车体横向加速度均值与横向轴力均值有何相关性?
5 天前 来自 又没电了 发布 @ 铁知问答
车体横向加速度均值与横向轴力均值之间存在显著的正相关关系。横向轴力(通常记作H,指轮轨间横向作用力在轴上的体现)与车体横向加速度在物理上同源于车辆尤其是货车的横向蛇行运动,二者随车辆运行稳定性状态的恶化而同步增大,因此其均值指标具有很强的一致性。
从动力学机理看,货车在空车高速运行时容易发生蛇行失稳。蛇行失稳时,轮轨间横向相互作用明显增大,左右轮出现明显增减载,车体横向加速度大幅上升,同时轮轨横向力与车体横向加速度的主频都集中在2.5赫兹左右,蛇行波长约8至9米。由于车体横向加速度反映的是车体横向振动的强度与横向平稳性,而横向轴力反映的是轮轨之间的横向相互作用强弱,两者均由同一蛇行运动激励产生,故车体横向振动越剧烈、蛇行越严重,横向轴力也越大,二者均值呈现明显的同向增减关系。
这一相关性在货车运行状态地面安全监测系统(TPDS)与车载车辆动力学测量系统的对比验证试验中得到了定量证实。试验选取机车牵引的15辆被试货车(含12辆判定为蛇行失稳的车辆和3辆运行状态良好的对比车),在60、65、70、75、80千米每时五个速度级下,由车载动力学测量系统测取车体横向加速度的平均值,由地面两套安全监测装置测取同一车辆通过时的横向轴力平均值。结果表明,两者具有很强的相关性:15辆被试车中车体横向加速度均值与横向轴力均值相关系数最小的为77.2%,最大的达99.4%,15辆被试车的平均相关系数约为93.1%。这说明地面安全监测系统测定的横向轴力(即TPDS横向动力学参数)能够正确反映车辆通过时的横向动力学性能。试验同时表明,状态不良车辆的横向动力学性能明显差于状态良好的对比车,证明地面监测装置能正确判别车辆运行状态。
需要说明的是,车辆动力学测量系统还测取了车体横向平稳性指标均值,并将其与地面监测装置测得同一车辆的轴横向力与静轴重之比(脱轨系数类指标)均值进行相关分析,二者的最小相关系数为74.9%,最大达99.7%,平均约92.8%,同样具有很强的相关性,进一步印证了地面横向力监测参数与车辆横向运行品质的对应关系。
在实际运用中,这一相关性是TPDS通过测量轨边横向轴力来联网识别和评判货车蛇行失稳、运行品质不良的基础,地面系统据此对状态不良车辆进行分级报警、追踪与扣车处理。总体而言,车体横向加速度均值与横向轴力均值正相关且相关程度很高,其相关性随车辆蛇行失稳程度加剧而体现得更明显。
参考资料:
1. 《《铁路货车安全监测与应用概论》(赵长波、陈雷编著,中国铁道出版社)关于15辆被试车横向轴力与车体横向加速度均值相关系数的验证数据》
2. 《《车辆检测技术》(熊小青主编,中国铁道出版社)关于车体横向加速度均值与TPDS横向轴力H均值相关性的表述》
3. 《铁道车辆动态检测技术TPDS原理与应用资料(货车运行状态地面安全监测系统工作原理及验证试验说明)》
知识来源:铁道职培APP已审核知识库(EXT-DDE1C4A373EE)。
说明:本文仅供学习参考;涉及规章、技术参数和现场作业要求时,以现行有效文件为准。
从动力学机理看,货车在空车高速运行时容易发生蛇行失稳。蛇行失稳时,轮轨间横向相互作用明显增大,左右轮出现明显增减载,车体横向加速度大幅上升,同时轮轨横向力与车体横向加速度的主频都集中在2.5赫兹左右,蛇行波长约8至9米。由于车体横向加速度反映的是车体横向振动的强度与横向平稳性,而横向轴力反映的是轮轨之间的横向相互作用强弱,两者均由同一蛇行运动激励产生,故车体横向振动越剧烈、蛇行越严重,横向轴力也越大,二者均值呈现明显的同向增减关系。
这一相关性在货车运行状态地面安全监测系统(TPDS)与车载车辆动力学测量系统的对比验证试验中得到了定量证实。试验选取机车牵引的15辆被试货车(含12辆判定为蛇行失稳的车辆和3辆运行状态良好的对比车),在60、65、70、75、80千米每时五个速度级下,由车载动力学测量系统测取车体横向加速度的平均值,由地面两套安全监测装置测取同一车辆通过时的横向轴力平均值。结果表明,两者具有很强的相关性:15辆被试车中车体横向加速度均值与横向轴力均值相关系数最小的为77.2%,最大的达99.4%,15辆被试车的平均相关系数约为93.1%。这说明地面安全监测系统测定的横向轴力(即TPDS横向动力学参数)能够正确反映车辆通过时的横向动力学性能。试验同时表明,状态不良车辆的横向动力学性能明显差于状态良好的对比车,证明地面监测装置能正确判别车辆运行状态。
需要说明的是,车辆动力学测量系统还测取了车体横向平稳性指标均值,并将其与地面监测装置测得同一车辆的轴横向力与静轴重之比(脱轨系数类指标)均值进行相关分析,二者的最小相关系数为74.9%,最大达99.7%,平均约92.8%,同样具有很强的相关性,进一步印证了地面横向力监测参数与车辆横向运行品质的对应关系。
在实际运用中,这一相关性是TPDS通过测量轨边横向轴力来联网识别和评判货车蛇行失稳、运行品质不良的基础,地面系统据此对状态不良车辆进行分级报警、追踪与扣车处理。总体而言,车体横向加速度均值与横向轴力均值正相关且相关程度很高,其相关性随车辆蛇行失稳程度加剧而体现得更明显。
参考资料:
1. 《《铁路货车安全监测与应用概论》(赵长波、陈雷编著,中国铁道出版社)关于15辆被试车横向轴力与车体横向加速度均值相关系数的验证数据》
2. 《《车辆检测技术》(熊小青主编,中国铁道出版社)关于车体横向加速度均值与TPDS横向轴力H均值相关性的表述》
3. 《铁道车辆动态检测技术TPDS原理与应用资料(货车运行状态地面安全监测系统工作原理及验证试验说明)》
知识来源:铁道职培APP已审核知识库(EXT-DDE1C4A373EE)。
说明:本文仅供学习参考;涉及规章、技术参数和现场作业要求时,以现行有效文件为准。
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