亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        軌道不平順數據分析程序研究*

        2011-08-08 06:17:44雷曉燕練松良劉林芽
        鐵道科學與工程學報 2011年3期
        關鍵詞:振動信號

        房 建,雷曉燕,練松良,劉林芽

        (1.同濟大學交通運輸學院 上海 201804;2.華東交通大學環(huán)境振動與噪聲教育部研究中心,江西 南昌 330013)

        軌道不平順是研究輪軌相互作用,研究車輛、軌道動力性能、進行動力學試驗、計算機仿真等所必須研究的課題。同時也是鐵路設計施工,軌道維修管理,機車車輛動力性能設計以及鐵路安全監(jiān)察的科技人員,必須了解的問題[1-3]。本文在對大量不平順實測數據進行研究的基礎上,基于輪次法、逆序法、周期圖法、最小二乘法、相干分析等方法,對軌檢車測得的軌道不平順數據進行平穩(wěn)性檢驗、功率譜分布函數計算、功率譜擬合分析等[4]。利用功率譜分布函數可分析軌道不平順在各波長的分布;根據測得的車體振動加速度,對軌道不平順與車體振動加速度進行相干分析,確定引起車輛振動加速度增大的不利波長[5-6];由于實際軌道不平順譜線并不是一條光滑的曲線,對實測功率譜進行擬合,并利用擬合譜與標準譜對比,以分析軌道不平順程度[7]。

        1 軌道不平順數據的分析

        1.1 軌道不平順數據平滑處理

        為了消弱干擾信號影響,減少曲線的毛刺,提高振動曲線的光滑度,常常對軌道不平順數據進行平滑處理[6]。平均法的基本計算公式[14]:

        式中:x為采樣數據;y為平滑后的數據;2N+1為平均點數;h為加權平均因子,且。利用最小二乘法原理對離散數據進行線性平滑的方法稱直線滑動平均法,本文采用五點直線滑動平均法進行平滑處理,結果見圖1~2。

        圖1 左軌高低不平順平滑前Fig.1 Left-z displacement without smooth possessing

        圖2 左軌高低不平順平滑后Fig.2 Left-z displacement after smooth possessing

        1.2 軌道不平順數據濾波分析

        濾波是時域信號處理的重要內容。通過濾波,可以濾除或保留實測信號波形的某些頻率成份。通常軌檢車不能有效地檢測到1 m以下和70 m以上波長的軌道不平順,因此通過濾波濾除1 m以下短波和75 m以上長波[4]。本程序利用巴特沃斯濾波器濾波[8],結果見圖3 ~4。

        圖3 左軌高低不平順濾波Fig.3 Left-z displacement without filtering

        圖4 左軌高低不平順濾波后Fig.4 Left-z displacement after filtering

        1.3 軌道不平順數據平穩(wěn)性檢驗

        隨機信號的平穩(wěn)性檢驗是信號檢驗中最重要的一種。其目的是檢查被測隨機信號是否屬于平穩(wěn)隨機過程,因為平穩(wěn)隨機過程與非平穩(wěn)隨機過程的分析方法是不同的。檢驗方法是通過檢驗信號的基本物理因素是否隨時間變化,如果不變,則滿足平穩(wěn)性假設,最常用的平穩(wěn)性檢驗方法有輪次檢驗和逆序檢驗[9]。

        在軌面不平順測量的過程當中,由于鋼軌頂面并非一定水平,而且這種測量儀器選擇的基準線在測區(qū)軌面不平順最大值處,所以測量的結果包含鋼軌本身和測量基線所引起的線性趨勢項。因此在數據分析和平穩(wěn)性檢驗時,應首先消除測量數據中的線性趨勢項。文中利用最小二乘法消除測量數據中的線性趨勢項[4],然后用巴特沃斯濾波器進行濾波,最后分別采用輪次檢驗法對測量結果做平穩(wěn)性檢驗,平穩(wěn)性檢驗的置信區(qū)間為0.05,分析結果如表1。

