CN102116688A - 一种获得轮轨力的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路、地铁及城市轨道的轮轨力测量领域，用于解决现有技术中没有针对如下双桥路进行的轮轨力测量和处理方法的问题，特别是关于一种获得轮轨力的方法及装置，所述方法包括获得双桥路的检测结果，消除垂向力和横向力之间的串扰，合成计算垂向力和横向力，横向力方向判别。本发明实施例的有益效果在于，实现了由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路和由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路，并且同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随角度的变化有相同的函数关系的情况下进行轮轨力连续测量的计算。

Description

一种获得轮轨力的方法及装置

技术领域

本发明涉及铁路、地铁及城市轨道的轮轨力测量领域，特别是关于一种获得轮轨力的方法及装置。

背景技术

轮轨力测量是铁路行业一项基础性工作，关系到机车车辆能否在轨道线路上安全运行，历来为世界各国所重视。

目前国内铁路、地铁及城市轨道行业，测量车轮与钢轨之间的相互作用力大多采用间断测量法，国外采用连续测量法，但是由于轮轨力连续测量的技术方案不同，因此对应的轮轨力计算方法也不同。

在现有技术中没有利用如下桥路进行连续测量的计算方法，即用于测量垂向力的垂向桥由相位差90度的两个桥路组成，垂向力A相桥和垂向力B相桥；测量横向力的横向桥由相位差90度的两个桥路组成，即横向力A相桥和横向力B相桥；并且同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随车轮角度的变化有相同的函数关系。

发明内容

本发明实施例提供一种获得轮轨力的方法及装置，用于解决现有技术中没有针对如下双桥路进行的轮轨力测量和处理方法的问题，即测量垂向力的垂向桥由相位差90度的两个桥路组成，测量横向力的横向桥由相位差90度的两个桥路组成，并且同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随角度的变化有相同的函数关系的双桥路。

其中所述方法包括：

获取由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路的输出Aεp和Bεp，并获取由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路的输出Aεq和Bεq，其中同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随车轮角度的变化有相同的函数关系f(θ)和f(θ+90)；Aεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力A相桥输出，Aεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力A相桥输出，Bεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力B相桥输出，Bεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力B相桥输出；

消除垂向力和横向力之间的耦合串扰，

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{AKpp}& \mathrm{AKpq}\\ \mathrm{AKqp}& \mathrm{AKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\\ Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{A\ϵp}\\ \mathrm{A\ϵp}\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程1)

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{BKpp}& \mathrm{BKpq}\\ \mathrm{BKqp}& \mathrm{BKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f(\mathrm{\θ}+90)\\ Q\×f(\mathrm{\θ}+90)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{B\ϵp}\\ \mathrm{B\ϵp}\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程2)

解方程1)得到P×f(θ)、Q×f(θ)；解方程2)得到P×f(θ+90)、Q×f(θ+90)；其中，同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随车轮角度的变化有相同的函数关系f(θ)和f(θ+90)，AKpp为垂向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKpq为垂向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，AKqp为横向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKqq为横向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKpp为垂向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKpq为垂向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKqp为横向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKqq为横向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，P为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的垂向力，Q为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的横向力；

根据f(θ)的特性计算垂向力和横向力。

根据本发明实施例所述方法的一个进一步的方面，在获取由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路的输出Aεp和Bεp，并获取由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路的输出Aεq和Bεq中包括，

如果获取的是垂向力桥路A相桥原始输出OAεp，横向力桥路A相桥原始输出OAεq，垂向力桥路B相桥原始输出OBεp，横向力桥路B相桥原始输出OBεq，

则在消除垂向力和横向力之间的耦合串扰之前还包括，

在所述垂向力桥路输出中去除所述垂向力桥路的零线，在所述横向力桥路输出中去除所述横向力桥路的零线，其中，所述零线是指对车轮不施加力的作用下桥路的输出。

根据本发明实施例所述方法的再一个进一步的方面，根据f(θ)的特性计算垂向力和横向力中包括，若f(θ)的特性符合正弦关系，则

$P=\sqrt{{(P\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(P\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2},$ $Q=\sqrt{{(Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(Q\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2}.$

