[发明专利]基于转向架加速度的列车运行舒适度预测方法

说明书

技术领域

本发明属于铁路运输技术领域，尤其涉及一种基于转向架加速度的列车运行舒适度预测方法。

背景技术

随着科技的发展，列车由于其安全、高速、准点、节能、环保、运量大的优点成为人们出行的理想交通工具。而随着旅客对列车乘坐舒适度的要求日渐上升，乘坐舒适度开始成为影响列车设计和保障客运市场的重要因素，同时旅客舒适度也是评价列车运行状态的基本指标。UIC513《铁路车辆内旅客振动舒适性评价准则》和GB5595-85铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范给出了舒适度的测试条件、基本算法以及判断基准。根据UIC513标准，由于铁路车辆振动是波动性的，列车综合乘坐舒适度应是在一段时间内3个方向加速度以的加权均方根值和的综合值，即列车综合乘坐舒适度指标其中，加权均方根值分别由X，Y，Z三个方向的振动加速度通过加权曲线Wd进行加权滤波得到。然而该标准对测量评价时的运行条件、轨道条件、车辆条件、测点位置等条件都做了严格的约束和规范，这使得在实际测量评价过程中我们通常将上述评价公式简化为其中a_X，a_Y，a_Z分别为车体中心位置X，Y，Z三个方向的振动加速度值，且舒适度等级由图1所示。由此目前各国研究人士正通过各类不同的舒适度评价模型构建方式来实现舒适度的计算，如通过层次分析法（AHP）建立乘坐舒适度评价模型，通过BP神经网络算法对列车综合舒适度系统进行训练与仿真等。然而现有的技术方法均限制于只能在给定的条件及运行工况下进行舒适度评估与计算，若外界条件发生变化并对列车振动系统产生干扰则需要重新考虑所建模型的准确性与合理性，因此实时性差，实用性不高。

发明内容

本发明针对上述缺陷公开了一种基于转向架加速度的列车运行舒适度预测方法。由于实际运行中，车体中心加速度数据难以获得，本发明通过测量转向架加速度数据并使用PCA主元分析及PLS偏最小二乘等技术方法获得车体中心加速度与转向架加速度数据的线性关系，从而计算舒适度值。本发明的主要特点在于可用于在途实时检测评价，根据不同的运行工况实时采集检测数据，对其当前舒适度做出计算评估。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于转向架加速度的列车运行舒适度预测方法，该方法包括：

1）在列车前后转向架对角位置布设三向传感器，以检测转向架纵向X，横向Y，垂向Z三个方向的加速度数据；

2）通过偏最小二乘法PLS对步骤1获得的数据进行数据重构，建立h维数据矩阵，并通过主元分析方法PCA对该矩阵进行数据降维以达到简化模型作用；

3）建立列车悬挂系动力学模型并通过PLS方法找出列车车体中心垂向加速度与前、后转向架的垂向位移和垂向速度之间的线形关系，以及车体中心横向加速度与前、后转向架的横向位移和横向速度之间的线性关系；

4）根据步骤3所得到的线性关系，得到列车车体中心横向、垂向加速度数据，即a_Y，a_Z，由对列车舒适度等级标准进行评价。

所述数据重构是指对步骤1所测的时间序列的加速度向量进行扩展为h时间维度的加速度矩阵。

所述数据降维是指对步骤2所重构的加速度矩阵进行主元分析PCA，从而达到降维简化数据模型作用；

所述列车悬挂系动力学模型为：