本發(fā)明屬于輪軌交通系統(tǒng)軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別方法及裝置。

背景技術(shù)：

為了避免由于輪軌共振引起的鋼軌波浪形磨耗問(wèn)題，需要建立鐵路車(chē)輛－鋼軌－扣件系統(tǒng)輪軌共振頻率的評(píng)估方法，在以往的工程實(shí)踐中，著重評(píng)價(jià)車(chē)輛車(chē)輪與鋼軌－扣件系統(tǒng)(包括扣壓件、高分子彈性墊板、鐵墊板以及其他連接零件等)的自由振動(dòng)特征(主要包括固有頻率及其相應(yīng)的振型)。目前，鋼軌－扣件系統(tǒng)垂向共振頻率的識(shí)別方法主要包括諧響應(yīng)分析與譜分析等理論分析方法，以及力錘敲擊與落軸沖擊試驗(yàn)法。

有限單元法的實(shí)模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析與譜分析均無(wú)法考慮非對(duì)角陣的阻尼矩陣，只能近似采用比例阻尼矩陣進(jìn)行求解。因此通常情況下，僅利用該方法分析鋼軌－扣件無(wú)阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng)特征。另外，在進(jìn)行鋼軌－扣件系統(tǒng)自由振動(dòng)特征的有限元分析時(shí)，鋼軌下方扣件系統(tǒng)垂向動(dòng)力支承性能主要來(lái)自扣件系統(tǒng)內(nèi)的高分子彈性墊板，而且僅將高分子彈性墊板簡(jiǎn)化為常量剛度的線(xiàn)性彈簧，或者即使建立了詳細(xì)的扣件系統(tǒng)實(shí)體有限元模型，但是扣件系統(tǒng)內(nèi)高分子彈性墊板動(dòng)參數(shù)(主要包括動(dòng)剛度和阻尼系數(shù))仍被普遍視為常量。按照現(xiàn)有測(cè)試規(guī)范，該常量剛度僅在3－5Hz激振頻率下測(cè)得，然而鋼軌實(shí)際振動(dòng)頻率通常在1至10000Hz范圍內(nèi)，因此該3－5Hz的常量剛度無(wú)法真實(shí)反映扣件系統(tǒng)內(nèi)高分子彈性墊板動(dòng)參數(shù)的頻變特征。

