CN115062506A - 一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法 - Google Patents

一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115062506A
CN115062506A CN202210604560.2A CN202210604560A CN115062506A CN 115062506 A CN115062506 A CN 115062506A CN 202210604560 A CN202210604560 A CN 202210604560A CN 115062506 A CN115062506 A CN 115062506A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rail
wheel
turnout
force
response
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210604560.2A
Other languages
English (en)
Inventor
黄坤亮
张金强
卢容仁
韦裕霖
陈爱峰
刘庆杰
黄明远
冯青松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China Jiaotong University
China Railway Nanning Group Co Ltd
Original Assignee
East China Jiaotong University
China Railway Nanning Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China Jiaotong University, China Railway Nanning Group Co Ltd filed Critical East China Jiaotong University
Priority to CN202210604560.2A priority Critical patent/CN115062506A/zh
Publication of CN115062506A publication Critical patent/CN115062506A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，将若干应变片粘贴在尖轨的不同跨中位置上，用于感应测量列车通过时尖轨的轮轨力应变响应数据；建立道岔尖轨区域的有限元分析模型，然后通过有限元分析模型推导建立尖轨应变响应与轮轨力移动荷载的状态传递方程，根据状态传递方程及轮轨力应变数据进行求解列车过岔轮轨力。本发明能快速计算识别列车通过道岔轮轨力，能够快速知道列车经过岔区测点时的轮轨力时程变化、轮轨力幅值等特征信号，可以及时了解列车过岔动态情况，其识别分析过程具有用时少、精度高等优点，对道岔区轨道安全性评估具有一定的指导意义。

Description

一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法
技术领域
本发明属铁路道岔检测技术领域，特别涉及一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法。
背景技术
轮轨相互作用一直是轨道工程领域关注的热点方向，尤其是对于铁路道岔***中的尖轨位置处的轮轨振动相互作用问题，而轮轨相互作用最直观的体现便是轮轨力大小。道岔的尖轨是铁路道岔***中的重要部件，在服役过程中，由于受到材料特性、环境温度及轮轨之间复杂应力的影响，长期使用通常会出现压溃、侧磨、波磨、剥离、裂纹等不同程度的损伤，在轮轨力作用下，其缺陷扩展更加迅速，可能在没有征兆的情况下突然造成失效，情况严重时会损坏尖轨，甚至断裂，产生列车脱轨等事故，造成人员伤亡和巨大的经济损失。为了能及时感知发现尖轨处轮轨作用力状态，避免其对道岔处轨道进一步破坏，为弥补了现有技术不足，找到一种能监测识别道岔尖轨处轮轨作用力的方法，为保障轨道线路运营安全和提高列车过岔允许的安全性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，本发明具有收敛速度快、用时少、精度高等优点。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供了一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，将若干应变片粘贴在尖轨的不同跨中位置上，用于感应测量列车通过时尖轨的轮轨力应变响应数据；建立道岔尖轨区域的有限元分析模型，然后通过有限元分析模型推导建立尖轨应变响应与轮轨力移动荷载的状态传递方程，根据状态传递方程及轮轨力应变数据进行求解列车过岔轮轨力。
上述方案进一步优选的，所述道岔尖轨区域的有限元分析模型满足：
Figure BDA0003670819370000021
M、C、K分别为尖轨的质量、阻尼和刚度矩阵；y(t)、