        表1 軌面不平順樣本通過平穩(wěn)性檢驗百分比Table 1 Passing stationary test percentage of irregularities data

        從表1可以看出,采用輪次檢驗法對軌面不平順樣本進行檢驗的通過率總體小于逆序檢驗法,京廣上行、京廣下行、南環(huán)線、漢丹線和武九線的平穩(wěn)性檢驗通過率分別為92%,95%,95%,100%和100%,說明將線路區(qū)段樣本中的趨勢項消除后,軌面不平順總體上可滿足置信區(qū)間為0.05的平穩(wěn)性檢驗要求,即軌面不平順總體上為平穩(wěn)信號。

        1.4 軌道不平順數據正態(tài)性檢驗

        表2 軌面不平順樣本通過正態(tài)性檢驗百分比Table 2 Passing normal test percentage of irregularities data

        表 2[4,10]表明:按 1000 m 長度計算,只有部分區(qū)段滿足正態(tài)性,絕大部分里程不滿足正態(tài)性。進一步研究表明:峰度大的位置一般包含了幅值較大的長波局部不平順,正是這個原因使得軌道不平順不能滿足正態(tài)性。

        2 軌道不平順譜的計算

        當軌道不平順為一平穩(wěn)隨機過程時,對軌道不平順的平穩(wěn)樣本η(x)的功率譜密度估計值可以表示為[5-6]:

        軌道不平順譜的計算方法主要分經典譜估計和現(xiàn)在譜估計2種方法。經典譜估計有間接法(BT法)、直接法(周期圖法)、改進的直接法(平均周期法Bartlett法和加窗重疊平均周期法Welch法)以及直接法與間接法結合法?,F(xiàn)在譜估計有參數模型法和非參數模型法。不管經典譜估計還是現(xiàn)在譜估計,它們的算法都已經很成熟。對于掌握有大量不平順樣本數據時,通常采用平均周期圖法進行功率譜的計算。圖5~圖8分別為京廣線某區(qū)段線路的高低不平順、水平不平順及右軌軌向不平順的功率譜曲線。

        圖5 左軌高低不平順功率譜曲線Fig.5 The PSD of left-z displacement

        圖6 右軌高低不平順功率譜曲線Fig.6 The PSD of right-z displacement

        圖7 水平不平順功率譜曲線Fig.7 The PSD of horizontal irregularities

        圖8 右軌軌向不平順功率譜Fig.8 The PSD of right-z displacement

        3 軌道不平順功率譜擬合分析

        根據實測軌道不平順的類型進行功率譜分析,得到的軌道不平順譜通常不是一條光滑的曲線,對實測軌道譜進行擬合計算是很有必要的。本文利用最小二乘法進行擬合[7]。然后選擇相應的標準軌道譜線、對數坐標或是線性坐標、坐標的最大值、最小值等,選擇完成后將標準譜線自動疊加在實測軌道不平順擬合譜圖上,如圖9和圖10所示(虛線為擬合譜,黑線為實測譜。橫坐標為空間頻率1/m,縱坐標為功率譜m3。)。標準譜線選用鐵科院的標準軌道譜。通過兩者對照,如圖11和圖12(虛線為擬合譜,黑線為標準譜。橫坐標為空間頻率1/m,縱坐標為功率譜m3。),可判別目前軌道不平順功率譜密度函數值在哪一波長范圍內超過標準譜,哪一范圍內小于標準譜,從而客觀、準確地評價軌道不平順的程度。

        4 軌道不平順對車輛振動影響分析

        相干函數又稱作凝聚函數,它從頻域范圍反映兩信號之間的相關性,可以由自功率譜密度函數(自譜)和互功率譜密度函數(互譜)計算得到。自譜和互譜的計算公式如下:

        式中:Sx(f)和Sx(f)分別是信號x(t)和y(t)的自譜;Sxy(f)是信號 x(t)和 y(t)的互譜;Rx(τ)和Rx(τ)分別是信號x(t)和y(t)的自相關函數;Rxy(τ)是信號x(t)和y(t)的互相關函數。據此可以計算出信號x(t)和y(t)的相干函數/系數,注意計算之前要對信號進行零均值化處理。