力錘敲擊與落軸沖擊試驗(yàn)法能夠用來(lái)獲取瞬時(shí)沖擊荷載作用下較寬頻率范圍內(nèi)鋼軌－扣件系統(tǒng)的敏感共振頻率。但是，如果要比選多種高分子彈性墊板(比如不同配方、不同幾何結(jié)構(gòu)形式、不同使用時(shí)間的彈性墊板)的鋼軌-扣件系統(tǒng)共振頻率，則需在室內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段反復(fù)更換扣件系統(tǒng)的高分子彈性墊板，工作量很大，耗費(fèi)時(shí)間很長(zhǎng)，試驗(yàn)成本也很高。因此，這類(lèi)試驗(yàn)方法主要用于驗(yàn)證與檢測(cè)，而且無(wú)法從機(jī)理上預(yù)測(cè)扣件系統(tǒng)高分子彈性墊板引起的輪軌共振現(xiàn)象，更加難以直接用于輪軌共振的評(píng)價(jià)。此外，在這些已有的識(shí)別方法中，還有一個(gè)共同的缺陷，就是僅將輪軌相互作用理解為外部激勵(lì)，忽略了車(chē)輪質(zhì)量的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別方法及裝置，以有效地改善上述問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別方法，所述方法包括：將需要識(shí)別的外界激振頻率作為輸入頻率；根據(jù)所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)獲得軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型；根據(jù)獲得的軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量；根據(jù)所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)和獲得的所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量獲得軌道扣件系統(tǒng)第二有限元模型；根據(jù)獲得的軌道扣件系統(tǒng)第二有限元模型獲得軌道扣件系統(tǒng)多階固有頻率；當(dāng)在所述多階固有頻率中查找到與所述輸入頻率滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的固有頻率時(shí)，將所述輸入頻率判定為共振頻率。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別裝置，所述裝置包括：接收模塊，用于將需要識(shí)別的外界激振頻率作為輸入頻率；第一有限元模型建立模塊，用于根據(jù)所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)獲得軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型；等效質(zhì)量獲取模塊，用于根據(jù)獲得的軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量；第二有限元模型建立模塊，用于根據(jù)所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)和獲得的所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量獲得軌道扣件系統(tǒng)第二有限元模型；有限元分析模塊，用于根據(jù)獲得的軌道扣件系統(tǒng)第二有限元模型獲得軌道扣件系統(tǒng)多階固有頻率；數(shù)據(jù)后處理模塊，用于當(dāng)在所述多階固有頻率中查找到與所述輸入頻率滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的固有頻率時(shí)，將所述輸入頻率判定為共振頻率。。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供一種軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別方法及裝置，通過(guò)綜合考慮了車(chē)輪質(zhì)量和扣件系統(tǒng)內(nèi)高分子彈性墊板動(dòng)參數(shù)的頻變特性對(duì)鋼軌－扣件系統(tǒng)的影響，這樣得到的軌道－扣件系統(tǒng)的共振頻率更加可靠和精確。避免了高成本的力錘或落軸試驗(yàn)研究的盲目性與低效性，并有助于提高鐵路扣件系統(tǒng)高分子彈性墊板動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)精度。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。通過(guò)附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1示出了一種可應(yīng)用于本發(fā)明實(shí)施例中的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別方法的流程圖。

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的鋼軌扣件系統(tǒng)的頻變儲(chǔ)能剛度－頻率曲線(xiàn)圖。

圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的鋼軌扣件系統(tǒng)的頻變損耗因子－頻率曲線(xiàn)圖。

圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪的等效質(zhì)量的流程圖。

圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪的等效質(zhì)量的流程圖。

圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別方法的流程圖。

圖8示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的軌道扣件系統(tǒng)共振頻率－階數(shù)曲線(xiàn)圖。

圖9示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共振頻率識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中，附圖標(biāo)記分別為：

電子設(shè)備100，共振頻率識(shí)別裝置110，接收模塊111，第一有限元模型建立模塊112，加載位置獲取模塊113，等效質(zhì)量獲取模塊114，第二有限元模型建立模塊115，有限元分析模塊116，數(shù)據(jù)后處理模塊117，存儲(chǔ)器120、存儲(chǔ)控制器130，處理器140。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)設(shè)置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

本發(fā)明涉及輪軌交通系統(tǒng)軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可用于輪軌交通系統(tǒng)高分子材料減振扣件的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)工作，有助于避免因輪軌共振引起的鋼軌波浪形磨耗問(wèn)題，繼而實(shí)現(xiàn)鐵路鋼軌-扣件系統(tǒng)的低動(dòng)力設(shè)計(jì)。如圖1所示，圖1示出了一種可應(yīng)用于本發(fā)明實(shí)施例中的電子設(shè)備100的結(jié)構(gòu)框圖。所述電子設(shè)備100包括共振頻率識(shí)別裝置110、存儲(chǔ)器120、存儲(chǔ)控制器130和處理器140。

所述存儲(chǔ)器120、存儲(chǔ)控制器130、處理器140各元件相互之間直接或間接地電性連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。例如，這些元件相互之間可通過(guò)一條或多條通訊總線(xiàn)或信號(hào)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)電性連接。所述共振頻率識(shí)別裝置110包括至少一個(gè)可以軟件或固件(firmware)的形式存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器中或固化在所述電子設(shè)備100的操作系統(tǒng)(operating system，OS)中的軟件功能模塊。所述處理器140用于執(zhí)行存儲(chǔ)器120中存儲(chǔ)的可執(zhí)行模塊，例如所述共振頻率識(shí)別裝置110包括的軟件功能模塊或計(jì)算機(jī)程序。

