一种轨道扣件系统共振频率的识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于轮轨交通系统轨道结构动力学设计领域，具体涉及一种轨道扣件系统共振频率的识别方法及装置。所述方法包括：将需要识别的外界激振频率作为输入频率；根据所述输入频率对应的频变动参数获得轨道扣件系统第一有限元模型；根据获得的轨道扣件系统第一有限元模型获得所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量；根据所述输入频率对应的频变动参数和获得的所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量获得轨道扣件系统第二有限元模型；根据获得的轨道扣件系统第二有限元模型获得轨道扣件系统多阶固有频率；当在所述多阶固有频率中查找到与所述输入频率满足预设条件的固有频率时，将所述输入频率判定为共振频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轮轨交通系统轨道结构动力学设计领域，具体涉及一种轨道扣件系统共振频率的识别方法及装置。
技术介绍
为了避免由于轮轨共振引起的钢轨波浪形磨耗问题，需要建立铁路车辆－钢轨－扣件系统轮轨共振频率的评估方法，在以往的工程实践中，着重评价车辆车轮与钢轨－扣件系统(包括扣压件、高分子弹性垫板、铁垫板以及其他连接零件等)的自由振动特征(主要包括固有频率及其相应的振型)。目前，钢轨－扣件系统垂向共振频率的识别方法主要包括谐响应分析与谱分析等理论分析方法，以及力锤敲击与落轴冲击试验法。有限单元法的实模态分析、谐响应分析与谱分析均无法考虑非对角阵的阻尼矩阵，只能近似采用比例阻尼矩阵进行求解。因此通常情况下，仅利用该方法分析钢轨－扣件无阻尼系统的自由振动特征。另外，在进行钢轨－扣件系统自由振动特征的有限元分析时，钢轨下方扣件系统垂向动力支承性能主要来自扣件系统内的高分子弹性垫板，而且仅将高分子弹性垫板简化为常量刚度的线性弹簧，或者即使建立了详细的扣件系统实体有限元模型，但是扣件系统内高分子弹性垫板动参数(主要包括动刚度和阻尼系数)仍被普遍视为常量。按照现有测试规范，该常量刚度仅在3－5Hz激振频率下测得，然而钢轨实际振动频率通常在1至10000Hz范围内，因此该3－5Hz的常量刚度无法真实反映扣件系统内高分子弹性垫板动参数的频变特征。力锤敲击与落轴冲击试验法能够用来获取瞬时冲击荷载作用下较宽频率范围内钢轨－扣件系统的敏感共振频率。但是，如果要比选多种高分子弹性垫板(比如不同配方、不同几何结构形式、不同使用时间的弹性垫板)的钢轨-扣件系统共振频率，则需在室内或现场试验段反复更换扣件系统的高分子弹性垫板，工作量很大，耗费时间很长，试验成本也很高。因此，这类试验方法主要用于验证与检测，而且无法从机理上预测扣件系统高分子弹性垫板引起的轮轨共振现象，更加难以直接用于轮轨共振的评价。此外，在这些已有的识别方法中，还有一个共同的缺陷，就是仅将轮轨相互作用理解为外部激励，忽略了车轮质量的影响。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种轨道扣件系统共振频率的识别方法及装置，以有效地改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种轨道扣件系统共振频率的识别方法，所述方法包括：将需要识别的外界激振频率作为输入频率；根据所述输入频率对应的频变动参数获得轨道扣件系统第一有限元模型；根据获得的轨道扣件系统第一有限元模型获得所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量；根据所述输入频率对应的频变动参数和获得的所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量获得轨道扣件系统第二有限元模型；根据获得的轨道扣件系统第二有限元模型获得轨道扣件系统多阶固有频率；当在所述多阶固有频率中查找到与所述输入频率满足预设条件的固有频率时，将所述输入频率判定为共振频率。第二方面，本专利技术实施例提供了一种轨道扣件系统共振频率的识别装置，所述装置包括：接收模块，用于将需要识别的外界激振频率作为输入频率；第一有限元模型建立模块，用于根据所述输入频率对应的频变动参数获得轨道扣件系统第一有限元模型；等效质量获取模块，用于根据获得的轨道扣件系统第一有限元模型获得所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量；第二有限元模型建立模块，用于根据所述输入频率对应的频变动参数和获得的所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量获得轨道扣件系统第二有限元模型；有限元分析模块，用于根据获得的轨道扣件系统第二有限元模型获得轨道扣件系统多阶固有频率；数据后处理模块，用于当在所述多阶固有频率中查找到与所述输入频率满足预设条件的固有频率时，将所述输入频率判定为共振频率。。与现有技术相比，本专利技术实施例提供一种轨道扣件系统共振频率的识别方法及装置，通过综合考虑了车轮质量和扣件系统内高分子弹性垫板动参数的频变特性对钢轨－扣件系统的影响，这样得到的轨道－扣件系统的共振频率更加可靠和精确。避免了高成本的力锤或落轴试验研究的盲目性与低效性，并有助于提高铁路扣件系统高分子弹性垫板动参数的设计精度。