本發(fā)明主要涉及軌道交通
技術(shù)領(lǐng)域：
，特指一種有源設(shè)備振動對車體結(jié)構(gòu)影響的評估方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代動車、地鐵大部分是采用動力分散型車組，其中為車子正常運行提供動力、電力及通風(fēng)等功能的主要設(shè)備一般都是懸掛在車體底部(也有部分放置在車頂上)，這些設(shè)備中如牽引變壓器、換氣裝置及部分變流器等由于內(nèi)部存在明顯的振源(如變壓器、風(fēng)機等)又稱為有源設(shè)備。這些有源設(shè)備懸掛在車體底部(或放置在車頂)，其產(chǎn)生的振動會通過車體傳遞到內(nèi)部引起地板等結(jié)構(gòu)振動，當(dāng)振動過大時將嚴(yán)重影響乘車舒適性。當(dāng)前，無論是主機廠還是設(shè)備供應(yīng)商對于有源設(shè)備振動對動車、地鐵車體內(nèi)部地板等結(jié)構(gòu)影響的評估主要是通過裝車驗證。這一方法雖然直觀有效，但存在以下缺點：1、無法提前評估有源設(shè)備振動對車體的影響，一旦裝車后車體振動過大，則改進難度及所需成本較大，且易出現(xiàn)批量振動問題；2、無法在制造商車間或?qū)嶒炇彝瓿稍u估，使得對有源設(shè)備在振動性能方面的選型比較盲目、被動。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種測試方便且精準(zhǔn)的有源設(shè)備振動對車體結(jié)構(gòu)影響的評估方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種有源設(shè)備振動對車體結(jié)構(gòu)影響的評估方法，包括以下步驟：S01、獲取各通道振動信號從測試臺架安裝接口到車體安裝接口的傳遞函數(shù)G'(s)n，以及各通道振動信號從車體安裝接口到車體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)G3(s)n；S02、通過測試臺架振動測試得到各通道振動信號Y1(t)n，以得到輸入信號Y1(s)n，并利用公式(1)得到車體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各通道振動輸出信號Y3(s)n，Y3(s)n＝Y(jié)1(s)n×G'(s)n×G3(s)n(1)；S03、由車體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的振動輸出信號Y3(s)n變換得到對應(yīng)的時域信號Y3(t)n，計算得到振動評價值樣本S04、對振動評價值樣本取平均值，得到振動評價預(yù)估值Y3，以判斷有源設(shè)備振動是否達標(biāo)。優(yōu)選地，在步驟S01中，通過樣品測試得到G'(s)n和G3(s)n。優(yōu)選地，在步驟S04中，采用格拉布斯法剔除振動評價值樣本中的異常值，再取平均值。優(yōu)選地，在步驟S02中，Y1(t)n通過拉氏變換得到輸入信號Y1(s)n。優(yōu)選地，在步驟S03中，Y3(s)n通過拉氏逆變換得到Y(jié)3(t)n，并通過有效值計算得到振動評價值樣本優(yōu)選地，在步驟S01中，車體內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括車體地板，評估內(nèi)容包括車體地板的一個或兩個特征頻率下的振動。優(yōu)選地，有源設(shè)備包括牽引變壓器、輔助變流器和換氣裝置。優(yōu)選地，所述特征頻率為100Hz。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明的有源設(shè)備振動對車體結(jié)構(gòu)影響的評估方法，通過將有源設(shè)備車間或?qū)嶒炇艺駝优_架測試與實際裝車測試兩個空間和時間不連續(xù)的系統(tǒng)看成近似連續(xù)的虛擬系統(tǒng)，利用實測或仿真得到的多通道傳遞函數(shù)來評估有源設(shè)備振動對動車、地鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響；能夠在車間或者實驗室完成對有源設(shè)備振動的評估，以指導(dǎo)變壓器、風(fēng)機等振動部件選型及避免大批量裝車振動故障的出現(xiàn)，具有較高的應(yīng)用價值且具有較高的準(zhǔn)確性。附圖說明圖1為本發(fā)明的方法流程圖。圖2為本發(fā)明中的測試臺架振動測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明中的裝車振動測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明中測試臺架振動測試系統(tǒng)的傳遞原理圖。圖5為本發(fā)明中裝車振動測試系統(tǒng)的傳遞原理圖。圖6為本發(fā)明中多個系統(tǒng)間的振動傳遞原理圖。