文档介绍：铁道车辆平稳性指标
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摘要:针对TB/T2360,ISO2631和UIC513三种常用的平稳性指标评价方法进行了对比,从加权函数对比标准之间的差异。通,awy,awz分别为x,y和z向的1/3倍频带的均方根加速度,kx,ky,kz为ISO2631规定的方向因数。
考虑到不同场合对平稳性影响的因素有所不同,ISO2631未对振动加速度的总量定义限界。如表2给出了在公共交通中综合振动总值的不同量值可能反应的近似描述。
UIC513标准
UIC513标准对规定运行条件下车辆运行舒适性进行说明。该标准是基于5min时长所获取的车辆振动加速度得到舒适性平均值。加速度采用加权均方根RMS值进行统计分析,计算含有95%百分比的分量。
在地板水平高度上站立的平稳性指标N可用简化算法计算得到,其计算公式为:
式中:a为加速度的有效值;下标x,y,z分别表示纵向、横向、垂向, P95表示地面振动加速度95%的置信度;上标Wi(i=b,d)为加速度的权值,Wd为水平加速度权值,Wb为垂直加速度权值。如表3为UIC513对振动平稳性的指标,推荐传统铁道车辆的平稳性指标N不超过4。
2 评价方法的权值对比
三个标准均以加权加速度评价平稳性,对比式(1),(2)和(4),TB/T2360仅考虑垂向和横向的加权,ISO2631和UIC513考虑了三个方向的加速度。数据分析过程中仅考虑横向和垂向振动加速度。
如图1和图2分别为横向和垂向权值的对比。TB/~80Hz。~250频带内的所有加权函数,~80Hz频带内的分量。UIC513的分析范围比上述两者稍宽,~80Hz范围。
整体而言,TB/T2360,ISO2631与UIC513横向振动的加权几乎相同,但在垂向分量中。对于垂向分量,TB/T2360给予≤10Hz低频分量更多的关注,ISO2631次之,UIC513最少;而在10~80Hz分量则完全相反。对于横向分量,TB/T2360对>2Hz的分量给予更多的关注。
3 实测信号对比
为了对比三种平稳性评价方法实际使用中的区别,以某型机车的横向和垂向实测数据进行分析,按照三个标准对原始数据进行加权结果。截取实测数据中的300s数据进行分析,数据采样率为5kHz,分贝通过滤波、加权、FFT分析和统计求和得到相应标准的加速度。
如图3和图4分别为横向和垂向的原始加速度及三个标准的加权加速度。相比来看,横向数据的三个标准加权结果相差不大,但采用Sperling加权的频带范围较小,仅考虑1~80Hz范围,加权数据的峰值相对较小。垂向数据ISO2631和UIC513的加权结果基本一致,而Sperling的加权结果相对较小。
如图5为加速度加权总值,ISO2631和UIC513标准的加权结果基本相同,UIC513采用95%置信度数据,加权加速度稍小;Sperling的加权加速度相对其它两者偏小。
如图6为各频带分量的加权加速度分量。三个标准加权后主要频带的分布基本相同,横向加速度分