[发明专利]一种接触点响应余量消除车辆频率与粗糙度的方法

权利要求书

1.一种接触点响应余量消除车辆频率与粗糙度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)组装出试验模型；其中，所述试验模型包括相互连接的前序测量车(2)和后序测量车(3)，前序测量车(2)和后序测量车(3)在牵引车(1)的牵动下在简支桥梁上行驶；所述前序测量车(2)和后序测量车(3)的形状、质量和刚度均相同，前序测量车(2)和后序测量车(3)的轮轴中心位置均布置有加速度传感器；

2)根据步骤1)模拟出计算模型；其中，所述前序测量车(2)和后序测量车(3)均建模为单自由度系统，简支桥梁设定为表面粗糙的Bernoulli-Euler型梁，简支桥梁两端的连线与x轴重合且简支桥梁的一端记为原点，牵引车(1)沿x轴行驶；

3)建立测量车辆的振动方程：

式(1)中：前序测量车(2)和后序测量车(3)的质量均为m_v，k_v为车体刚度，为t时刻前序测量车(2)纵向的加速度，y_vf(t)为t时刻前序测量车(2)纵向的位移，u_c(x_f,t)为t时刻的前序测量车(2)与简支桥梁的接触位移，x_f为前序测量车(2)与x轴原点的距离；

式(2)中：为t时刻后序测量车(3)纵向的加速度，y_vr(t)为t时刻后序测量车(3)纵向的位移，u_c(x_r,t)为t时刻的后序测量车(3)与简支桥梁的接触位移，x_r为后序测量车(3)与x轴原点的距离；

其中，u_c为桥面位移u_b与对应点的粗糙度高程s之和，即：

u_c(x_f,t)＝u_b(x_f,t)+s(x_f) (3a)

u_c(x_r,t)＝u_b(x_r,t)+s(x_r) (3b)

4)重构后序测量车(3)的振动方程为：

重构后序测量车(3)和简支桥梁的接触位移为：

u_c(x_f,t+Δt)＝u_b(x_f,t+Δt)+s(x_f) (5)

式中：Δt为前序测量车(2)和后序测量车(3)经过同点的时间差，Δt＝d/v，d为前序测量车(2)和后序测量车(3)的间距，v为前序测量车(2)和后序测量车(3)的行驶速度；

5)获得残差的运动方程：

6)通过取二阶导数修改残差方程(6)更新为方程(7)：

其中：y⁽⁴⁾表示相关位移相对于时间t的四阶导数，由和通过中心差分公式计算得到，前序测量车(2)和后序测量车(3)的接触加速度响应余量

7)根据前序测量车(2)和后序测量车(3)的接触加速度响应余量R_c(t)绘制接触点加速度响应的FFT谱，从FFT谱中提取简支桥梁频率。

2.根据权利要求1所述的一种接触点响应余量消除车辆频率与粗糙度的方法，其特征在于：步骤4)包括以下分步骤：

4-1)先将后序测量车(3)的振动方程重构为：

后序测量车(3)和简支桥梁的接触位移重构为：

u_c(x_r+vΔt,t+Δt)＝u_b(x_r+vΔt,t+Δt)+s(x_r+vΔt) (9)

4-2)根据x_f＝x_r+d＝x_r+vΔt，公式(4)重构为：

公式(9)重构为：

u_c(x_f,t+Δt)＝u_b(x_f,t+Δt)+s(x_f) (5)。

3.根据权利要求1所述的一种接触点响应余量消除车辆频率与粗糙度的方法，其特征在于：步骤6)中，接触加速度通过公式(10)计算：

式中：t_i是第i个采样点，ω_v是车辆频率，τ表示采样间隔。