根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，根据f(θ)的特性计算垂向力和横向力中包括，若f(θ)的特性符合三角波关系，则P＝|P×f(θ)|+|P×f(θ+90)|，Q＝|Q×f(θ)|+|Q×f(θ+90)|。

根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，根据f(θ)的特性计算垂向力和横向力之后还包括，判断横向力的方向，如果P×f(θ)≥P×f(θ+90)，则对比P×f(θ)和Q×f(θ)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负；如果P×f(θ)＜P×f(θ+90)则，对比P×f(θ+90)和Q×f(θ+90)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负，其中，Q为正是指横向力朝向轨道内侧，Q为负是指横向力朝向轨道外侧。

本发明实施例还提供了一种轮轨力测量处理装置，包括：

获取单元，用于获取由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路的输出Aεq和Bεp，并获取由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路的输出Aεq和Bεq，其中同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随角度的变化有相同的函数关系f(θ)和f(θ+90)，Aεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力A相桥输出，Aεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力A相桥输出，Bεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力B相桥输出，Bεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力B相桥输出；

消除串扰单元，用于消除垂向力和横向力之间的耦合串扰，

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{AKpp}& \mathrm{AKpq}\\ \mathrm{AKqp}& \mathrm{AKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\\ Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{A\ϵp}\\ \mathrm{A\ϵp}\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程1)

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{BKpp}& \mathrm{BKpq}\\ \mathrm{BKqp}& \mathrm{BKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f(\mathrm{\θ}+90)\\ Q\×f(\mathrm{\θ}+90)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{B\ϵp}\\ \mathrm{B\ϵp}\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程2)

解方程1)得到P×f(θ)、Q×f(θ)；解方程2)得到P×f(θ+90)、Q×f(θ+90)；其中，AKpp为垂向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKpq为垂向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，AKqp为横向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKqq为横向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKpp为垂向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKpq为垂向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKqp为横向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKqq为横向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，P为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的垂向力，Q为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的横向力；

计算单元，用于根据消除串扰单元的输出和f(θ)的特性计算垂向力和横向力。

根据本发明实施例所述装置的一个进一步的方面，所述获取单元还用于获取垂向力桥路A相桥原始输出OAεp，横向力桥路A相桥原始输出OAεq，垂向力桥路B相桥原始输出OBεp，横向力桥路B相桥原始输出OBεq；

还包括零线去除单元，用于在所述垂向力桥路输出中去除所述垂向力桥路的零线，在所述横向力桥路输出中去除所述横向力桥路的零线，其中，所述零线是指对车轮不施加力的作用下桥路的输出；

所述消除串扰单元还用于消除上述去除了零线的垂向力和横向力之间的耦合串扰。

根据本发明实施例所述装置的再一个进一步的方面，所述计算单元具体用于，若f(θ)的特性符合正弦关系，则 $P=\sqrt{{(P\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(P\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2},$

$Q=\sqrt{{(Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(Q\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2}.$ 若f(θ)的特性符合三角波关系，则P＝|P×f(θ)|+|P×f(θ+90)|，Q＝|Q×f(θ)|+|Q×f(θ+90)|。

根据本发明实施例所述装置的另一个进一步的方面，还包括横向力判断单元，根据所述计算单元输出的计算结果判断横向力的方向，如果P×f(θ)≥P×f(θ+90)，则对比P×f(θ)和Q×f(θ)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负；如果P×f(θ)＜P×f(θ+90)则，对比P×f(θ+90)和Q×f(θ+90)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负。

通过本发明实施例，实现了由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路和由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路，并且同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随角度的变化有相同的函数关系的情况下进行轮轨力连续测量的计算。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a所示为本发明实施例一种获得轮轨力的方法流程图；

图1b所示为本发明实施例另一种获得轮轨力的方法流程图

图1c所示为本发明实施例f(θ)特性符合正弦关系的曲线图；

图1d所示为本发明实施例f(θ)特性符合三角波关系的曲线图；

图2所示为本发明实施例一种轮轨力测量处理装置结构图；

图3所示为本发明实施例会的轮轨力的另一处理方法流程图；

图4所示为本发明实施例会的轮轨力的另一处理方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1a所示为本发明实施例一种获得轮轨力的方法流程图。

