Способ определения спектральной плотности вертикальных возмущений рельсового пути и его амплитудночастотной характеристики
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<>696086 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 150173(21) 1871217/29-11 (51)М. Кл.2 с присоединением заявки №
Е 01 В 35/12
Государственный комнтет
СССР по делам нзобретеннй.. н открытнй (23) Приоритет
ОпУбликовано 0 1179 Бюллетень ¹ 41
Дата опубликования описания 051179 (53) УДК 625.245..95 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения
И. И. Вучетич, О. П. Грапис и A. В. Бузаев (71) Заявитель Рижский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института вагоностроения (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ
ВЕРТИКАЛЬНЫХ. ВОЗМУЩЕНИЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
И ЕГО АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОИ XAPAKTEPHCTHKH ы(=C IJ ;
Изобретение относится к способам определения спектральной плотности вертикальных возмущений рельсового пути и его амплитудно-частотной характеристики.
Известен способ определения спектральной плотности вертикальных возмущений рельсового пути и его амплитудно-частотной характеристики, заключающийся в том, что по участку пути . со скоростью V прокатывают колесную пару с колесами, имеющими цилиндрическую поверхность катания, замеряют вертикальные ускорения ее букс и на основании замеров, определяют спект- 15 ральную плотностью,(ы) (1) .
Недостаток этого способа заключается в том, что вследствии влияния колебаний экипижа на траекторию колесной пары, снижается точность опре-20 деления вертикальных возмущений рельСОЭО1"О пути °
Кроме того, этот способ не обеспечивает требуемой точности замеров возмущений в широком диапазоне частот (свыше 20 Гц), т.к. в этой области существенно влияние колебаний колесной пары на железнодорожный путь.
Целью изобретения является увеличение точности определения данных в
2 широком диапазоне частот измерения.
Для достижения этой цели по этому участку пути упомянутую колесную пару прокатывают со скоростью V>, замеряют ускорения букс и определяют спектральную плотностыр (оЯ, а затем производят преобразования по соотношениями ао, () ср (и)=-ц, > ф ( llJtOTHOCTH ВтОрОй ирои вводной в ертикальных возмущений при скорости V, соответственно при I частотах м и оСиз; )W(ca8)< Ю - усредненная ампли- . тудно-частотная ха-. рактеристика пути V< — круговая частота. На чертеже изображена схема измерительного комплекса для пояснения предлагаемого способа. б960ЯЬ 50 где ср (ы) и<у (с« )— 1 уточненные значения спектральной плотности второй прои зв одной в ертикальных возмущений при скорости V, соответственно при частотах аэ и а(«з, усредненная амплитудно-частотная характеристика пу.ти; l () I круговая частота. Ускорениемеры 1 и 2 укреплены на ,буксах колесной пары 3 с цилиндрическими поверхностями катания колес. О=и чувствительности ускорениемеров направлены вертикально. При прокатывании по рельсам колесной пары со скоростью V, ускорениемеры вырабатывают сигналы у, и у," пропорциональные второй производной перемещений букс. Эти сигналы преобразуются в процессы 11 ° \ (f и д соответственно подпрыгивания 1. и качки колесной пары по формулам: где а — расстояние между датчиками на буксах, после чего процессы записываются в запоминающее устройство. Затем колесную пару по этому же участку прокатывают со скоростью V и в запоминающее устройство записываются ПРоцессы g и фгк, находятся спект- 2О ральные плотности процессов и по вышеприведенным соотношениям спектраль— ные плотйости вторых производных симметричнойср (ы) и ассиметричной «p" (w) составляющих вертикальных возщений и амплитудно-частотные характеристики пути W(v)(и ) W"(û) соответственно для двух форм колебаний колесной пары — подпрыгивания и качки. Способ определения спектральной плотности вертикальных возмущений рельсового пути и его амплитудночастотной характеристики заключается в том, что по участку пути со скоростью V прокатывают колесную пару с колесами, имеющими цилиндрическую поверхность катания, замеряют вертикальные ускорения.