其中，存儲(chǔ)器120可以是，但不限于，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，RAM)，只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲(chǔ)器(Programmable Read－Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲(chǔ)器(Erasable Programmable Read－Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲(chǔ)器(Electric Erasable Programmable Read－Only Memory，EEPROM)等。其中，存儲(chǔ)器120用于存儲(chǔ)程序，所述處理器140在接收到執(zhí)行指令后，執(zhí)行所述程序，前述本發(fā)明實(shí)施例任一實(shí)施例揭示的流程定義的電子設(shè)備所執(zhí)行的方法可以應(yīng)用于處理器中，或者由處理器實(shí)現(xiàn)。

處理器140可能是一種集成電路芯片，具有信號(hào)的處理能力。上述的處理器可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、網(wǎng)絡(luò)處理器(Network Processor，NP)等；還可以是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門(mén)陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門(mén)或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。可以實(shí)現(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例中的公開(kāi)的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鋼軌扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別方法，如圖2所示，其中圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別方法的流程圖，具體包括：步驟S101－S106。

步驟S101，將需要識(shí)別的外界激振頻率作為輸入頻率。

所述輸入頻率可以為外界激振頻率范圍內(nèi)的任一值，于本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述輸入頻率可以在0Hz－500Hz范圍內(nèi)以1Hz作為間隔。即取0Hz－500Hz范圍內(nèi)的任意整數(shù)為所述輸入頻率。當(dāng)需要識(shí)別的外界激振頻率改變時(shí)，所述輸入頻率會(huì)隨著需要識(shí)別的外界激振頻率的變化而變化。

步驟S102，根據(jù)所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)獲得軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型。

根據(jù)所述輸入頻率獲得對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)，于本實(shí)施例中，所述頻變動(dòng)參數(shù)包括頻變儲(chǔ)能剛度和頻變阻尼系數(shù)。不同的輸入頻率對(duì)應(yīng)不同的頻變動(dòng)參數(shù)。其中所述輸入頻率可以為外界激振頻率范圍內(nèi)的任一值，于本實(shí)施例中，所述輸入頻率可以在0Hz－500Hz范圍內(nèi)以1Hz作為間隔。優(yōu)選地，即取0Hz－500Hz范圍內(nèi)的任意整數(shù)為輸入頻率。

要獲得所述頻變阻尼系數(shù)，首先需要根據(jù)所述輸入頻率獲得對(duì)應(yīng)的頻變儲(chǔ)能剛度和頻變耗損因子，請(qǐng)參閱圖3和圖4。從圖3中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和擬合數(shù)據(jù)來(lái)看，誤差較小，因此根據(jù)該擬合公式lgk＝0.0645lgf+1.6348，便可求出0Hz－500Hz范圍內(nèi)的任一輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變儲(chǔ)能剛度。

從圖4中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和擬合數(shù)據(jù)來(lái)看，誤差較小，因此根據(jù)該擬合公式lgη＝0.1016lgf-0.8664，便可求出0Hz－500Hz范圍內(nèi)的任一輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變耗損因子。

根據(jù)頻變阻尼系數(shù)與頻變損耗因子之間的關(guān)系式便可得到頻變阻尼系數(shù)。其中，c_ij是第i個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)上加載頻率為f_j的頻變阻尼系數(shù)，η_ij是第i個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)上加載頻率為f_j的頻變損耗因子，k_ij是i個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)上加載頻率為f_j的頻變儲(chǔ)能剛度。

根據(jù)獲得的頻變動(dòng)的頻變動(dòng)參數(shù)來(lái)建立軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型。其中，軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型可以是利用ABAQUS軟件建立的鋼軌-扣件系統(tǒng)有限元模型，于本實(shí)施例中，可以利用ABAQUS中的BEAM21單元模擬鋼軌，用線(xiàn)彈簧+牛頓黏壺單元模擬扣件系統(tǒng)。