步骤101，获取由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路的输出OAεp和OBεp，并获取由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路的输出OAεq和OBεq，其中OAεp为垂向力A相桥原始输出，OAεq为横向力A相桥原始输出，OBεp为垂向力B相桥原始输出，OBεq为横向力B相桥原始输出。

步骤102，在所述垂向力桥路输出中去除所述垂向力桥路的零线，

Aεp＝OAεp-OAp；Bεp＝OBεp-OBp；

在所述横向力桥路输出中去除所述横向力桥路的零线，

Aεq＝OAεq-OAq；Bεq＝OBεq-OBq。

其中，OAp为垂向力A相桥零线，OBp为垂向力B相桥零线，OAq为横向力A相桥零线，OBq为横向力B相桥零线；Aεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力A相桥输出，Aεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力A相桥输出，Bεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力B相桥输出，Bεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力B相桥输出。

其中所述零线是指对车轮不施加力的作用下桥路的输出，通常该输出为常数，可能随温度变化。

步骤103，消除垂向力和横向力之间的耦合串扰，

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{AKpp}& \mathrm{AKpq}\\ \mathrm{AKqp}& \mathrm{AKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\\ Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{A\ϵp}\\ \mathrm{A\ϵp}\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程1)

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{BKpp}& \mathrm{BKpq}\\ \mathrm{BKqp}& \mathrm{BKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f(\mathrm{\θ}+90)\\ Q\×f(\mathrm{\θ}+90)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{B\ϵp}\\ \mathrm{B\ϵp}\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程2)

解方程1)得到P×f(θ)、Q×f(θ)；

解方程2)得到P×f(θ+90)、Q×f(θ+90)。

其中，同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随车轮角度的变化有相同的函数关系f(θ)和f(θ+90)，AKpp为垂向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKpq为垂向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，AKqp为横向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKqq为横向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKpp为垂向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKpq为垂向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKqp为横向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKqq为横向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，AKpp、AKpq、AKqp、AKqq、BKpp、BKpq、BKqp、BKqq可以通过对桥路测量获得。P为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的垂向力，Q为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的横向力。

其中灵敏度系数是指单位力的作用下测量电桥的输出(电压值)。

步骤104，根据f(θ)的特性计算垂向力和横向力。

如图1b所示为本发明实施例另一种获得轮轨力的方法流程图。

步骤101’，获取由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路的输出Aεp和Bεp，并获取由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路的输出Aεq和Bεq，其中同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随车轮角度的变化有相同的函数关系f(θ)和f(θ+90)；Aεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力A相桥输出，Aεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力A相桥输出，Bεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力B相桥输出，Bεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力B相桥输出。

步骤102’，消除垂向力和横向力之间的耦合串扰，

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{AKpp}& \mathrm{AKpq}\\ \mathrm{AKqp}& \mathrm{AKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\\ Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{A\ϵp}\\ \mathrm{A\ϵp}\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程1)

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{BKpp}& \mathrm{BKpq}\\ \mathrm{BKqp}& \mathrm{BKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f(\mathrm{\θ}+90)\\ Q\×f(\mathrm{\θ}+90)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{B\ϵp}\\ \mathrm{B\ϵp}\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨方程2)

解方程1)得到P×f(θ)、Q×f(θ)；解方程2)得到P×f(θ+90)、Q×f(θ+90)；其中，AKpp为垂向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKpq为垂向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，AKqp为横向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKqq为横向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKpp为垂向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKpq为垂向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKqp为横向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKqq为横向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，P为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的垂向力，Q为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的横向力；

步骤103’，根据f(θ)的特性计算垂向力和横向力。

本实施例与图1a所示实施例不同之处在于，获取的车轮数据不同，并进行了去零线的处理。

作为本发明实施例的一个进一步的方面，在图1a中的所述步骤104或者在图1b中的步骤103’，若f(θ)的特性符合正弦关系，f(θ)的特性如图1c所示，其中L 1为f(θ)，L 2为f(θ+90)，则 $P=\sqrt{{(P\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(P\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2},$ $Q=\sqrt{{(Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(Q\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2}.$

