一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法与流程

1.本发明涉及高速动车组转向架系统领域，具体涉及一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法。


背景技术：

2.随着轨道交通行业的快速发展，对轨道交通装备提出了更高的要求。轨道车辆走行部作为影响轨道车辆安全的最重要零部件，其安全性又显得尤为重要。转向架构架作为支撑和连接走行部其它零部件的桥梁，对其寿命的评估一直是轨道交通行业的重要课题。
3.目前，轨道车辆转向架构架在下线运用之前会使用仿真分析、台架试验、线路试验等多种手段对新设计转向架构架进行结构强度评估，以使转向架构架在使用过程中结构强度满足要求，不发生破坏，影响行车安全，造成生命及财产损失。
4.在线路试验中，等效应力的评估方法是轨道交通行业普遍采用的一种较为合理的评估方法。虽然设计之初转向架构架需满足严格的审查流程及严苛的试验条件才能投入使用，但是在实际转向架使用过程中，仍会因不同种类的原因导致构架产生裂纹或预期寿命不足的问题，这些问题均会导致等效应力指标超标。其中轮轨冲击是导致等效应力超标的最重要原因。为了延长构架使用寿命，有时不可避免的需要对线路进行修整。此时需要对实测数据进行分析，评估线路修整标准。但是实际线路测试的数据是包含轮轨大冲击干扰的测试信号，也就急需一种方法来评估无轮轨大冲击状态下的构架等效应力。
5.目前对于实测线路的常规等效应力计算应用非常普遍，但是对于将实测数据干扰消除领域的等效应力计算方法还没有。如图1所示，传统的等效应力评价方法主要根据实测应力数据，经过排除电气系统干扰滤波和趋势滤波之后，进行雨流计数计算，然后将雨流计数结果分级便于计算机计算，再根据材料实际s-n曲线汇总计算等效应力。
6.传统等效应力计算方法可以计算出实际轨道状态下构架等效应力，但是实际轨道状态下等效应力没办法指导线路维护，需要寻求一种方法计算出不同线路标准状态下的构架等效应力，排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法可以满足要求。


技术实现要素：

7.本发明为解决现有等效应力计算方法无法指导线路维护，且实际线路测试的数据中包括轮轨大冲击干扰的测试信号且无法消除等问题，提供一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法。
8.一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法，该方法由以下步骤实现：
9.步骤一、采集实测数据，计算实测信号的峭度值，分析信号是否存在大冲击信号；
10.步骤二、对大冲击点进行统计，判断冲击点的数量和幅值是否满足要求，如果是，执行步骤四；如果否，执行步骤三；
11.步骤三、以轴箱振动加速度和车辆速度为基础与构架应力进行延时相关性分析，验证冲击点位置，再分别对所有周期的冲击点位置进行消除，直达满足要求，执行步骤四；
12.步骤四、对消除后的应力时域信号进行等效应力计算，对比消除前后等效应力，利用寿命及峭度指标，输出报告。
13.本发明的有益效果：
14.本发明可以根据实测带轮轨大冲击信号，预测排除轮轨大冲击后的构架等效应力。能够有效的指导线路维护标准制定。
15.通过排除轮轨大冲击干扰计算构架不含大冲击等效应力幅值，评估维护线路状态，预测无大冲击条件下构架实际等效应力。制定合理的线路维护标准，使转向架构架在使用过程中结构强度满足要求，不发生破坏。
附图说明
16.图1为现有等效应力计算方法的流程图；
17.图2为本发明所述的一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法的流程图。
具体实施方式
18.结合图2说明本实施方式，一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法，该方法由以下步骤实现：
19.步骤1、通过传感器及数据采集系统得到线路实测数据，实测数据包括车辆速度，构架应力和轴箱振动加速度数据；
20.步骤2、针对获得的构架应力数据，计算应力数据及轴箱振动加速度数据大冲击占比，判断大冲击是否满足要求，如果大冲击满足要求及为是，进行等效应力计算，执行步骤5；若不满足要求，则为否，执行步骤3；
21.本实施方式中，要求轴箱振动加速度冲击加速度幅值不大于70g，轴箱加速度幅值小于70g的冲击所占时间小于万分之3的速度非零状态下的测量时间(冲击所占时间计算方法是通过取包络谱的方式，将应变前万分之3分位数点幅值作为启动及结束幅值，包络谱启动时刻与结束时刻的时间间隔)；
22.步骤3、根据轴箱振动加速度、构架应变，通过时延相关性分析计算延时时间，再根据车辆速度，确定应变冲击点具体时间和测试数据中所在位置，执行步骤4；
23.步骤4、提取步骤3中冲击点位置，在速度、应变及振动加速度信号中消除该处数据并返回步骤2；
24.步骤5、计算等效应力，计算方法与传统等效应力计算方法一致，但在信号中已经消除了轮轨大冲击的影响；
25.步骤6、对比消除轮轨大冲击前后等效应力计算结果及使用寿命，并同时计算消除轮轨大冲击前后应变信号峭度作为辅助验证，并输出计算报告。
26.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
27.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。


技术特征：
1.一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：步骤一、采集实测数据，计算实测信号的峭度值，分析信号是否存在大冲击信号；步骤二、对大冲击点进行统计，判断冲击点的数量和幅值是否满足要求，如果是，执行步骤四；如果否，执行步骤三；步骤三、以轴箱振动加速度和车辆速度为基础与构架应力进行延时相关性分析，验证冲击点位置，再分别对所有周期的冲击点位置进行消除，直达满足要求，执行步骤四；步骤四、对消除后的应力时域信号进行等效应力计算，对比消除前后等效应力，利用寿命及峭度指标，输出报告。2.根据权利要求1所述的一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法，其特征在于：步骤一中，采集的实测数据包括采用传感器、加速度传感器以及应变片分别对车辆速度、轴箱振动以及构架应力进行实测数据采集。3.根据权利要求1所述的一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法，其特征在于：步骤二中，计算构架应力数据及轴箱振动加速度数据大冲击占比，判断大冲击是否满足要求，要求轴箱振动加速度冲击加速度幅值小于等于70g，轴箱加速度幅值小于70g的冲击所占时间小于万分之3的非零状态下的速度测量时间。4.根据权利要求1所述的一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法，其特征在于：步骤三的具体过程为：根据轴箱振动加速度、构架应力，通过时延相关性分析计算延时时间，再根据车辆速度，确定应变冲击点的时间以及在测试数据中的位置；对所有周期内冲击点位置，在速度、应变及振动加速度信号中消除该处数据。

技术总结
一种排除轮轨大冲击干扰计算构架等效应力的方法，涉及高速动车组转向架系统领域，解决现有等效应力计算方法无法指导线路维护，且实际线路测试的数据中包括轮轨大冲击干扰的测试信号且无法消除等问题，本发明可以根据实测带轮轨大冲击信号，预测排除轮轨大冲击后的构架等效应力，能够有效的指导线路维护标准制定。本发明方法通过排除轮轨大冲击干扰计算构架不含大冲击等效应力幅值，评估维护线路状态，预测无大冲击条件下构架实际等效应力。制定合理的线路维护标准，使转向架构架在使用过程中结构强度满足要求，不发生破坏。不发生破坏。不发生破坏。


技术研发人员：李众 崔利通 刘闯
受保护的技术使用者：中车长春轨道客车股份有限公司
技术研发日：2022.09.29
技术公布日：2022/12/29