步驟S103根據(jù)獲得的第一有限元模型獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量。

所述獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量包括兩種情況。下面將對(duì)這兩種情況詳細(xì)說(shuō)明：

第一種，所述軌道上僅有一節(jié)普通四軸鐵路車(chē)廂，所述獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量的步驟，如圖5所示，具體包括：步驟S1031－S1033。

步驟S1031，獲得所述車(chē)廂的固定軸距、車(chē)輛定距和車(chē)輪的重力。

當(dāng)所述軌道上僅有一節(jié)普通四軸鐵路車(chē)廂時(shí)，根據(jù)該節(jié)車(chē)廂的實(shí)際情況來(lái)獲得所述車(chē)廂的固定軸距、車(chē)輛定距和車(chē)輪的重力，其中，于本實(shí)施例中，優(yōu)選置于所述車(chē)廂上的車(chē)輪相同。

步驟S1302，根據(jù)獲得的所述車(chē)廂的固定軸距以及車(chē)輛定距獲得車(chē)輪質(zhì)量的加載位置。

在軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型中，根據(jù)獲得的所述車(chē)廂的固定軸距以及車(chē)輛定距來(lái)設(shè)置車(chē)輪質(zhì)量的加載位置。進(jìn)一步的，由于所述軌道上僅有一節(jié)普通四軸鐵路車(chē)廂，所以該節(jié)車(chē)廂可以是包括八個(gè)車(chē)輪的車(chē)廂。根據(jù)獲得的所述車(chē)廂的固定軸距以及車(chē)輛定距，在模擬軌道上來(lái)設(shè)置這8個(gè)車(chē)輪質(zhì)量的加載位置，以使各個(gè)車(chē)輪之間的加載位置與車(chē)輪實(shí)際在軌道上的位置一致，從而能夠獲得每個(gè)車(chē)輪在軌道上的受力點(diǎn)的位置以及各受力點(diǎn)之間的位置關(guān)系。當(dāng)模擬軌道為單股模擬軌道時(shí)，在單股模擬軌道上來(lái)設(shè)置這4個(gè)車(chē)輪質(zhì)量的加載位置。

步驟S1033，根據(jù)獲得的軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型、所述車(chē)輪質(zhì)量的加載位置和所述車(chē)輪的重力獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量。

根據(jù)所述輸入頻率獲得對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)，于本實(shí)施例中，所述頻變動(dòng)參數(shù)主要為扣件系統(tǒng)的頻變儲(chǔ)能剛度和頻變阻尼系數(shù)。其中，獲得所述頻變儲(chǔ)能剛度和所述頻變阻尼系數(shù)的方法與步驟S102中的方法相同，為了避免累贅，此處不再重復(fù)。

獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量。首先根據(jù)上述建立的軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型、獲得的頻變儲(chǔ)能剛度和頻變阻尼系數(shù)、所述車(chē)輪質(zhì)量的加載位置以及所述車(chē)輪的重力進(jìn)行有限元仿真，便可得到每個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)上，所述車(chē)輪重力對(duì)應(yīng)的支承反力F_i，其中F_i為第i個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的支承反力。根據(jù)每個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的支承反力F_i以及重力的公式m_i＝F_i/g，便可得到每個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)i上加載的所述車(chē)輪的等效質(zhì)量。

第二種，當(dāng)所述軌道上至少有兩節(jié)普通四軸鐵路車(chē)廂，所述獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量的步驟，如圖6所示，具體包括：步驟S1035－S1037。

步驟S1035，獲得每節(jié)所述車(chē)廂的固定軸距、每節(jié)所述車(chē)廂的車(chē)輛定距、前車(chē)廂后轉(zhuǎn)向架與后車(chē)廂前轉(zhuǎn)向架中心間距和車(chē)輪的重力。