具體實施方式以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。如圖1至圖6所示，本實施例的有源設(shè)備振動對車體結(jié)構(gòu)影響的評估方法，包括以下步驟：S01、獲取各通道振動信號從測試臺架安裝接口到車體安裝接口的傳遞函數(shù)G'(s)n，以及各通道振動信號從車體安裝接口到車體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)G3(s)n；S02、通過測試臺架振動測試得到各通道振動信號Y1(t)n，以得到輸入信號Y1(s)n，并利用公式(1)得到車體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各通道振動輸出信號Y3(s)n，Y3(s)n＝Y(jié)1(s)n×G'(s)n×G3(s)n(1)；S03、由車體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的振動輸出信號Y3(s)n變換得到對應(yīng)的時域信號Y3(t)n，計算得到振動評價值樣本S04、對振動評價值樣本取平均值，得到振動評價預(yù)估值Y3，以判斷有源設(shè)備振動是否達標(biāo)。本發(fā)明的有源設(shè)備振動對車體結(jié)構(gòu)影響的評估方法，通過將有源設(shè)備車間或?qū)嶒炇艺駝优_架測試與實際裝車測試兩個空間和時間不連續(xù)的系統(tǒng)看成近似連續(xù)的虛擬系統(tǒng)，利用實測或仿真得到的多通道傳遞函數(shù)來評估有源設(shè)備振動對動車、地鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響；能夠在車間或者實驗室完成對有源設(shè)備振動的評估，以指導(dǎo)變壓器、風(fēng)機等振動部件選型及避免大批量裝車振動故障的出現(xiàn)，具有較高的應(yīng)用價值且具有較高的準(zhǔn)確性。具體的，本發(fā)明的評估方法主要針對動車、地鐵可有源設(shè)備及地板等結(jié)構(gòu)的振動特點提出，涉及兩個主要的測試系統(tǒng)，即有源設(shè)備在車間或?qū)嶒炇遗_架振動測試系統(tǒng)和裝車振動測試系統(tǒng)，分別如圖2和圖3所示。其中圖2是有源設(shè)備(如牽引變壓器、輔助變流器、換氣裝置等)在車間或試驗室的臺架振動測試系統(tǒng)，此系統(tǒng)中X1(t)是振源(如變壓器、風(fēng)機、電機等)輸出的振動信號，Y1(t)n是振動傳感器在有源設(shè)備與測試臺架安裝接口位置處測得的振動信號，其中n為測試信號通道數(shù)(n＝1，2，……，m；m為通道總數(shù))，對于該系統(tǒng)進行振動測試有如下要求：(1)測試系統(tǒng)模擬有源設(shè)備實際裝車狀態(tài)，如吊裝、座式安裝等；(2)安裝吊耳接口狀態(tài)保持一致，如螺栓固定力矩要保持統(tǒng)一，且與裝車狀態(tài)一致；(3)測試臺架結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、固定，且測試臺架垂向剛度盡量與車體垂向剛度接近；(4)有源設(shè)備在測試臺架安裝位置保持一致。圖3是有源設(shè)備(如牽引變壓器、輔助變流器、換氣裝置等)裝車振動測試系統(tǒng)，同樣系統(tǒng)中X1(t)是振源(如變壓器、風(fēng)機、電機等)輸出的振動信號；Y2(t)n是振動傳感器在有源設(shè)備與車體安裝接口位置處測得的振動信號，其中n為測試信號通道數(shù)(n＝1，2，……，m；m為通道總數(shù))；Y3(t)為車內(nèi)地板等結(jié)構(gòu)的振動評價點(一般選體感振動最強烈的位置)。對于該系統(tǒng)進行振動測試有如下要求：(1)安裝吊耳接口狀態(tài)保持一致，如螺栓固定力矩要保持統(tǒng)一；(2)振動測點位置和順序與臺架振動測點位置和順序一致。除以上要求外，兩個系統(tǒng)有源設(shè)備的運行工況也要保持一致。圖2和圖3中的兩個系統(tǒng)在時間和空間上都是不連續(xù)的，假設(shè)兩個系統(tǒng)對振動傳遞來說是線性的，則兩個系統(tǒng)振動傳遞過程可分別用圖4和圖5進行表示：圖4、圖5中X1(s)、Y1(s)n、Y2(s)n、Y3(s)n分別是信號X1(t)、Y1(t)n、Y2(t)n、Y3(t)n經(jīng)拉氏變換后得到，G1(s)n、G2(s)n、G3(s)n分別是輸入信號X1(s)到輸出信號Y1(s)n、輸入信號X1(s)到輸出信號Y2(s)n、輸入信號Y2(s)n到輸出信號Y3(s)n的振動傳遞函數(shù)。對相關(guān)公式做以下推導(dǎo)：G1(s)n=Y1(s)nX1(s),G2(s)n=Y2(s)nX1(s)]]>根據(jù)上面公式可得：令：即可認為G'(s)n為各通道信號從測試臺架安裝接口到車體安裝接口的傳遞函數(shù)。由于兩個系統(tǒng)在時間和空間上不連續(xù)，可以引入一個虛擬系統(tǒng)來將兩個系統(tǒng)近似連續(xù)化，G'(s)n為這個虛擬系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。這樣從有源設(shè)備車間或?qū)嶒炇遗_架測試到裝車測試就構(gòu)成了一套連續(xù)的系統(tǒng)(如圖6所示)。通過測試或仿真得到該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，就可以利用車間或試驗室測試數(shù)據(jù)完成有源設(shè)備振動對動車、地鐵車體內(nèi)部地板等結(jié)構(gòu)影響的近似評估。本實施例中，在步驟S01中，傳遞函數(shù)G'(s)n和G3(s)n的獲得主要有三個途徑：1、樣品測試獲得；2、通過以往類似安裝型式與車體結(jié)構(gòu)的測試數(shù)據(jù)得到；3、仿真計算得到。本實施例中，在步驟S04中，采用格拉布斯法剔除振動評價值樣本中的異常值，再取平均值。在步驟S02中，Y1(t)n通過拉氏變換得到輸入信號Y1(s)n。在步驟S03中，Y3(s)n通過拉氏逆變換得到Y(jié)3(t)n，并通過有效值計算得到振動評價值樣本本實施例中，動車、地鐵上大部分有源設(shè)備產(chǎn)生的振動表現(xiàn)出比較穩(wěn)定的頻域特征，如變壓器由于磁致伸縮效應(yīng)其振動頻率通常為電源頻率的倍數(shù)(如50Hz、100Hz、200Hz等)、風(fēng)機和電機引起的振動頻率一般與轉(zhuǎn)速強相關(guān)。而動車、地鐵車體內(nèi)部地板等結(jié)構(gòu)受有源設(shè)備激發(fā)產(chǎn)生的振動主要表現(xiàn)出幾個特征：(1)頻率比較穩(wěn)定，即為有源設(shè)備的特征頻率；(2)振動主要集中在低頻(400Hz以內(nèi))，且人體對振動敏感頻率也是低頻。因此，對有源設(shè)備振動影響的評估主要是針對其低頻區(qū)域的某一個或兩個特征頻率，如變壓器的100Hz，風(fēng)機、電機的第1階轉(zhuǎn)頻或葉片通過頻率等。當(dāng)評估內(nèi)容主要關(guān)注車體地板等結(jié)構(gòu)一個或兩個頻率(如100Hz)下的振動值時，評估方法流程中的傳遞函數(shù)可只計算該頻率下的值，相關(guān)評估流程和計算方法可進行相應(yīng)簡化。下面以一具體實施例進行說明：現(xiàn)場試驗測試表明，某有源設(shè)備振動對地鐵地板影響主要表現(xiàn)在100Hz，因此，為簡化計算，可只評估100Hz的振動大小。第一步：獲取系統(tǒng)傳遞函數(shù)。通過實測得到虛擬系統(tǒng)(測試臺架安裝到車體安裝)傳遞函數(shù)G'(s)n在100Hz的幅值如下表，共計12個信號通道：通道數(shù)123456789101112幅值0.7150.1223.4260.6640.071.1531.1320.080.8530.9030.1060.48通過實測得到系統(tǒng)(車體安裝接口到車內(nèi)地板等結(jié)構(gòu))的傳遞函數(shù)G3(s)n在100Hz的幅值如下表，共計12個通道：通道數(shù)123456789101112幅值13.1433.682.81234.23.2614.822.92.838.7916.43.152第二步：通過試驗獲取車間或?qū)嶒炇遗_架各接口12個通道的振動信號Y1(t)n。第三步：通過數(shù)學(xué)處理(如拉氏變換)得到計算傳遞函數(shù)所需的輸入信號Y1(s)n，如下表。通道數(shù)123456789101112幅值0.0250.040.0270.0260.0270.0070.0350.030.0080.0290.0180.071第四步：利用振動傳遞計算公式(1)，計算得到車內(nèi)地板各傳遞通道的振動輸出信號Y3(s)n，100Hz幅值如下表：通道數(shù)123456789101112幅值0.2390.1650.2580.2030.0650.0260.5880.0570.0220.2360.0320.107第四步：通過對各通道輸出信號Y3(s)n進行拉氏逆變換得到地板時域信號Y3(t)n，并計算100Hz處的有效值：通道數(shù)123456789101112有效值0.1690.1180.1820.1450.0470.0190.4160.040.0150.1670.0230.076第五步：對各通道有效值樣本進行統(tǒng)計處理，去除一些由于測試、裝配等誤差產(chǎn)生的不合理數(shù)據(jù)后取平均值，得到振動評價預(yù)估值Y3為0.12m/s2。因此，該有源設(shè)備振動達標(biāo)(具體評估方法可參照GB/T13441和測試經(jīng)驗進行，建議Y3(0-200Hz)小于0.3m/s2即為振動達標(biāo)。)。實測結(jié)果與該計算結(jié)果誤差約為7％，其評估結(jié)果較精準(zhǔn)。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3