Figure BDA0003670819370000022
分别为轮轨的位移、速度和加速度响应；NF(t)F(t)表示为轮轨每时刻对应的等效节点荷载，F(t)为每时刻任意点的轮轨接触力，NF(t)为对应时刻分配轮轨接触荷载为等效节点荷载的荷载分配插值函数矩阵。
上述方案进一步优选的，根据状态传递方程及轮轨力应变数据进行求解列车过岔轮轨力包括如下步骤：
步骤一：将轮轨接触力等效简化为轮轨力移动荷载F(t)形式，以及将尖轨部分结构按照轨枕支撑离散为多个支撑单元；
步骤二：对每一支撑单元上任意时刻的轮轨力移动荷载辅以插值函数NF1，NF2、NF3和NF4；
步骤三：根据Newmark显示表达法引入积分参数γ和β，然后选择时间步长Δt，再计算积分常数，其中参数γ和β分别满足：
γ≥0.50,β≥0.25(0.5+γ)2
Figure BDA0003670819370000031
步骤四：结合限元分析模型和Newmark法公式，求解第i个Δt时刻的动力响应，则第i个Δt时刻的动力响应方程为：
Figure BDA0003670819370000032
一般情况下，轨道的初始状态响应为0，即i＝0时，y0＝ 0、
Figure BDA0003670819370000033
所以上式最终表达为：
Figure BDA0003670819370000034
步骤五：根据动力响应方程计算出限元分析模型中结构节点动力响应y(t)、
Figure BDA0003670819370000035
将节点动力响应转换为每一监测点处对应的两侧节点位移响应，然后通过两侧节点位移求解跨中最终监测点位移响应；
步骤六：根据跨中监测点位移响应与对应节点位移响应的对应关系，求解出轮轨力移动荷载的状态传递方程，根据状态传递方程求解列车过岔轮轨力。
上述方案进一步优选的，在步骤六中，将监测点跨中位移响应与对应节点位移响应的对应关系转换为跨中位移响应w(xw(t),t)与对节点应变响应ε(xw(t),t)的关系，跨中位移响应与应变响应关系满足：
Figure BDA0003670819370000041
式中yf为应变片粘贴与尖轨中性轴之间的垂直距离；
监测点跨中位移响应满足：
W(t)＝Nw(t)Z(t)＝Nw(t)HLF(t)；
Nw(t)为节点位移转换为跨中位移的插值函数矩阵，Z(t)为跨中最终监测点对应节点处的输出响应，HL为应变响应与移动荷载的最终传递系数矩阵；
则轮轨力移动荷载即列车过岔轮轨力终表达式满足：
Figure BDA0003670819370000042
上述方案进一步优选的，跨中最终监测点对应节点处的输出响应Z(t)满足：
Figure BDA0003670819370000043
其中，Ra为加速度响应
Figure BDA0003670819370000044
对应的提取矩阵，Rv为速度响应
Figure BDA0003670819370000045
对应的提取矩阵，Rd为位移响应y(t)的提取矩阵。
上述方案进一步优选的，所述插值函数NF1，NF2、NF3和NF4分别满足：
Figure BDA0003670819370000046
Figure BDA0003670819370000047
Figure BDA0003670819370000048
Figure BDA0003670819370000049
其中，xF(t)为任意时刻的轮轨接触力所在单元距左侧节点的位置，l为一个支撑单元的长度；NF1、NF2分别为对应单元左节点的位移插值函数与转角插值函数，NF3、NF4分别为对应单元右节点的位移插值函数与转角插值函数。
上述方案进一步优选的，所述步骤一中，将尖轨部分结构按照轨枕支撑离散为多个支撑单元按如下进行：在每时刻对应的等效节点荷载的数量按照列车轮对形式，对整条轮轨按照轨枕支撑离散为多个支撑单元，每个支撑单元上最多同时只作用一个车轮接触。
综上所述，由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
本发明通过轨道岔应变状况进行快速计算识别列车通过时道岔轮轨的受力情况，能够快速知道列车经过岔区测点时的轮轨力时程变化、轮轨力幅值等特征信号，可以对列车过岔动态情况识别分析，计算识别过程中还引入了收敛因子对轮轨接触力进行修正，修正后的时域算法简单、收敛速度快、用时少、精度高等优点。本发明的识别方法对道岔区轨道安全性评估具有一定的指导意义。
附图说明
图1为本发明的测点处钢轨应变粘贴示意图；
图2为本发明的车辆轨道有限元分析模型的结构示意图；
图3为尖轨是模型结构单元划分示意图；
图4为任意时刻荷载对应节点荷载分配示意图；
图5为本发明的监测点位移响应与节点响应分配示意图；
图6为本发明的道岔区应变片布置示意图；
图7为本发明的轮轨力时程曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
如图1和图2所示，根据本发明提供的一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，将若干应变片粘贴在尖轨的不同跨中位置上，用于感应测量列车通过时尖轨的轮轨力应变响应数据；建立道岔尖轨区域的有限元分析模型，然后通过有限元分析模型推导建立尖轨应变响应与轮轨力移动荷载的状态传递方程，根据状态传递方程及轮轨力应变数据进行求解列车过岔轮轨力；在本发明中，所述道岔尖轨区域的有限元分析模型满足：