ее букс и на основании замеров определяют спектральную плотность ср,(м), затем по этому 40 участку пути упомянутую колесную пару Прокатывают со скоростЬю Ч2, замеряют ускорения. букс и определяют спектральную плотность ср (мэ), а затем производят преобразования по со- 4 отношениям: ю ()= —, ф -,ру.9)() Ф (« 4 Так как амплитудно-частотная характеристика пути а(ы) (незначительно зависит от скорости, то для линейной стационарной системы можно за писать: 12 2 г() ()! >г где (() I2 — усредненный для данного участка пути квадрат амплитудно-частотной характеристики пути от неровности пути к перемещениям колесной пары одинаковых для обеих скоростей движения V u V cp () 4q(ы) — спектральные плотг ности временной реализации второй производной вертикальных возмущений при скорости V и Vä соответственно;, ы — кругов ая частота. Спектральные плотности cp () и «Р (м) характеризуют неровность рельсового пути, не зависящую от кодебаний колесной пары на пути и колебаний обрессоренных масс экипажа. Неровность рельсового пути ф(х) (х — координата по длине пути) неизменна при всех скоростях движения, поэтому спектральные плотности временных реализаций второй производной вертикальных возмущений у («д) и «р„(4d) связаны уравнением: Ру ()= —, сР (.с ), (2) V4 где « = ° У ср, (ww) — спектральная плотност ь вт орый прои з водной в ер тик ал ьных возмущений при частоте с «ю . Из соотношений (1 ) и (2 ) следует, что () удовлетворяет функциональному уравнению: «Р («а ) g «р () ср (с« >) г (3) а амплитудно-частотная характеристика находится по формуле:. 1 М() = (1г (4) где «р (ы2= ср (ы)) Ф («ю)=ср (««а) спектральная плотность вертикальных возмущений при скорости V, соответственно при частотахи и о«м, Спектральная плотность «р (д) не зависит от колебаний колесной пары на пути и колебаний обрессоренных ,масс экипажа и по этой причине более : точно определяет вертикальные возму696086 2. п-1 + Е (w(;)), щения. В случае, если регистрируются перемещения (траектории) букс, подобные соотношения позволяют найти спектр временной реализации неровности рельсового пути и ту же амплитудно-частотную характеристику. Для проверки предлагаемого способа были сделаны записи ускорений букс моторной тележки электропоезда на участке длиной 5,5 км. Ускорения на буксах эамерялись пьеэометрически- ми ускорениемерами в диапазоне частот 0,5-125 Гц и регистрировались на магнитную ленту. Определялись спектральные плотности процессов ускорений подпрыгивания колесной пары при скоростях V, и Ч,ср,(ы;) и ср (м;) в дискретных точках сэ; i 0,1,...,S. Для дискретно заданных спектральных плотносте соотношения (3) и (4) имеют вид: @.(„,,)., — е — - — <Р (2ю;) р cP Cw) I w (; ) I = () Предполагалось, что ос = -,7- (3. (5) 25 Соотношения (5 ) позволяют определить значения с (из;) через ср (ссд; ) и)Ю(са„)! с точностью до постояйного ° множителя. 30 Расчет выполнялся следующим образом. начальное эначе)1иеср (м,)задавалось произвольно, значение ср в точках оС.аэ„ i = 1,2,...,S находились линейной интерполяцией по двум значениям ф в ближайших к оС. а.>,; точках из, и ы Ф1 Масштабирование спектральной плотности вертикальных возмущений и амплитудно-частотной характеристики пути осуществлялось с помощью условия: 40 (®(4d)()(o <4J с 120 рад(с) 1 М;)! гдеср p,) и Чу(а ;) — масштабированные „45 ) в ели чины . Масштаб М вычислялся по формуле: И у ) lw(>)J d(u я 2 (I Формула изобретения Способ определения спектральной плотности вертикальных возмущений рельсового пути и его амплитудночастотной характеристики, заключающийся в том, что по участку пути со скоростью Ч, прокатывают колесную пару с колесами, имеющими цилиндрическую поверхность катания, замеряют вертикальные ускорения ее букс и на основании замеров определяют спектральную плотностьср;(w), о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности определений данных в широком диапазоне частот измерения, по этому участку пути упомянутую колесную пару прокатывают со скоростью Ч, замеряют ускорения букс и определяют спектральную плотностьср (ы), а затем производят преобразования по соотношениям: cd q q (2 =, з Ф 7ЮГ cP (tu) (е(от гдеср (w) иср (,суй)— 1 уточненные значения спектральной плотности второй производной вертикальньвс возмущений при скоро"ти Ч соответственно при ча=тотах м и <сто усредненная амплиfóäíî-частотная ха рактеристика пути; круговая частота. В(ы) ) рс = — -g) V< V2) Источники информации, принятые. во внимание при экспертизе 1, Бюллетень технико-экономической информации ЦНИИТЭИ, МПС, 1972, .9 7, с. 42-45. где 62 4м„ 120 рад/с; hu — шаг по .сар узлы йЭ; считаются равноотстоящимн, т. е. ы; =w„khan i=О,h,...,5-1, Составитель Я.Прыткова Техред И. Ков алев а Корректор М. Селехман Редактор С. Дра чев ск и й Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 6 72 4/29 Тираж б21 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 11 30 35, Москва, Ж-35, Раушскав наб., д. 4/5