        圖9 左軌高低不平順擬合譜Fig.9 Left-y PSD and the fitting curve

        圖10 左軌方向不平順擬合譜Fig.10 Left-y PSD and the fitting curve

        圖11 左軌高低不平順擬合譜與標準譜對比Fig.11 Fitting curve and standard PSD curve for left-z

        圖12 左軌方向不平順擬合譜與標準譜對比Fig.12 Left-y PSD and the fitting curve for left-y

        γxy(f)在物理意義上反映了在某個頻帶內信號y(t)在多大程度上來源于信號x(t)。當(f)=1時,說明信號y(t)完全來源于信號x(t),稱為全相干,此時算出的傳遞函數H(f)完全可信;(f)=0時,說明y(t)與信號x(t)完全不相干,是2個完全獨立的物理量,將軌道不平順功率譜與車體振動加速度進行相干分析,可反映輸出信號車輛振動加速度在多大程度上來源于輸入信號軌道不平順功率譜[5~6],如圖13~18所示。

        圖13 高低不平順與車體垂向加速度相干Fig.13 The coherent of z-displacement irregularities and vehicle vertical vibration

        圖14 高低不平順與車體水平加速度相干Fig.14 The coherent of z-displacement irregularities and vehicle lateral vibration

        圖15 水平不平順與車體垂向加速度相干Fig.15 The coherent of horizontal irregularities and vehicle vertical vibration

        圖16 水平不平順與車體水平加速度相干Fig.16 The coherent of horizontal irregularities and vehicle lateral vibration

        圖17 軌向不平順與車體水平加速度相干Fig.17 The coherent of direction irregularities and vehicle lateral vibration

        圖18 軌向不平順與車體垂向加速度相干Fig.18 The coherent of horizontal irregularities and vehicle vertical vibration

        通過以上相干曲線容易看出,軌道高低不平順對車體垂向振動影響顯著,而高低不平順與車體水平振動關系密切程度較低,相干值基本在0.4以下。軌道水平不平順對車體垂向振動和水平振動均有顯著影響。軌向不平順對車體水平加速度關系密切程度很高,最高達到0.75以上,而軌向不平順與車體垂向加速度密切程度較低,相干值在0.3以下。

        5 結論

        (1)線路區(qū)段樣本中的趨勢項消除后,區(qū)段軌面不平順可滿足平穩(wěn)性檢驗要求,即軌面不平順總體上為平穩(wěn)信號。

        (2)按1000 m長度計算,軌道不平順數據絕大多數里程不滿足正態(tài)分布。長波大幅值局部不平順是產生軌道不平順不滿足正態(tài)性的主要原因。

        (3)為了便于不同時期、不同軌道線路的不平順發(fā)展的比較,選擇合適的擬合公式,對功率譜進行擬合是切實可行的。

        (4)提速線路軌道不平順對車輛動力特性的關系密切:高低不平順對列車垂向振動影響顯著,軌向不平順對車體水平振動影響顯著,水平不平順對列車垂向、橫向振動均有顯著影響。

        [1]雷曉燕.軌道力學與工程新方法[M].北京:中國鐵道出版社,2002.LEI Xiao-yan.New methods in railroad track mechanics and technology[M].Beijing:China Railway press,2002.

        [2]練松良.軌道工程[M].上海:同濟大學出版社,2006.LIAN Song-liang.Railway track dynamics[M].Shanghai:Tongji University Press,2003.

        [3]羅 林,張格明,吳旺青,等.輪軌系統(tǒng)軌道平順狀態(tài)的控制[M].北京:中國鐵道出版社,2006.LUO Li,ZHANG Ge-ming,WU Wang-qing,et al.The control of irregularities of wheel-rail interaction system[M].Beijing:China Railway press,2006.

        [4]劉秀波,陳東生,高 亮,等.既有線軌道不平順譜研究[R].北京:鐵路科學院基礎設施檢測研究所,1998.LIU Xiu-bo,CHEN Dong-sheng,GAO Liang,et al.Characteristic analysis on PSD of existing track irregularities[R].Beijing:China Academe of Railway Science,1998.