Figure BDA0003670819370000061
M、C、K分别为尖轨的质量、阻尼和刚度矩阵；y(t)、
Figure BDA0003670819370000062
分别为轮轨的位移、速度和加速度响应；NF(t)F(t)表示为轮轨每时刻对应的等效节点荷载，F(t)为每时刻任意点的轮轨接触力，NF(t)为对应时刻分配轮轨接触荷载为等效节点荷载的荷载分配插值函数矩阵。
在本发明中，根据状态传递方程及轮轨力应变数据进行求解列车过岔轮轨力包括如下步骤：
步骤一：将轮轨接触力等效简化为轮轨力移动荷载F(t)形式，将尖轨部分结构按照轨枕支撑离散为多个支撑单元，如图2所示；将尖轨部分结构按照轨枕支撑离散为多个支撑单元按如下进行：在每时刻对应的等效节点荷载的数量按照列车轮对形式，对整条轮轨的轨枕支撑离散为多个支撑单元，每个支撑单元上最多有一个车轮接触；
步骤二：对每一单支撑元上任意时刻的轮轨力移动荷载辅以插值函数NF1，NF2、NF3和NF4；所述插值函数NF1，NF2、NF3和NF4分别满足：
Figure BDA0003670819370000071
其中，xF(t)为任意时刻的轮轨接触力所在单元距左侧节点的位置，l为一个支撑单元的长度；NF1、NF2分别为对应单元左节点的位移插值函数与转角插值函数，NF3、NF4分别为对应单元右节点的位移插值函数与转角插值函数。
任意时刻的移动荷载转换为节点等效荷载需要荷载在该时刻对应的NF(t)，而NF(t)包括该时刻对应的NF1，NF2、NF3、NF4插值函数；在本发明中，如图2所示，以轨枕支撑处为节点，两个轨枕间一跨表示一个支撑单元，则一个支撑单元有两个节点，对每支撑单元间任意时刻的荷载在计算过程中需分配到单元节点处等效为对应单元节点荷载。考虑节点处的竖向位移及转角，则对每一单支撑元上任意时刻的移动荷载辅以插值函数NF1，NF2、NF3和NF4，即可得到该任意荷载所在单元的等效节点荷载NF(t)F(t)，如图4所示。通过依次计算每个单元上移动荷载的对应等效节点荷载并加以组集，得到整个结构的等效节点荷载；
步骤三：根据Newmark显示表达法引入积分参数γ和β，然后选择时间步长Δt，再计算积分常数，其中，时间步长选择按积分精度和稳定性控制的参数γ指和β决定，参数γ和β分别满足：
γ≥0.50,β≥0.25(0.5+γ)2；
Figure BDA0003670819370000081
步骤四：结合公式(1)和Newmark显法公式，即位移、速度与加速度(动力响应)的求解方程，求解第i个Δt时刻的动力响应，则第i个Δt时刻的动力响应方程为：
Figure BDA0003670819370000082
一般情况下，轨道初始状态响应为0，即i＝0时，y0＝0、
Figure BDA0003670819370000083
Figure BDA0003670819370000084
所以上式最终表达为：
Figure BDA0003670819370000085
其中，表达式中有关O(O0、Od、Ov、Oa)、P(P0、Pd、Pv、 Pa)、Q(Q0、Qd、Qv、Qa)的响应系数传递矩阵为：
Figure BDA0003670819370000086
Figure BDA0003670819370000087
表示第i个时刻的等效刚度矩阵，其表达式为：
Figure BDA0003670819370000088
同理对相关方程推导可得到由积分常数c0到c7以及β和γ；以及
Figure BDA0003670819370000089
K、M、C矩阵对其它Od i、Ov i、Oa i；Pd i、Pv i、Pa i；Qd i、 Qv i、Qa i响应系数传递矩阵的表达式，即每个时刻的O、P、Q矩阵。一般情况下，每一时刻的刚度、质量及阻尼矩阵Ki、Mi和Ci均为常数矩阵，则等效刚度矩阵
Figure BDA00036708193700000810
也为常数矩阵，则每一时刻由
Figure BDA00036708193700000811
Ki、Mi和Ci等表式的O、P、Q响应系数传递矩阵也为常数矩阵。同时， NF(i-j)表示第i-j个Δt时刻的荷载分配插值函数，Fi-j表示第i-j 个Δt时刻的任意移动荷载(轮轨力),i、j表示对时间步长Δt的累积过程，即第几个Δt时刻；
步骤五：根据动力响应方程计算出限元分析模型中结构节点动力响应y(t)、
Figure BDA0003670819370000091
即节点位移(包括节点竖向位移与转角)、速度(包括竖直方向与转角方向)及加速度(包括竖直方向与转角方向)响应矩阵；从响应中提取需要用到的响应数据。推导计算的为跨中监测点应变与轮轨力(移动荷载)的传递方程，而求解的为模型结构所有节点动力响应，为此，首先需要提取的数据应为每一监测点处对应的两侧节点位移响应(包括节点竖向位移与转角)，通过两侧节点位移(包括节点竖向位移与转角)求得跨中位移响应，再根据跨中位移与应变关系将位移转换为应变响应即可；为此，将节点动力响应转换为每一监测点处对应的两侧节点位移响应，然后通过两侧节点位移求解跨中最终监测点位移响应，此时，跨中最终监测点对应节点处的输出响应Z(t)满足：