作为本发明实施例的一个进一步的方面，在图1a中的所述步骤104或者在图1b中的步骤103’，若f(θ)的特性符合三角波关系，f(θ)的特性如图1d所示，其中L1为f(θ)，L2为f(θ+90)，则P＝|P×f(θ)|+|P×f(θ+90)|，Q＝|Q×f(θ)|+|Q×f(θ+90)|。

作为本发明实施例的一个进一步的方面，在所述步骤104之后还包括，判断横向力的方向，如果P×f(θ)≥P×f(θ+90)，则对比P×f(θ)和Q×f(θ)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负；

如果P×f(θ)＜P×f(θ+90)则，对比P×f(θ+90)和Q×f(θ+90)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负。其中，Q为正是指横向力朝向轨道内侧，Q为负是指横向力朝向轨道外侧。

通过上述实施例，可以通过去除零线、消除串扰、垂向力和横向力的合成得到最终的垂向力和横向力，针对由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路和由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路，并且同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随车轮角度的变化有相同的函数关系的情况下进行轮轨力连续测量的计算。

如图2所示为本发明实施例一种轮轨力测量处理装置结构图。

包括获取单元201，零线去除单元202，消除串扰单元203，计算单元204。

所述获取单元201用于获取由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路的输出Aεp和Bεp，并获取由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路的输出Aεq和Bεq，其中同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随车轮角度的变化有相同的函数关系f(θ)和f(θ+90)，Aεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力A相桥输出，Aεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力A相桥输出，Bεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力B相桥输出，Bεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力B相桥输出。

消除串扰单元202，用于消除垂向力和横向力之间的耦合串扰，

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{AKpp}& \mathrm{AKpq}\\ \mathrm{AKqp}& \mathrm{AKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\\ Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{A\ϵp}\\ \mathrm{A\ϵp}\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程1)

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{BKpp}& \mathrm{BKpq}\\ \mathrm{BKqp}& \mathrm{BKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f(\mathrm{\θ}+90)\\ Q\×f(\mathrm{\θ}+90)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{B\ϵp}\\ \mathrm{B\ϵp}\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程2)

解方程1)得到P×f(θ)、Q×f(θ)；解方程2)得到P×f(θ+90)、Q×f(θ+90)；其中，AKpp为垂向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKpq为垂向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，AKqp为横向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKqq为横向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKpp为垂向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKpq为垂向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKqp为横向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKqq为横向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，P为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的垂向力，Q为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的横向力。

计算单元203，用于根据消除串扰单元的输出和f(θ)的特性计算垂向力和横向力。所述获取单元还用于获取垂向力桥路A相桥原始输出OAεp，横向力桥路A相桥原始输出OAεq，垂向力桥路B相桥原始输出OBεp，横向力桥路B相桥原始输出OBεq；

还包括零线去除单元204，用于在所述垂向力桥路输出中去除所述垂向力桥路的零线，在所述横向力桥路输出中去除所述横向力桥路的零线，其中，所述零线是指对车轮不施加力的作用下桥路的输出；

Aεp＝OAεp-OAp；Bεp＝OBεp-OBp；

Aεq＝OAεq-OAq；Bεq＝OBεq-OBq。

其中，OAp为垂向力A相桥零线，OBp为垂向力B相桥零线，OAq为横向力A相桥零线，OBq为横向力B相桥零线。

所述消除串扰单元202还用于消除上述去除了零线的垂向力和横向力之间的耦合串扰。

作为本发明实施例的一个进一步的方面，所述计算单元203具体用于，若f(θ)的特性符合正弦关系，则 $P=\sqrt{{(P\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(P\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2},$ $Q=\sqrt{{(Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(Q\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2};$ 若f(θ)的特性符合三角波关系，则P＝|P×f(θ)|+|P×f(θ+90)|，Q＝|Q×f(θ)|+|Q×f(θ+90)|。