當(dāng)所述軌道至少有兩節(jié)普通四軸鐵路車(chē)廂時(shí)，根據(jù)該車(chē)廂的實(shí)際情況來(lái)獲得每節(jié)所述車(chē)廂的固定軸距、每節(jié)所述車(chē)廂的車(chē)輛定距、前車(chē)廂后轉(zhuǎn)向架與后車(chē)廂前轉(zhuǎn)向架中心間距和車(chē)輪的重力。

為了便于理解，于本實(shí)施例中，優(yōu)選所述車(chē)廂為兩節(jié)，來(lái)進(jìn)行舉例說(shuō)明。為了便于區(qū)分，兩節(jié)車(chē)廂分別命名為第一節(jié)車(chē)廂和第二節(jié)車(chē)廂，其中，第一節(jié)車(chē)廂與第二節(jié)車(chē)廂相同。獲得每節(jié)所述車(chē)廂的固定軸距、車(chē)輛定距，其中，由于第一節(jié)車(chē)廂與第二節(jié)車(chē)廂相同，所以第一節(jié)車(chē)廂的固定軸距、車(chē)輛定距與第二節(jié)車(chē)廂的固定軸距、車(chē)輛定距相同。

獲得前車(chē)廂后轉(zhuǎn)向架與后車(chē)廂前轉(zhuǎn)向架中心間距，即為靠近第二節(jié)車(chē)廂的第一節(jié)車(chē)廂的后轉(zhuǎn)向架的中點(diǎn)到靠近第一節(jié)車(chē)廂的第二節(jié)車(chē)廂的前轉(zhuǎn)向架的中點(diǎn)的長(zhǎng)度，于本實(shí)施例中，即為第一節(jié)車(chē)廂的第二轉(zhuǎn)向架的中點(diǎn)到第二節(jié)車(chē)廂的第一轉(zhuǎn)向架的中點(diǎn)的間距。

步驟S1036，根據(jù)獲得的每節(jié)所述車(chē)廂的固定軸距、每節(jié)所述車(chē)廂的車(chē)輛定距和前車(chē)廂后轉(zhuǎn)向架與后車(chē)廂前轉(zhuǎn)向架中心間距獲得車(chē)輪質(zhì)量的加載位置。

在軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型中，根據(jù)獲得的每節(jié)所述車(chē)廂的固定軸距、每節(jié)所述車(chē)廂的車(chē)輛定距和前車(chē)廂后轉(zhuǎn)向架與后車(chē)廂前轉(zhuǎn)向架中心間距來(lái)設(shè)置車(chē)輪質(zhì)量的加載位置。進(jìn)一步地，由于優(yōu)選所述軌道上有兩節(jié)普通四軸鐵路車(chē)廂，所以每節(jié)車(chē)廂可以是包括八個(gè)車(chē)輪的車(chē)廂。根據(jù)獲得的每節(jié)所述車(chē)廂固定軸距、每節(jié)所述車(chē)廂的車(chē)輛定距和前車(chē)廂后轉(zhuǎn)向架與后車(chē)廂前轉(zhuǎn)向架中心間距來(lái)設(shè)置車(chē)輪質(zhì)量的加載位置，在模擬軌道上來(lái)設(shè)置這16個(gè)車(chē)輪的加載位置，以使各個(gè)車(chē)輪之間的加載位置與車(chē)輪實(shí)際在軌道上的位置一致，從而能夠獲得每個(gè)車(chē)輪在軌道上的受力點(diǎn)的位置以及各受力點(diǎn)之間的位置關(guān)系。當(dāng)模擬軌道為單股模擬軌道時(shí)，在單股模擬軌道上來(lái)設(shè)置這8個(gè)車(chē)輪質(zhì)量的加載位置。

