一種測力輪對連續測量方法
2023-12-02 03:33:21 1
專利名稱：一種測力輪對連續測量方法
技術領域：
本發明涉及軌道車輛輪軌力測量領域，具體涉及一種測力輪對輪軌作用力和接觸點位置連續測量方法及解耦算法。
背景技術：
輪軌作用力的測量對於動力學，脫軌機理、輪軌接觸理論研究和列車的安全檢測都具有十分重要的意義。鐵路運輸不斷向高速、重載，大運量和高精密度方向發展，對輪軌作用力的測量的精度提出了更高的要求。測力輪對方法是目前最直接、最準確的輪軌力測量技術，它以車輪作為輪軌力的檢測傳感器，通過測量車輪輻板有限點處的應變實現輪軌接觸力的連續檢測。車輛運行過程中，車輪受到軌道不平順作用，輪軌力是時變、非平穩的。 輪軌力引起的輻板應變又被車輪轉角所調製。測力輪對技術在測量理論和數據處理方法上都需要進一步研究。測力輪對技術經過幾十年的發展，在車輛動力學試驗中得到廣泛使用，但在輪軌力連續測量中仍存在很多問題。如中國專利申請200910244626. 6中所提到的測力輪對連續測量方法，目前的連續測力輪對技術要求輪軌橫向力、垂向力產生的輻板應變組橋後沿圓周方向按正、餘弦分布，這不僅對輪對的均勻性和貼片工藝提出了很高的要求，實際上在輪對輻板大部分區域是根本做不到，電橋輸出中包含的高次諧波可能帶來很大的測量誤差。測力輪對存在的另一個問題是沒有考慮輪軌作用點位置變化對測量精度的影響。車輛在運行過程中，輪對與軌道的接觸點在滾動圓附近不停變化，尤其是在過曲線、道岔和蛇形運動時，接觸點位置遠離滾動圓。國內現有的測力輪對基本都沒有考慮接觸點位置變化，標定實驗、數據處理都假設接觸點在滾動圓上，測量結果誤差較大。
發明內容
本發明的目的在於解決上述技術中所存在的不足，提供一種新穎的應變片組橋方案和輪軌作用力和接觸點位置解耦算法，通過此方案，不僅可以提高橫向力和垂向力的測量精度，而且可以測量輪軌作用點位置。本發明的目的是通過以下的手段實現的。I. 一種測力輪對連續測量方法，在被測輪對上設置測量電橋組並根據電橋輸出電特徵解耦算出輪對受力數據，其特徵在於，採用優選的電橋布置方案和解耦算法來實現精確測量電橋布置方案採用在被測輪軸上設置有由關於軸對稱的位置且分別輸出正弦波和餘弦波信號的兩個半橋組成的用於測量輪對旋轉角度第一組電橋；在被測車輪輻板內側的三個同心圓周位置上設置有關於軸對稱的兩個半橋組成的用於測量輪軌作用的橫向力、垂向力和作用點位置的三組電橋，即第二組電橋、第三組電橋及第四組電橋；由第二組電橋、第三組電橋及第四組電橋構成測力電橋，所述測力電橋輸出只包含了奇次諧波信號；
解耦算法處理車輪輻板的應變是橫向力Q、垂向力P、作用點位置Z和輪對旋轉角度e的函數S=f(Q, P，z，0 )；通過kalman濾波器來利用前一時刻對當前時刻的預測值和當前時刻的觀測值更新狀態估計量，通過遞歸推算，得到輪對旋轉角度e的估計值，代入s中得到觀測方程組
權利要求
1.一種測力輪對連續測量方法，在被測輪對上設置測量電橋組並根據電橋輸出電特徵解耦算出輪對作用力數據，其特徵在於，採用優選的電橋布置方案和解耦算法來實現精確測量 電橋布置方案採用 在測力輪對軸上設置有由關於軸對稱的位置且分別輸出正弦波和餘弦波信號的兩個半橋組成的用於測量輪對旋轉角度第一組電橋；在測力輪對車輪輻板內側的三個同心圓周位置上設置有關於軸對稱的兩個半橋組成的用於測量輪軌作用的橫向力、垂向力和作用點位置的三組電橋，即第二組電橋、第三組電橋及第四組電橋；由第二組電橋、第三組電橋及第四組電橋構成測力電橋，所述測力電橋輸出只包含了奇次諧波信號； 解耦算法處理 車輪輻板的應變是橫向力Q、垂向力P、作用點位置Z和輪對旋轉角度Θ的函數S =f(Q, P，Ζ，Θ )； 通過kalman濾波器來利用前一時刻對當前時刻的預測值和當前時刻的觀測值更新狀態估計量，通過遞歸推算，得到輪對旋轉角度Θ的估計值，代入s中得到觀測方程組
全文摘要
本發明涉及一種測力輪對連續測量方法，針對現有測力輪對測量精度不夠高，布橋方案繁雜，解耦算法複雜等問題，提出了一種新穎的測力輪對連續測量方法以及解耦算法，其中,方法包括採用一個關於軸對稱的，布置在軸上且輸出是正弦波的測量電橋，另外一個關於軸對稱的，布置在軸上且輸出是餘弦波的測量電橋組成第一組電橋來對測力輪對旋轉角度進行測量；採用另外三組布置在輻板內側且輸出只包含了奇次諧波的測量電橋來測量輪軌作用的橫向力，垂向力和作用點位置；並利用kalman濾波的方法來進行解耦計算。本發明布橋方案及解耦算法簡單，測量成本低且更加準確。
文檔編號G01L1/22GK102721491SQ20121020373
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者鄧霏, 陳建政 申請人:西南交通大學