作为本发明实施例的一个进一步的方面，还包括横向力判断单元205，根据所述计算单元203输出的计算结果判断横向力的方向，如果P×f(θ)≥P×f(θ+90)，则对比P×f(θ)和Q×f(θ)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负；如果P×f(θ)＜P×f(θ+90)则，对比P×f(θ+90)和Q×f(θ+90)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负。

如图3所示为本发明实施例会的轮轨力的另一处理方法流程图。

在本实施例中分别利用一组双桥路测量测力轮对的垂向力，另一组双桥路测量测力轮对的横向力，所述测量垂向力的垂向力双桥路的灵敏度随角度为正弦形和余弦形，即f(θ)为正弦函数关系，f(θ+90)为余弦函数关系，所述测量横向力的横向力双桥路的灵敏度随角度为正弦形和余弦形。

步骤301，采集所述两组双桥路的测量数据，OAεp、OAεq、OBεp、OBεq，其中OAεp＝400毫伏(mv)、OAεq＝1244mv、OBεp＝712mv、OBεq＝1804mv。

步骤302，在所采集的测量数据中去除桥路零线，获取真实力作用下的桥路输出Aεq、Aεq、Bεq、Bεq。

其中，垂向力A相桥零线OAp＝100mv、横向力A相桥零线OAq＝200mv、垂向力B相桥零线OBp＝300mv、横向力B相桥零线OBq＝400mv。所以：

Aεp＝OAεp-OAp＝400-100＝300mv；Aεq＝OAεq-OAq＝1244-200＝1044mv；

Bεp＝OBεp-OBp＝712-300＝412mv；Bεq＝OBεq-OBq＝1804-400＝1404mv。

步骤303，去除垂向力和横向力之间的耦合串扰。

$\left[\begin{array}{cc}4.4& 1.2\\ 2.1& 30.6\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×\sin \mathrm{\θ}\\ Q\×\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}300\\ 1044\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程1)

$\left[\begin{array}{cc}4.5& 1.3\\ 2.2& 30.7\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×\cos \mathrm{\θ}\\ Q\×\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}412\\ 1404\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程2)

解方程1)得到P×sinθ＝60kN、Q×sinθ＝30kN

解方程2)得到P×cosθ＝80kN、Q×cosθ＝40kN

步骤304，由于测量垂向力和横向力的双桥路都满足输出互为正弦和余弦关系，所以应用如下方式进行垂向力和横向力的合成，得到作用在测力轮对上的垂向力和横向力。

$P=\sqrt{{(P\×\sin \mathrm{\θ})}^2+{(P\×\cos \mathrm{\θ})}^2}=100\mathrm{kN}$

$Q=\sqrt{{(Q\×\sin \mathrm{\θ})}^2+{(Q\×\cos \mathrm{\θ})}^2}=50\mathrm{kN}$

步骤305，判断横向力正负，由于垂向力P永远都是正的(车轮与轨道之间的垂直压力)，所以不需要判别正负。而横向力Q有正负之分，由于P×sinθ＝60＜P×cosθ＝80，对比P×cosθ＝80和Q×cosθ＝40的相位关系，因为P×cosθ＝80和Q×cosθ＝40同为正，所以Q为正。所以，计算结果P＝100kN，Q＝50kN。

如图4所示为本发明实施例会的轮轨力的另一处理方法流程图。

在本实施例中分别利用一组双桥路测量测力轮对的垂向力，另一组双桥路测量测力轮对的横向力，所述测量垂向力的垂向力双桥路的灵敏度随角度为正弦形和余弦形，所述测量横向力的横向力双桥路的灵敏度随角度为正弦形和余弦形。

步骤401，采集所述两组双桥路的测量数据，OAεp、OAεq、OBεp、OBεq，其中OAεp＝328mv、OAεq＝-592mv、OBεp＝608mv、OBεq＝-652mv。

步骤402，在所采集的测量数据中去除桥路零线，获取真实力作用下的桥路输出Aεp、Aεq、Bεp、Bεq。

其中，垂向力A相桥零线OAp＝100mv、横向力A相桥零线OAq＝200mv、垂向力B相桥零线OBp＝300mv、横向力B相桥零线OBq＝400mv。所以：

Aεp＝OAεp-OAp＝328-100＝228mv；Aεq＝OAεq-OAq＝-592-200＝-792mv；

Bεp＝OBεp-OBp＝608-300＝308mv；Bεq＝OBεq-OBq＝-652-400＝-1052mv。

步骤403，去除垂向力和横向力之间的耦合串扰。

$\left[\begin{array}{cc}4.4& 1.2\\ 2.1& 30.6\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×\sin \mathrm{\θ}\\ Q\×\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}228\\ -792\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程1)

$\left[\begin{array}{cc}4.5& 1.3\\ 2.2& 30.7\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×\cos \mathrm{\θ}\\ Q\×\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}308\\ -1052\end{array}\right]$ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨方程2)

解方程1)得到P×sinθ＝60kN、Q×sinθ＝-30kN

解方程2)得到P×cosθ＝80kN、Q×cosθ＝-40kN

步骤404，由于测量垂向力和横向力的双桥路都满足输出互为正弦和余弦关系，所以应用如下方式进行垂向力和横向力的合成，得到作用在测力轮对上的垂向力和横向力。

$P=\sqrt{{(P\×\sin \mathrm{\θ})}^2+{(P\×\cos \mathrm{\θ})}^2}=100\mathrm{kN}$

$Q=\sqrt{{(Q\×\sin \mathrm{\θ})}^2+{(Q\×\cos \mathrm{\θ})}^2}=50\mathrm{kN}$

步骤405，判断横向力正负，由于垂向力P永远都是正的(测力轮对朝向轨道方向)，所以不需要判别正负。而横向力Q有正负之分，由于P×sinθ＝60＜P×cosθ＝80，对比P×cosθ＝80和Q×cosθ＝-40的相位关系，因为P×cosθ＝80为正，Q×cosθ＝-40为负，相位相反，所以Q为负。所以，计算结果为P＝100kN，Q＝-50kN。

作为本发明实施例的有益效果在于，实现了由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路和由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路，并且同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随车轮角度的变化有相同的函数关系的情况下进行轮轨力连续测量的计算。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种获得轮轨力的方法，其特征在于包括：

获取由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路的输出Aεp和Bεp，并获取由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路的输出Aεq和Bεq，其中同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随车轮角度的变化有相同的函数关系f(θ)和f(θ+90)；Aεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力A相桥输出，Aεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力A相桥输出，Bεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力B相桥输出，Bεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力B相桥输出；

消除垂向力和横向力之间的耦合串扰，

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{AKpp}& \mathrm{AKpq}\\ \mathrm{AKqp}& \mathrm{AKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\\ Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{A\ϵp}\\ \mathrm{A\ϵq}\end{array}\right]$ ..................方程1)

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{BKpp}& \mathrm{BKpq}\\ \mathrm{BKqp}& \mathrm{BKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f(\mathrm{\θ}+90)\\ Q\×f(\mathrm{\θ}+90)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{B\ϵp}\\ \mathrm{B\ϵq}\end{array}\right]$ ..............方程2)

解方程1)得到P×f(θ)、Q×f(θ)；解方程2)得到P×f(θ+90)、Q×f(θ+90)；其中，AKpp为垂向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKpq为垂向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，AKqp为横向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKqq为横向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKpp为垂向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKpq为垂向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKqp为横向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKqq为横向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，P为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的垂向力，Q为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的横向力；

根据f(θ)的特性计算垂向力和横向力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路的输出Aεp和Bεp，并获取由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路的输出Aεq和Bεq中包括，

如果获取的是垂向力桥路A相桥原始输出OAεp，横向力桥路A相桥原始输出OAεq，垂向力桥路B相桥原始输出OBεp，横向力桥路B相桥原始输出OBεq，

则在消除垂向力和横向力之间的耦合串扰之前还包括，

在所述垂向力桥路输出中去除所述垂向力桥路的零线，在所述横向力桥路输出中去除所述横向力桥路的零线，其中，所述零线是指对车轮不施加力的作用下桥路的输出。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据f(θ)的特性计算垂向力和横向力中包括，若f(θ)的特性符合正弦关系，则

$P=\sqrt{{(P\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(P\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2},$ $Q=\sqrt{(Q{\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(Q\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2}.$

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据f(θ)的特性计算垂向力和横向力中包括，若f(θ)的特性符合三角波关系，则P＝|P×f(θ)|+|P×f(θ+90)|，Q＝|Q×f(θ)|+|Q×f(θ+90)|。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据f(θ)的特性计算垂向力和横向力之后还包括，判断横向力的方向，如果P×f(θ)≥P×f(θ+90)，则对比P×f(θ)和Q×f(θ)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负；如果P×f(θ)＜P×f(θ+90)则，对比P×f(θ+90)和Q×f(θ+90)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负，其中，Q为正是指横向力朝向轨道内侧，Q为负是指横向力朝向轨道外侧。

6.一种轮轨力测量处理装置，其特征在于包括：

获取单元，用于获取由两个相位差90度的电桥组成的垂向力桥路的输出Aεp和Bεp，并获取由两个相位差90度的电桥组成的横向力桥路的输出Aεq和Bεq，其中同相位的垂向力桥路和横向力桥路的灵敏度系数随车轮角度的变化有相同的函数关系f(θ)和f(θ+90)；Aεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力A相桥输出，Aεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力A相桥输出，Bεp为垂向力和横向力耦合作用下垂向力B相桥输出，Bεq为垂向力和横向力耦合作用下横向力B相桥输出；

消除串扰单元，用于消除垂向力和横向力之间的耦合串扰，

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{AKpp}& \mathrm{AKpq}\\ \mathrm{AKqp}& \mathrm{AKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\\ Q\×f\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{A\ϵp}\\ \mathrm{A\ϵq}\end{array}\right]$ ....................方程1)

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{BKpp}& \mathrm{BKpq}\\ \mathrm{BKqp}& \mathrm{BKqq}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}P\×f(\mathrm{\θ}+90)\\ Q\×f(\mathrm{\θ}+90)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{B\ϵp}\\ \mathrm{B\ϵq}\end{array}\right]$ ..................方程2)

解方程1)得到P×f(θ)、Q×f(θ)；解方程2)得到P×f(θ+90)、Q×f(θ+90)；其中，AKpp为垂向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKpq为垂向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，AKqp为横向力A相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，AKqq为横向力A相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKpp为垂向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKpq为垂向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，BKqp为横向力B相桥在垂向力作用下的灵敏度系数，BKqq为横向力B相桥在横向力作用下的灵敏度系数，P为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的垂向力，Q为需要计算的车轮与轨道之间相互作用的横向力；

计算单元，用于根据消除串扰单元的输出和f(θ)的特性计算垂向力和横向力。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取单元还用于获取垂向力桥路A相桥原始输出OAεp，横向力桥路A相桥原始输出OAεq，垂向力桥路B相桥原始输出OBεp，横向力桥路B相桥原始输出OBεq；

还包括零线去除单元，用于在所述垂向力桥路输出中去除所述垂向力桥路的零线，在所述横向力桥路输出中去除所述横向力桥路的零线，其中，所述零线是指对车轮不施加力的作用下桥路的输出；

所述消除串扰单元还用于消除上述去除了零线的垂向力和横向力之间的耦合串扰。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算单元具体用于，若f(θ)的特性符合正弦关系，则 $P=\sqrt{{(P\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(P\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2},$ $Q=\sqrt{(Q{\×f\left(\mathrm{\θ}\right))}^2+{(Q\×f(\mathrm{\θ}+90))}^2};$ 若f(θ)的特性符合三角波关系，则P＝|P×f(θ)|+|P×f(θ+90)|，Q＝|Q×f(θ)|+|Q×f(θ+90)|。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括横向力判断单元，根据所述计算单元输出的计算结果判断横向力的方向，如果P×f(θ)≥P×f(θ+90)，则对比P×f(θ)和Q×f(θ)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负；如果P×f(θ)＜P×f(θ+90)则，对比P×f(θ+90)和Q×f(θ+90)的相位关系，如果同向，则Q为正，如果反向，则Q为负，其中，Q为正是指横向力朝向轨道内侧，Q为负是指横向力朝向轨道外侧。

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