步驟S1037，根據(jù)獲得的軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型、所述車(chē)輪質(zhì)量的加載位置和所述車(chē)輪的重力獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量。

其中如何得到所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)、獲得的所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量在前面已詳細(xì)說(shuō)明，為了避免累贅，此處不再舉例說(shuō)明。

步驟S104，根據(jù)所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)和獲得的所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量獲得軌道扣件系統(tǒng)第二有限元模型。

根據(jù)所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)和獲得的所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量來(lái)建立道扣件系統(tǒng)第二有限元模型。其中，軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型可以是利用ABAQUS軟件建立的鋼軌-扣件系統(tǒng)有限元模型，于本實(shí)施例中，可以利用ABAQUS中的BEAM21單元模擬鋼軌，用線(xiàn)彈簧+牛頓黏壺單元模擬扣件系統(tǒng)。

步驟S105，根據(jù)獲得的軌道扣件系統(tǒng)第二有限元模型獲得軌道扣件系統(tǒng)多階固有頻率。

根據(jù)獲得的軌道扣件系統(tǒng)第二有限元模型進(jìn)行有限元仿真便可得到軌道扣件系統(tǒng)多階固有頻率。

步驟S106，當(dāng)在所述多階固有頻率中查找到與所述輸入頻率滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的固有頻率時(shí)，將所述輸入頻率判定為共振頻率。

在所述多階固有頻率中查找與所述輸入頻率滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的固有頻率時(shí)，其中，所述預(yù)設(shè)條件應(yīng)為所述輸入頻率與多階固有頻率中某階固有頻率的數(shù)值一致，于本實(shí)施例中，該預(yù)設(shè)條件可以是，當(dāng)固有頻率與輸入頻率兩者的差值小于1Hz時(shí)，即可認(rèn)為是一致的。若在多階固有頻率中查找到與所述輸入頻率滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的固有頻率時(shí)，則將所述輸入頻率判定為鋼軌－扣件系統(tǒng)的共振頻率。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述的預(yù)設(shè)條件還可以是別的其它條件，其確定條件取決于軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別精度，固有頻率與輸入頻率的差值允許值越小，軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別精度越高。例如，該預(yù)設(shè)條件可以是，當(dāng)固有頻率與輸入頻率兩者的差值小于0.5Hz時(shí)，即可認(rèn)為是一致的；還可以是當(dāng)固有頻率與輸入頻率兩者的差值小于0.2Hz時(shí)，即可認(rèn)為是一致的等，因此該預(yù)設(shè)條件不應(yīng)理解為是對(duì)本發(fā)明的限制。

當(dāng)對(duì)一定頻率范圍內(nèi)的多階頻率判斷其是否是共振頻率時(shí)，在執(zhí)行步驟S106時(shí)，會(huì)出現(xiàn)在所述多階固有頻率中未查找到某階固有頻率與所述外界激振頻率滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的固有頻率的情況，則需要針對(duì)不同的輸入頻率依次判斷，即將一定頻率范圍內(nèi)的多階頻率的遍歷。因此，本發(fā)明實(shí)施例還提供了另一種軌道扣件系統(tǒng)共振頻率的識(shí)別方法，如圖7所示，所述方法包括：步驟S201－S207。

步驟S201，當(dāng)在所述多階固有頻率中未查找到與所述輸入頻率滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的固有頻率時(shí)，按照預(yù)設(shè)規(guī)則修改所述外界激振頻率。