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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。通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1示出了一种可应用于本专利技术实施例中的电子设备的结构框图。图2示出了本专利技术实施例提供的一种轨道扣件系统共振频率的识别方法的流程图。图3示出了本专利技术实施例提供的钢轨扣件系统的频变储能刚度－频率曲线图。图4示出了本专利技术实施例提供的钢轨扣件系统的频变损耗因子－频率曲线图。图5示出了本专利技术实施例提供的一种获得所有位于所述轨道上的车轮的等效质量的流程图。图6示出了本专利技术实施例提供的另一种获得所有位于所述轨道上的车轮的等效质量的流程图。图7示出了本专利技术实施例提供的另一种轨道扣件系统共振频率的识别方法的流程图。图8示出了本专利技术实施例提供的轨道扣件系统共振频率－阶数曲线图。图9示出了本专利技术实施例提供的一种共振频率识别装置的结构框图。图中，附图标记分别为：电子设备100，共振频率识别装置110，接收模块111，第一有限元模型建立模块112，加载位置获取模块113，等效质量获取模块114，第二有限元模型建立模块115，有限元分析模块116，数据后处理模块117，存储器120、存储控制器130，处理器140。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来设置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。本专利技术涉及轮轨交通系统轨道结构动力学设计领域，可用于轮轨交通系统高分子材料减振扣件的动力学设计工作，有助于避免因轮轨共振引起的钢轨波浪形磨耗问题，继而实现铁路钢轨-扣件系统的低动力设计。如图1所示，图1示出了一种可应用于本专利技术实施例中的电子设备100的结构框图。所述电子设备100包括共振频率识别装置110、存储器120、存储控制器130和处理器140。所述存储器120、存储控制器130、处理器140各元件相互之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道扣件系统共振频率的识别方法，其特征在于，所述方法包括：将需要识别的外界激振频率作为输入频率；根据所述输入频率对应的频变动参数获得轨道扣件系统第一有限元模型；根据获得的轨道扣件系统第一有限元模型获得所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量；根据所述输入频率对应的频变动参数和获得的所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量获得轨道扣件系统第二有限元模型；根据获得的轨道扣件系统第二有限元模型获得轨道扣件系统多阶固有频率；当在所述多阶固有频率中查找到与所述输入频率满足预设条件的固有频率时，将所述输入频率判定为共振频率。

【技术特征摘要】
1.一种轨道扣件系统共振频率的识别方法，其特征在于，所述方法包括：将需要识别的外界激振频率作为输入频率；根据所述输入频率对应的频变动参数获得轨道扣件系统第一有限元模型；根据获得的轨道扣件系统第一有限元模型获得所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量；根据所述输入频率对应的频变动参数和获得的所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量获得轨道扣件系统第二有限元模型；根据获得的轨道扣件系统第二有限元模型获得轨道扣件系统多阶固有频率；当在所述多阶固有频率中查找到与所述输入频率满足预设条件的固有频率时，将所述输入频率判定为共振频率。2.根据权利要求1所述的轨道扣件系统共振频率的识别方法，其特征在于，所述轨道上仅有一节普通四轴铁路车厢，所述获得所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量的步骤包括：获得所述车厢的固定轴距、车辆定距和车轮的重力；根据获得的固定轴距以及车辆定距获得车轮质量的加载位置；根据获得的轨道扣件系统第一有限元模型、所述车轮质量的加载位置和所述车轮的重力获得所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量。3.根据权利要求1所述的轨道扣件系统共振频率的识别方法，其特征在于，所述轨道上至少有两节普通四轴铁路车厢，所述获得所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量的步骤包括：获得每节所述车厢的固定轴距、每节所述车厢的车辆定距、前车厢后转向架与后车厢前转向架中心间距和车轮的重力；根据获得的每节所述车厢的固定轴距、每节所述车厢的车辆定距以及前车厢后转向架与后车厢前转向架中心间距获得车轮质量的加载位置；根据获得的轨道扣件系统第一有限元模型、所述车轮质量的加载位置和所述车轮的重力获得所有位于所述轨道上的车轮在各个扣件节点的等效质量。4.根据权利要求1所述的轨道扣件系统共振频率的识别方法，其特征在于，所述方法还包括：当在所述多阶固有频率中未查找到与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦凯，王平，刘子煊，陈嵘，肖杰灵，梁迎春，赵才友，马道林，王丰，葛辉，杨麒陆，豆银铃，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51