Figure BDA0003670819370000092
其中，Ra为加速度响应
Figure BDA0003670819370000093
对应的提取矩阵，Rv为速度响应
Figure BDA0003670819370000094
对应的提取矩阵，Rd为位移响应y(t)的提取矩阵；在本发明中，由于提取的为节点位移响应，所以Ra、Rv矩阵为零矩阵，而Rd矩阵为非零矩阵，且Rd矩阵应满足提取到每一监测点每一时刻对应的节点位移响应(包括节点竖向位移与转角)。
令R＝[Rd、Rv、Ra]，代入式(5)得：
Figure BDA0003670819370000101
令响应系数矩阵HK为：
Figure BDA0003670819370000102
HL＝NF(t)HK， (11)；
则最终监测点对应节点处响应Z(t)(包括节点竖向位移与转角) 与移动荷载的状态传递方程之间的关系，其满足如下：
Z(t)＝HLF(t) (12)
其中，
Figure BDA0003670819370000103
步骤六：根据跨中监测点位移响应与对应节点位移响应的对应关系(包括节点竖向位移与转角的对应关系)，求解出轮轨力移动荷载的状态传递方程，根据状态传递方程求解列车过岔轮轨力求解跨中位移响应与移动荷载的状态传递方程之间的关系，跨中位移载荷与节点位移(包括节点竖向位移与转角)对应示意图如图5所示。在本发明中，将监测点跨中位移响应与对节点位移响应的对应关系转换为跨中位移响应w(xw(t),t)与对节点应变响应ε(xw(t),t)的关系，监测点跨中位移响应满足：
W(t)＝Nw(t)Z(t)＝Nw(t)HLF(t)， (14)；
其中，Nw(t)为节点位移转换为跨中位移的插值函数矩阵，Z(t)为跨中最终监测点对应节点处的输出响应，HL为应变响应与移动荷载的最终传递系数矩阵；与同荷载插值函数一样，节点动力响应包括位移与转角，一个支撑单元为两个节点，所以对每一支撑单元上任意时刻的节点位移与转角辅以插值函数Nw1(t),Nw2(t),Nw3(t)和Nw4(t)后即可得到该单元上任意位置任意时刻的位移表达，在图5中；如某一时刻某测点的位移响应为：
W(t1)＝Nw1(t1)Zz(t1)+Nw2(t1)θz(t1)+Nw3(t1)Zy(t1)+Nw4(t1)θy(t1)， (15)；
Nw1(t),Nw2(t),Nw3(t)和Nw4(t)的取值分别如下：
Figure BDA0003670819370000111
xw(t)表示监测点距离左侧节点的位置，当xw(t)＝l/2时，表示跨中监测点的位移响应。Zz(t)为监测点单元对应节点响应Z(t)中左侧节点的竖向位移响应，θz(t)为监测点单元对应节点响应Z(t)中左侧节点的转角响应；Zy(t)为监测点单元对应节点响应Z(t)中右侧节点的竖向位移响应，θy(t)为监测点单元对应节点响应Z(t)中右侧节点的转角响应。为此，根据跨中位移响应w(xw(t),t)与应变响应ε(xw(t),t) 关系确定最终的状态传递方程。跨中位移响应与应变响应关系满足：
Figure BDA0003670819370000112
其中，式中的yf为应变片粘贴与尖轨中性轴之间的垂直距离；
则结合式(14)与式(17)确定最终的状态传递方程，该状态传递方程满足：
Figure BDA0003670819370000121
而轮轨力移动荷载即为列车过岔轮轨力，则列车过岔轮轨力计算的最终表达式为：
Figure BDA0003670819370000122
将实测尖轨部分应变响应代入(19)式，即状态传递方程进行求解，即可计算得到列车过岔轮轨力。
在本发明中，应变片(应变传感器)测量的数据通过导线连接至NI-9031采集仪，采集仪采用触发采样的模式对道岔钢轨测点处应变进行采集，当列车通过测点时，触发***开始采集数据，等列车行驶离开后结束采集，采集仪通过与应变传感器的连接负责采集存储列车行驶过道岔区时的测点应变，应变片安装统计如附表1所示；
表1应变片安装位置分布表
Figure BDA0003670819370000123
其中，道岔区应变片布置图如图6所示，测点处钢轨应变粘贴如图1所示，在岔区尖轨和基本轨上安装应变片，同一个断面的直基本轨、曲基本轨，直尖轨和曲尖轨处各安装一应变片，可测得所有经过该断面的列车轮轨力信号，将轨道模拟为连续支撑的梁单元，车辆荷载模拟为移动的点荷载，将应变片粘贴在尖轨的不同位置上，用于感应测量列车通过时尖轨的轮轨力应变响应数据。断面数根据实际情况选择，将测得的实际应变数据通过MATLAB软件进行处理，结合式(19)直接求解得到轮轨力时程变化；
Figure BDA0003670819370000131
通过上式计算，得到轮轨力时程曲线如图7所示，从图7中可以得到列车经过岔区测点时的轮轨力时程变化、轮轨力幅值等特征信号，进一步可以对列车过岔动态情况识别分析。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，其特征在于：将若干应变片粘贴在尖轨的不同跨中位置上，用于感应测量列车通过时尖轨的轮轨力应变响应数据；建立道岔尖轨区域的有限元分析模型，然后通过有限元分析模型推导建立尖轨应变响应与轮轨力移动荷载的状态传递方程，根据状态传递方程及轮轨力应变数据进行求解列车过岔轮轨力。