當(dāng)在外界激振頻率對(duì)應(yīng)下的多階固有頻率中未查找到與所述外界激振頻率滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的固有頻率時(shí)，此時(shí)按照預(yù)設(shè)規(guī)則修改所述外界激振頻率。其中，所述的預(yù)設(shè)規(guī)則為人為自己定義的規(guī)則，于本實(shí)施中，所述預(yù)設(shè)規(guī)則可以為f_i+1＝f_i+Δf，其中，fi為需要識(shí)別的初始外界激振頻率或前一次輸入的外界激振頻率，即f_i可以為0Hz－500Hz范圍內(nèi)的任意值。Δf為輸入頻率增量，于本實(shí)施例中，優(yōu)選Δf＝1，即f_i+1＝f_i+1。優(yōu)選為，f_i為0Hz－500Hz范圍內(nèi)的任意整數(shù)值，即(0Hz、1Hz、2Hz、3Hz···500Hz)。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述的預(yù)設(shè)規(guī)則還可以是別的其它規(guī)則，因此該預(yù)設(shè)規(guī)則不應(yīng)理解為是對(duì)本發(fā)明的限制。

步驟S202，將所述輸入頻率變更為修改后的外界激振頻率。將所述輸入頻率變更為修改后的外界激振頻率，即將所述外界激振頻率按照預(yù)設(shè)規(guī)則變更為當(dāng)前輸入的頻率值，即將f_i變更為f_i+1＝f_i+1。

步驟S203與步驟S102相同，步驟S204與步驟S103相同，步驟S205與步驟S104相同步驟S205與步驟S104相同，步驟S206與步驟S105相同，步驟S207與步驟S106相同。為了避免累贅，此處不再對(duì)步驟S203、步驟S204、步驟S205、步驟S206和步驟S207進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)所述輸入頻率發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)也會(huì)隨著輸入頻率的變化而變化，同時(shí)與之對(duì)應(yīng)的所述車(chē)輪在軌道上的等效質(zhì)量也會(huì)發(fā)生變化。

其中，當(dāng)所述輸入頻率的值超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，便結(jié)束。于本實(shí)施例中，例如，該預(yù)設(shè)值為500Hz，即當(dāng)輸入頻率為500Hz時(shí)，根據(jù)該輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)、獲得的所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量和建立的軌道扣件系統(tǒng)第二有限元模型進(jìn)項(xiàng)有限元仿真，獲得多階固有頻率。當(dāng)在所述多階固有頻率中未查找到與所述輸入頻率滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的固有頻率時(shí)，便結(jié)束。

于本實(shí)施例中，所模擬車(chē)輛是我國(guó)兩節(jié)CRH380高速列車(chē)，鋼軌是60kg/m的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌，鋼軌計(jì)算長(zhǎng)度取100m，扣件系統(tǒng)是我國(guó)高速鐵路WJ－8無(wú)砟軌道扣件系統(tǒng)，其間距取0.6m。根據(jù)該方法獲得鋼軌－扣件系統(tǒng)的共振頻率如圖8所示。其中，“△”表示考慮車(chē)輪質(zhì)量與扣件系統(tǒng)高分子彈性墊板動(dòng)參數(shù)頻變的鋼軌－扣件系統(tǒng)垂向各階敏感共振頻率。為了比較考慮車(chē)輪質(zhì)量與扣件系統(tǒng)高分子彈性墊板頻變動(dòng)參數(shù)前后的實(shí)際改進(jìn)效果，圖8中還給出了未考慮車(chē)輪質(zhì)量與扣件系統(tǒng)高分子彈性墊板動(dòng)參數(shù)頻變的鋼軌-扣件系統(tǒng)垂向各階敏感共振頻率(見(jiàn)圖8中的“○”)，以及給出了僅考慮車(chē)輪質(zhì)量但未考慮扣件系統(tǒng)高分子彈性墊板動(dòng)參數(shù)頻變的鋼軌-扣件系統(tǒng)垂向各階敏感共振頻率(見(jiàn)圖8中的“□”)。

