高速列车乘客舒适度检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种高速列车乘客舒适度检测方法，包括：A．采用虚拟激励法生成用于弹性车体随机动力分析的虚拟轨道不平顺；B．对弹性车体随机振动频域进行分析，得出弹性车体的随机响应；C．根据得出的随机响应，利用不同平顺性标准对弹性车体的乘客舒适度进行计算评估。本发明采用弹性车体大型有限元模型对弹性车体不同位置上乘客的舒适度进行评估，评估过程中采用虚拟激励法和辛代数理论，为提升高速列车车体结构设计能力提供有力支持，并为进一步对车辆及轨道结构进行优化、控制等研究奠定了高效可靠的理论与数值仿真技术。
【专利说明】高速列车乘客舒适度检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高速列车弹性车体乘客舒适度的检测方法，为提升高速列车车体结构设计能力提供有力支持，并为进一步对车辆及轨道结构进行优化、控制等研究奠定了可靠的理论与数值仿真技术。
【背景技术】
[0002]铁路是一种经济、高效的地面运输系统。列车在轨道上运行时，车辆轨道耦合系统会受到来自轨道不平顺的激励，这种激励具有明显的随机性，是引起机车车辆振动公认的主要激励源，对列车运行时乘客的舒适度产生极大的影响。而要对高速列车乘客舒适度进行评估，弹性车体随机振动的计算分析，尤其是其功率谱的计算，占据核心地位。
[0003]目前对车辆轨道一耦合系统随机振动的研究还比较少，计算模型也仅限于比较简单的刚体动力学模型，其主要困难在于结构庞大的自由度和传统随机振动计算方法的低效。采用传统有限元方法建立有限长轨道模型时，包含车辆前后几十跨轨枕的长度才能基本上消除轨道边界条件的影响。因此，即使车辆采用自由度较低的刚体动力学模型，耦合系统的自由度仍然很高。而对于这样的系统，采用传统随机振动理论直接求解随机响应时，需要求解频响函数矩阵，并进行大矩阵的连乘运算；而采用Monte-Carlo法进行模拟，则需要选取大量的不平顺样本和较小的积分步长，以及较长的时间历程以确保解的精度。此外实际的车体结构也是相当复杂的，采用刚体模型进行计算会造成较大的误差，而且无法准确地反映车体不同位置振动的情况。如果要考虑车内不同位置乘客的舒适度，则需要建立详尽的车体有限元模型，其计算量是难以接受的。
【发明内容】
[0004]本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种高速列车乘客舒适度检测方法，可以通过高效的计算方法快速的得到高速列车弹性车体乘客的各项舒适度指标。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0006]一种高速列车乘客舒适度检测方法，所述方法包括:
[0007]A.采用虚拟激励法生成用于弹性车体随机动力分析的虚拟轨道不平顺；
[0008]B.对弹性车体随机振动频域进行分析，得出弹性车体的随机响应；
[0009]C.根据得出的随机响应，利用不同平顺性标准对弹性车体的乘客舒适度进行计算评估；
[0010]进一步，所述的采用虚拟激励法生成虚拟轨道不平顺，其数学表达式为:
[0011]
【权利要求】
1.一种高速列车乘客舒适度检测方法，其特征在于，所述方法包括: A.采用虚拟激励法生成用于弹性车体随机动力分析的虚拟轨道不平顺； B.对弹性车体随机振动频域进行分析，得出弹性车体的随机响应； C.根据得出的随机响应，利用不同平顺性标准对弹性车体的乘客舒适度进行计算评估。
2.根据权利要求1所述的高速列车乘客舒适度检测方法，其特征在于:所述的采用虚拟激励法生成虚拟轨道不平顺，其数学表达式为:
3.根据权利要求2所述的高速列车乘客舒适度检测方法，其特征在于:考虑4个车轮受到同一轨道的随机激励，四个轮对的时滞数学表达式如下:
4.根据权利要求1所述的高速列车乘客舒适度检测方法，其特征在于:在步骤B中，将虚拟轨道不平顺作用于车辆一轨道耦合系统运动方程，求解耦合系统的随机响应。
5.根据权利要求4所述的高速列车乘客舒适度检测方法，其特征在于:所述车辆一轨道耦合系统中，弹性车体采用大型有限元模型，轨道结构采用辛代数方法建模。
6.根据权利要求5所述的高速列车乘客舒适度检测方法，其特征在于:根据车辆和轨道结构的实际几何和物理参数，建立耦合系统的稳态运动方程，其数学表达式为:
7.根据权利要求6所述的高速列车乘客舒适度检测方法，其特征在于:根据虚拟激励法理论，通过以下数学表达式求解耦合系统的位移和加速度功率谱:
8.根据权利要求7所述的高速列车乘客舒适度检测方法，其特征在于:在弹性车体有限元模型上选取车体底盘内侧不同位置上的座椅安装处相应的节点作为研究对象。
9.根据权利要求8所述的高速列车乘客舒适度检测方法，其特征在于:在步骤C中所述利用不同平顺性标准具体指分别利用中国GB5599-85标准、铁路行业TB/T2630-93标准、国际标准化组织的IS02631-1标准和国际铁路联盟的WC513标准，对弹性车体不同位置乘客的舒适度指标进行计算。
10.根据权利要求9所述的高速列车乘客舒适度检测方法，其特征在于:计算乘客舒适度指标的位置选取靠窗位置、中间位 置及靠走廊位置。
【文档编号】G01M17/08GK103630378SQ201210296403
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月20日 优先权日:2012年8月20日
【发明者】李鹏, 高宝杰, 丁叁叁, 田爱琴, 张有为, 赵岩, 赵士忠, 孙维光 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司