2.根据权利要求1所述的一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，其特征在于：所述道岔尖轨区域的有限元分析模型满足：
Figure FDA0003670819360000011
M、C、K分别为尖轨的质量、阻尼和刚度矩阵；y(t)、
Figure FDA0003670819360000012
分别为轮轨的位移、速度和加速度响应；NF(t)F(t)表示为轮轨每时刻对应的等效节点荷载，F(t)为每时刻任意点的轮轨接触力，NF(t)为对应时刻分配轮轨接触荷载为等效节点荷载的荷载分配插值函数矩阵。
3.根据权利要求1所述的一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，其特征在于：根据状态传递方程及轮轨力应变数据进行求解列车过岔轮轨力包括如下步骤：
步骤一：将轮轨接触力等效简化为轮轨力移动荷载F(t)形式，以及将尖轨部分结构按照轨枕支撑离散为多个支撑单元；
步骤二：对每一支撑单元上任意时刻的轮轨力移动荷载辅以插值函数NF1，NF2、NF3和NF4；
步骤三：根据Newmark显示表达法引入积分参数γ和β，然后选择时间步长Δt，再计算积分常数，其中参数γ和β分别满足：
γ≥0.50,β≥0.25(0.5+γ)2
Figure FDA0003670819360000021
Figure FDA0003670819360000022
c6＝Δt(1-γ)，c7＝γΔt；
步骤四：结合限元分析模型和Newmark法公式，求解第i个Δt时刻的动力响应，则第i个Δt时刻的动力响应方程为：
Figure FDA0003670819360000023
当轨道的初始状态响应为0，即i＝0时，y0＝0、
Figure FDA0003670819360000024
Figure FDA0003670819360000025
所以上式最终表达为：
Figure FDA0003670819360000026
步骤五：根据动力响应方程计算出限元分析模型中结构节点动力响应y(t)、
Figure FDA0003670819360000027
将节点动力响应转换为每一监测点处对应的两侧节点位移响应，然后通过两侧节点位移求解跨中最终监测点位移响应；
步骤六：根据跨中监测点位移响应与对应节点位移响应的对应关系，求解出轮轨力移动荷载的状态传递方程，根据状态传递方程求解列车过岔轮轨力。
4.根据权利要求3所述的一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，其特征在于：在步骤六中，将监测点跨中位移响应与对应节点位移响应的对应关系转换为跨中位移响应w(xw(t),t)与对节点应变响应ε(xw(t),t)的关系，跨中位移响应与应变响应关系满足：
Figure FDA0003670819360000031
式中yf为应变片粘贴与尖轨中性轴之间的垂直距离；
监测点跨中位移响应满足：
W(t)＝Nw(t)Z(t)＝Nw(t)HLF(t)；
Nw(t)为节点位移转换为跨中位移的插值函数矩阵，Z(t)为跨中最终监测点对应节点处的输出响应，HL为应变响应与移动荷载的最终传递系数矩阵；
则轮轨力移动荷载即列车过岔轮轨力终表达式满足：
Figure FDA0003670819360000032
5.根据权利要求4所述的一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，其特征在于：跨中最终监测点对应节点处的输出响应Z(t)满足：
Figure FDA0003670819360000033
其中，Ra为加速度响应
Figure FDA0003670819360000034
对应的提取矩阵，Rv为速度响应
Figure FDA0003670819360000035
对应的提取矩阵，Rd为位移响应y(t)的提取矩阵。
6.根据权利要求3所述的一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，其特征在于：所述插值函数NF1，NF2、NF3和NF4分别满足：
Figure FDA0003670819360000041
Figure FDA0003670819360000042
Figure FDA0003670819360000043
Figure FDA0003670819360000044
其中，xF(t)为任意时刻的轮轨接触力所在单元距左侧节点的位置，l为一个支撑单元的长度；NF1、NF2分别为对应单元左节点的位移插值函数与转角插值函数，NF3、NF4分别为对应单元右节点的位移插值函数与转角插值函数。
7.根据权利要求2所述的一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法，其特征在于：所述步骤一中，将尖轨部分结构按照轨枕支撑离散为多个支撑单元按如下进行：在每时刻对应的等效节点荷载的数量按照列车轮对形式，对整条轮轨按照轨枕支撑离散为多个支撑单元，每个支撑单元上最多同时只作用一个车轮接触。