從圖8中可以看出，當(dāng)不考慮車(chē)輪質(zhì)量與扣件系統(tǒng)高分子彈性墊板動(dòng)參數(shù)頻變時(shí)，鋼軌-扣件系統(tǒng)各階敏感共振頻率明顯偏高；而且當(dāng)僅考慮車(chē)輪質(zhì)量時(shí)，鋼軌-扣件系統(tǒng)前30－40階敏感共振頻率明顯偏低，其后各階敏感共振頻率基本一致。因此，欲準(zhǔn)確識(shí)別鋼軌-扣件系統(tǒng)各階敏感共振頻率，必須綜合考慮車(chē)輪質(zhì)量與扣件系統(tǒng)彈性墊板的頻變動(dòng)參數(shù)。

請(qǐng)參閱圖9，圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖1所示的共振頻率識(shí)別裝置110的功能模塊圖。所述共振頻率識(shí)別裝置110包括接收模塊111、第一有限元模型建立模塊112、加載位置獲取模塊113、等效質(zhì)量獲取模塊114、第二有限元模型建立模塊115、有限元分析模塊116和數(shù)據(jù)后處理模塊117。

所述接收模塊111，用于將需要識(shí)別的外界激振頻率作為輸入頻率，以及用于將所述輸入頻率變更為修改后的外界激振頻率。

所述第一有限元模型建立模塊112，用于根據(jù)所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)獲得軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型。

所述加載位置獲取模塊113，用于獲取車(chē)輪質(zhì)量的加載位置。進(jìn)一步地，當(dāng)所述軌道上僅有一節(jié)普通四軸鐵路車(chē)廂時(shí)，所述加載位置獲取模塊113，用于根據(jù)獲得的固定軸距以及車(chē)輛定距獲得車(chē)輪質(zhì)量的加載位置。當(dāng)所述軌道上至少有兩節(jié)普通四軸鐵路車(chē)廂時(shí)，所述加載位置獲取模塊113，還用于，還用于根據(jù)獲得的每節(jié)所述車(chē)廂的固定軸距、每節(jié)所述車(chē)廂的車(chē)輛定距以及前車(chē)廂后轉(zhuǎn)向架與后車(chē)廂前轉(zhuǎn)向架中心間距獲得車(chē)輪質(zhì)量的加載位置。

所述等效質(zhì)量獲取模塊114，用于根據(jù)獲得的軌道扣件系統(tǒng)第一有限元模型獲得所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量。所述第二有限元模型建立模塊115，用于根據(jù)所述輸入頻率對(duì)應(yīng)的頻變動(dòng)參數(shù)和獲得的所有位于所述軌道上的車(chē)輪在各個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)的等效質(zhì)量獲得軌道扣件系統(tǒng)第二有限元模型。

所述有限元分析模塊116，用于根據(jù)獲得的軌道扣件系統(tǒng)第二有限元模型獲得軌道扣件系統(tǒng)多階固有頻率。

所述數(shù)據(jù)后處理模塊117，用于當(dāng)在所述多階固有頻率中查找到與所述輸入頻率滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的固有頻率時(shí)，將所述輸入頻率判定為共振頻率。

以上各模塊可以是由軟件代碼實(shí)現(xiàn)，此時(shí)，上述的各模塊可存儲(chǔ)于電子設(shè)備的存儲(chǔ)器內(nèi)。以上各模塊同樣可以由硬件例如集成電路芯片實(shí)現(xiàn)。

需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的共振頻率識(shí)別裝置，其實(shí)現(xiàn)原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和前述方法實(shí)施例相同，為簡(jiǎn)要描述，裝置實(shí)施例部分未提及之處，可參考前述方法實(shí)施例中相應(yīng)內(nèi)容。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上，流程圖或框圖中的每個(gè)方框可以代表一個(gè)模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實(shí)現(xiàn)方式中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個(gè)連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時(shí)也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個(gè)方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動(dòng)作的專(zhuān)用的基于硬件的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以用專(zhuān)用硬件與計(jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個(gè)獨(dú)立的部分，也可以是各個(gè)模塊單獨(dú)存在，也可以?xún)蓚€(gè)或兩個(gè)以上模塊集成形成一個(gè)獨(dú)立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷(xiāo)售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read－Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。