待测设备的底面固定连接在测试组件的支撑面上，刚性弹簧与支撑面的连接点与待测设备底面的中心点重合。加速度传感器具体安装在待测设备上表面的中心点处，即图中a点处，加速度传感器连接数据采集仪。

在铁道车辆静止，车下动力设备正常运行状态下，车下设备的动力学方程可写为：

式中，m表示待测设备的质量，f表示待测设备绝对激励力，k表示刚性弹簧的等效刚度，x表示垂向位移，表示对位移x的二次求导，即加速度。

因为设备浮沉角频率ωn满足：

由此可确定设备绝对激励力f与之间的关系：

铁道车辆车下一般设备激励频率在24hz附近，当ωn＜＜ω时，

k＜＜m(2πf)²(1)

在已知设备质量的前提下，通过设置基座和支撑面之间刚性弹簧的等效刚度k满足式(1)，使得ωn＜＜ω，那么

综合上述并结合相位信息，可得

所以步骤s3具体包括：保持时间不变，对加速度数据取相反数，然后乘以待测设备的质量，得到待测设备的绝对激励力。

本实施例中，待测设备的质量m＝2000kg，基座和支撑面之间刚性弹簧的等效刚度k＝2000n/m，通过本方法获取的数据与实际数据高度吻合，如图3所示，说明本方法可以很好的获取铁道车辆车下设备的绝对激励力。