CN202210604560.2A 2022-05-31 2022-05-31 一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法 Pending CN115062506A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210604560.2A CN115062506A (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210604560.2A CN115062506A (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115062506A true CN115062506A (zh) 2022-09-16

Family

ID=83198506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210604560.2A Pending CN115062506A (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115062506A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Milković et al. Wayside system for wheel–rail contact forces measurements
US9751541B2 (en) System for detecting defects in the roundness of railway vehicle wheels
Sekuła et al. Piezo‐based weigh‐in‐motion system for the railway transport
CA2574051C (en) Apparatus for detecting hunting and angle of attack of a rail vehicle wheelset
US20190234834A1 (en) Method and system for measuring vertical wheel impact force in real-time based on tire pressure monitoring
Pimentel et al. Bridge Weigh-in-Motion system for the identification of train loads using fiber-optic technology
CN107314838B (zh) 一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对
CN110239587B (zh) 一种确定损伤扣件位置的理论检测方法
CN110926735A (zh) 基于多维动态参数的桥梁结构快速诊断方法
CN210014864U (zh) 一种用于铁道车辆超偏载检测的钢轨轨头式应力传感器
Liu et al. Vertical wheel-rail force waveform identification using wavenumber domain method
Peng et al. Wayside wheel-rail vertical contact force continuous detecting method and its application
Bi et al. Wayside testing methods for high-frequency vertical wheel-rail impact forces and its applicability
Mosleh et al. Approaches for weigh-in-motion and wheel defect detection of railway vehicles
CN106644010A (zh) 一种铁道车辆超偏载检测***
CN114323510A (zh) 一种简支梁桥挠度快速检测方法
CN111442822B (zh) 一种桥梁通过车辆载重的检测方法和装置
CN115062506A (zh) 一种基于道岔尖轨应变的列车过岔轮轨力识别方法
WO2000020831A1 (en) Method of measuring forces on a measuring wheel set
CN2835962Y (zh) 公路动态双轮道固定式称重装置
CN214621666U (zh) 一种列车-桥梁组合***气动特性同步测试装置
CN112665882B (zh) 一种环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法
CN213014021U (zh) 一种桥梁的荷载识别装置
CN114441120A (zh) 一种列车荷载下高速铁路桥刚度快速评估及损伤识别方法
CN100460256C (zh) 光纤偏载仪

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination