基于谱密度函数的轨道随机不平顺仿真

通过蒙特卡罗方法得出高斯随机过程的相位概率分布类型，运用傅立叶变换进行时域信号的谱密度估计。基于时域采样原理，提出谱密度函数在频域内的采样方法，并利用傅立叶逆变换由谱密度函数得出轨道随机不平顺，使其符合时域分析的需要。仿真结果显示：高斯随机过程的相位符合均匀分布；轨道随机不平顺的模拟结果与频率下限和上限有很大关系，小的频率下限模拟结果表现为宽带波形，大的频率下限模拟结果表现为窄带波形，且频率上限越大，模拟结果中叠加的高频小幅成分越多。通过选择适当的模拟参数，可以使轨道随机不平顺的时域仿真结果与实测结果和频域仿真结果较好相符。     

撒砂装置振动疲劳寿命评估研究

在轨道车辆实际运营过程中，经过准静态疲劳校核后的结构会出现由于随机振动疲劳而导致结构失效的现象。基于此，文章以动车组撒砂装置为例，分别基于标准IEC 61373中定义的各方向轴箱加速度功率谱和基于实测数据的考虑多特征频带的平直谱作为载荷输入，结合时域法、Dirlik法、Lalanne法、Rayleigh法和Zhao-Baker法对动车组撒砂装置振动疲劳寿命进行了评估。结果表明，在4种频域法结构损伤的计算结果中，Zhao-Baker法和Dirlik法与时域法损伤计算结果较为接近，而Lalanne法和Rayleigh法相差较大，说明Zhao-Baker法和Dirlik法对撒砂装置结构损伤计算较为准确，可以用于动车组撒砂装置的随机振动疲劳研究。另外，相比实测线路数据，标准IEC 61373中定义的功率谱高估了低频范围的撒砂装置服役载荷幅值水平，而忽略了大于500 Hz频率范围对撒砂装置疲劳强度的影响。     

轨道车辆动力学性能仿真用轨道谱的研究

利用国内外实测轨道不平顺归纳出的轨道谱公式进行数值反演,重新得到的时域历程是开展车辆动力学性能研究,进行轨道车辆动态仿真、实车激振试验的重要输入。分析了几种反演的轨道不平顺信号,发现某些时域信号存在着明显的周期性和空白频段现象。采用基于功率谱的白噪声窗口式滤波法生成的轨道不平顺较好地避免了以上问题,生成的轨道不平顺时域信号用于轨道车辆运行时的动力学性能仿真,结果与试验数据有较好的一致,表明该反演方法得到的轨道不平顺在动力学仿真计算中具有较好的适用性。     

车辆激励谱的时频转换复现技术

铁路车辆运行过程中的振动主要是因为轨道不平顺引起的强迫振动，在对车辆系统或车辆－线路（桥梁）耦合系统进行动力学分析和滚动振动台试验时，如何在时域和频域内描述车辆激励谱的特性，并在保持谱的频率，相位和幅值特征不丢失的情况下进行时域和频域间的转换上有非常重要的意义。     

轨道不平顺的时域模拟法

在推导将轨道不平顺功率谱密度的空间频域表示转化为时间频域表示的基础上，提出了采用遗传算法来进行时域模拟的最佳滤波器的设计方法，并给出了设计结果以及轨道不平顺的时域模拟结果。     

基于乘车舒适性的高速铁路轨道高低不平顺谱限值估计方法

应用车辆-轨道耦合动力学理论和平稳随机过程理论,借助车辆-轨道垂向耦合频域分析模型,以轨道高低不平顺谱为输入激励,提出基于车辆垂向舒适性指标(车体加速度和 Sperling 指标)估计高低不平顺谱限值的方法。以我国武广客运专线及德国低干扰轨道高低不平顺谱为例,对350 km/h行车速度时的谱限值进行了估计。通过对比时域、频域模型计算结果,对所估计谱限值进行了校核,校核分析结果表明,频域模型计算结果与时域结果吻合较好,说明了所估计谱限值的合理性。分析方法及研究结果可为高速铁路轨道不平顺管理提供参考。     

现代谱分析在机车FSK信号中的应用

本文首先分析了当前正在使用的机车FSK信号的特征，由于国产的YPFSK信号的能量主要集中在上下边频处，如何正确识别上下边频对于译码是非常重要的。我们采用现代谱分析法对短序列FSK信号进行上下边频识别。仿真结果表明用现代谱分析法得到的结果远远好于周期图法。     

建筑顶部塔形网架的抗震设计

介绍某建筑顶部塔形网架在按照简化方法进行抗震设计后，应用时程分析法和振型分解反应谱法进行了抗震验算，验证了该简化方法的安全性。     

数值模拟脉动风场在斜拉桥抖振响应分析中的应用

考虑空间相关性,运用谐波合成法对三维脉动风场进行了基于MATLAB的程序化实现。将风场样本转化为抖振力后,考虑流固耦合引起的自激力,对大跨度桥梁进行了时域抖振响应非线性分析。结果表明,模拟风谱与目标谱吻合较好,将时域抖振响应结果与频域法及风洞试验结果进行对比,均方根吻合较好,说明了数值模拟脉动风场对大跨度桥梁时域抖振分析的有效性。     

基于变分模态分解和能量谱的轨道电路分路不良故障监测

在传输线理论和四端口网络的基础上,建立ZPW-2000A型轨道电路机车感应信号电流模型,仿真得到正常和分路不良逐渐严重的5类信号,并对比分析正常和分路不良信号的曲线特征。为实现轨道电路分路不良故障监测,运用双指标法确定变分模态分解的模态数K;用变分模态分解算法将5类信号分解成K个固有模态,并提取能量谱特征和传统时域特征;将提取的故障信号特征输入到粒子群支持向量机(PSO-SVM)中,实现分路不良的故障监测,且使用能量谱特征的监测精度大于使用传统的时域特征。实验结果表明:使用变分模态分解算法能够有效分解轨道电路正常和分路不良的信号,便于分路不良故障特征的提取;能量谱特征集较于传统时域特征集,更利于故障分类。     

车辆随机振动的协方差分析方法

随着车辆行驶速度的提高，旅客舒适度和行车安全性受到损害。为了有效分析这一问题，在车辆动力学的基础上引入激励成型滤波器和感觉成型滤波器，将“路－车－人”三者耦合成为一个整体动力学系统，建立完整的理论计算模型，对轨道不平顺，线性及非线性车辆模型及振动对人作用产生的感觉进行综合分析。轨道几何不平顺为平稳的正态分布和各态历经的随机变量。用多刚体系统动力学推导车辆系统运动方程。以协方差分析法在时域进行理论建模分析。引入感觉成型滤波器产生输出信号以评这振动对人体反应程度。通过求解里雅普诺夫方程直接得出有关重要参数的方差值。因为是求解线性代表方程组，计算速度快，免去频率分析法需要对谱密度函数进行积分的困难，适用于非线性及时变系统的分析，适于应用现代控制理论进行车辆系统动态特性（包括舒适度及安全性）的控制，对多输入和多输出实定量分析与综合性能控制，可有效分析高速车辆动力学特性。     

基于频域法的高速列车转向架附属设备随机振动疲劳寿命评估方法研究

近年来，基于频域法的随机振动疲劳寿命评估方法因具有简洁性和计算高效性的优点而被广泛运用到实际工程中。但是频域法模型的种类繁多，在相同的应力功率谱下使用不同频域法模型得到的疲劳结果有很大差异，因此，对某一结构在特定载荷和响应谱条件下的频域法模型进行研究是极具意义的。文章以高速列车转向架的附属设备作为研究载体，基于IEC 61373:2010标准，运用雨流循环计数法和傅里叶逆变化时域模拟方法，提出了一种适用于转向架附属设备的随机振动疲劳寿命频域法计算模型。设置了3组加速度功率谱载荷下的随机振动疲劳试验，将各种频域法模型计算得到的疲劳寿命和试验寿命进行了对比。结果表明，文章所提出的模型计算疲劳寿命与随机振动疲劳寿命试验值的误差最小，验证了常用频域法模型和文章提出的频域法模型的准确性和有效性。     

电气化铁路弓网接触压力功率谱的特征提取

电气化铁路中,弓网间的接触压力数据是表征弓网受流质量和动态特性的重要参数,现行弓网技术标准中的时域平稳统计参数难以准确全面地反映弓网动态特性。本文使用自回归模型功率谱估计方法,利用信息理论准则选择合适的模型阶数,得到接触压力的功率谱估计。根据接触压力谱的趋势和波动提出了一种接触压力谱的特征提取方法,该方法通过使用二次多项式拟合接触压力谱下包络线表征谱的趋势特征,用谱中极大值点所对应的波长和谱幅值表征谱的波动特征,以此制定固定线路和固定受电弓类型时一定车速下的接触压力谱标准。比较和分析表明,该方法提取的特征参数具有一定规律性和实际意义,为弓网动态性能评价、弓网系列化标准的建立提供了参考。     

平稳性快速算法及其在高速铁道车辆动力学分析中的运用

导出了轨道车辆基于虚拟激励原理的平稳性快速算法。当车辆系统受多点全相关随机激励时,首先基于虚拟激励法导出轨道车辆响应功率谱的简易算法,然后利用所获得的功率谱和反演技术,获得系统响应的幅值谱,由此可快速获得轨道车辆的平稳性指标。运用该算法还可以方便地分析轨道谱中单一波长对车辆运行平稳性的影响,以及定义和分析对平稳性有影响的线路敏感波长范围。以某型高速客车为例,分析了其垂向和横向的响应功率谱、平稳性指标,还利用反演技术获得了加速度的时域信号和幅值谱,最后分析了轨道谱中单一波长对车辆平稳性的影响。分析表明,运行速度越高,对平稳性影响的波长范围就越宽,线路的维护难度也越大。     

刚性和柔性接触网悬挂弓网动态检测参数特征分析

采用自主研发的高速综合检测列车接触网检测系统,实测某高铁弓网接触力和接触线高度等动态检测参数,运用时域统计和频域谱分析,研究刚性接触网悬挂系统和柔性接触网悬挂系统的弓网动态运行特性和结构特征。结果表明:柔性悬挂的弓网接触力离散性小,弓网系统运行更为平稳;柔性和刚性悬挂弓网接触力谱和接触线高度谱均存在周期成分,分别与相应悬挂类型的跨距结构、悬挂点间距、吊弦位置相吻合;两种悬挂类型,波长3m以上弓网接触力谱峰和接触线高度谱峰均一一对应,弓网接触力和接触线高度存在较高的相关性。并对两种悬挂共存的接触网线路提出养护维修建议。     

杜氏变换在信号频谱分析上的应用

杜氏变换是一种将信号从时域到门宽域的变换,用信号的宽谱密度来描述信号的特征。本文将单位门函数延拓为单位周期门函数,利用杜氏变换给出了信号由宽谱到频谱的转换公式,简化了频谱分析的计算。     

调车作业工况下敞车车体结构瞬态响应及应力谱编制研究

提出了一种应用敝车调车工况车钩力实测试验数据，通过瞬态响应仿真分析获取车体结构动应力的方法，阐述了模态瞬态响应分析法，验证了采用该方法进行有限元仿真的可行性，并在此基础上编制了车体关键部位的二维应力谱。     

高层建筑对脉冲多径时延展宽影响分析与建模

对北京市区内受高层建筑物影响的数字脉冲信号多径传播时域展宽的实测值进行了分析与建模，给出了多径传播信号时延特性的Ｗｅｉｂｕｌｌ分布的数学统计模型，分析了接收机带对多径传播产生的误码特性的影响。利用这个数学模型能确定出信号大多径传播中，那些路径在传播特性上起主导作用，以最小的误码率选择最佳的接收机带宽。这地于在移动数字通信中，改善由多径效应引起的误码率增高而严重影响通信的传播２质量，具有非常重要的质     

冲击响应谱在机车设备冲击试验上的应用

考核铁路机车车辆上装载的产品抵抗冲击的能力需对其进行冲击试验,但典型冲击脉冲波如半正弦波不能真实有效地模拟实际复杂的冲击振动环境。借助计算机技术和环境模拟理论,冲击响应谱试验可以较真实地模拟系统所受到的冲击环境。首先对冲击响应谱与经典冲击脉冲做了比较,然后说明了冲击响应谱的物理模型及冲击响应谱试验的原理,并叙述了时域波形合成方法及其优化算法,最后以实例介绍了冲击响应谱试验的流程,为后期冲击响应谱试验的进行提供了实践支持。     

后河村特大桥轨道平顺性仿真分析与研究

针对西安至平凉线跨度为80m钢一混凝土组合后河村特大桥的轨道平顺问题,采用德国低干扰谱转换的时域不平顺样本及美国五级谱分别对客车、货车进行动力仿真分析,研究结果表明列车行驶的平稳性都达到了良的标准。