        [5]練松良,陸惠明,楊成忠,等.軌道不平順分析程序[J].中國鐵道科學,2006,28(1):68 -71.LIAN Song-liang,LU Hui-ming,YANG Cheng-zhong,et al.Program for rail irregularity analysis[J].Journal of the China railway society,2006,28(1):68 -71.

        [6]練松良,黃俊飛.客貨共運線路軌道不平順最不利波長的分析研究[J].鐵道學報,2004,26(4):112 -116.LIAN Song-liang,HUANG Jun-fei.Study of the detrimental wavelengths of track irregularities for railway with passengers and freight track[J].Journal of the China railway society,2004,26(4):112 -116.

        [7]楊文忠,練松良.軌道不平順功率譜擬合分析方法[J].同濟大學學報:自然科學版,2006,34(3):363-367.YANG Wen-zhong,LIAN Song-liang.Spectrum fit analysis for railway track irregularities[J].Journal of Tongji U-niversity:Natural Science,2006,34(3):363 -367.

        [8]王 濟,胡 曉.Matlab在振動信號中的應用[M].北京:中國水利水電出版社,2006.WANG Ji,HU Xiao.Matlab in vibraiton singnals appliction[M].Beijing:China Water Resources and Hydropower Press,2007.

        [9]振動數字信號處理程序庫[M].北京:科學出版社,1988.Vibration digital signals processing[M].Beijing:Science Press,1988.

        [10]劉秀波,吳衛(wèi)新.鋼軌焊接接頭短波不平順功率譜分析[J].中國鐵道科學,2000,21(2):26 -34.LIU Xiu-bo,WU Wei-xin.PSD analysis of rail welding kits short-wave irregularities[J].Journal of the China Railway Society,2000,21(2):26 -34.

        猜你喜歡
        振動信號
        振動的思考
        科學大眾(2023年17期)2023-10-26 07:39:14
        噴水推進高速艇尾部振動響應分析
        信號
        鴨綠江(2021年35期)2021-04-19 12:24:18
        完形填空二則
        This “Singing Highway”plays music
        孩子停止長個的信號
        振動攪拌 震動創(chuàng)新
        中國公路(2017年18期)2018-01-23 03:00:38
        中立型Emden-Fowler微分方程的振動性
        基于LabVIEW的力加載信號采集與PID控制
        一種基于極大似然估計的信號盲抽取算法
        国产亚洲精品不卡在线| 日韩人妻一区二区三区蜜桃视频| 人妻献身系列第54部| XXXXBBBB欧美| 日韩色久悠悠婷婷综合| 熟女中文字幕一区二区三区 | 激情综合欧美| av网站入口在线免费观看| 日本第一影院一区二区| 国产福利视频一区二区| 秋霞午夜无码鲁丝片午夜精品| 日韩极品视频在线观看免费| 久久久国产精品黄毛片| 国产精品久久777777| 欧美另类在线视频| 精品国产乱来一区二区三区| 日韩精品第一区二区三区| 在线观看国产白浆一区三区| 人妻少妇出轨中文字幕| 日本丶国产丶欧美色综合| 人妻少妇久久精品一区二区| 性感女教师在线免费观看| 亚洲熟妇av日韩熟妇在线| 99re免费在线视频| 久久精品国产白丝爆白浆| 亚洲成熟女人毛毛耸耸多| 影音先锋每日av色资源站| 天天射色综合| 黄色影院不卡一区二区| 精品国产一二三产品区别在哪| 日韩在线第二页| 一区二区三区日本久久| 亚洲日韩小电影在线观看| 蜜桃成人无码区免费视频网站| 麻豆久久久国内精品| 亚洲av高清天堂网站在线观看| 国产精品美女久久久久久| 久久久亚洲经典视频| 白色月光免费观看完整版| 一本加勒比hezyo无码专区| 亚洲欧洲高潮|