1.一种铁道车辆轮轨之间作用力的间接测量方法,包括以下步骤:
A、振动信号测试:由安装在轮对(1)的轴箱(2)上的三向加速度传感器(3),在线测量轴箱(2)的横向加速度、垂向加速度和纵向加速度;安装在轴箱(2)和车体(4)之间左侧或右侧的横向位移传感器(5)、左侧的左侧垂向位移传感器(6)、右侧的右侧垂向位移传感器(7),分别在线测量一系弹簧(8)的横向位移、左侧垂向位移、右侧垂向位移;安装在轴箱(2)转臂(9)外侧的外侧应变片(10)、内侧的内侧应变片(11)分别在线测量轴箱转臂(9)的外侧应变和内侧应变;
B、振动信号的数字化:将A步测得的轴箱(2)的横向加速度、垂向加速度,一系弹簧(8)的横向位移、左侧垂向位移、右侧垂向位移,轴箱转臂(9)的外侧应变和内侧应变均通过信号调理器放大、滤波后,再由数据采集卡分别转换为数字化的:轴箱的横向加速度ay、垂向加速度az,一系弹簧(8)的横向位移dy、左侧垂向位移dz1、右侧垂向位移dz2,轴箱转臂(9)的外侧应变ε1和内侧应变ε2;
C、轮轴横向力的计算:数据处理器根据B步测得的数字化的轴箱(2)的横向加速度ay、一系弹簧(8)的横向位移dy、轴箱转臂(9)的外侧应变ε1和内侧应变ε2,对轮对的横向受力而言,轮对和轴箱连为一体,根据牛顿力学定律可得出轮对的横向力平衡方程:mway+2kydy+kε·(ε1-ε2)-H=0
即:H=mway+2kydy+kε·(ε1-ε2)
其中,H为轮轴横向力,mw为轮对质量,ky为一系弹簧横向刚度,kε为轴箱转臂横向力和轴箱应变关系的标定系数,由试验获得;
D、轮轨垂向力的计算:数据处理器根据B步测得的数字化的轴箱垂向加速度az、一系弹簧(8)的左侧垂向位移dz1、右侧垂向位移dz2和C步算出的轮轴横向力H,分别计算出轮对的左侧轮轨垂向力P1和右侧轮轨垂向力P2:P1=mwaz/2+(kzdz1+czd′z1)·(ls/2+lc/2)/lc-(kzdz2+czd′z2)·(ls/2-lc/2)/lc+mwg/2-H·r0/lcP2=mwaz/2+(kzdz2+czd′z2)·(ls/2+lc/2)/lc-(kzdz1+czd′z1)·(ls/2-lc/2)/lc+mwg/2+H·r0/lc其中:kz为一系弹簧的垂向刚度,cz为一系垂向减振器的阻尼,d′z1、d′z2分别为轮对与车体(4)在左侧、右侧的垂向相对速度,为测得的一系弹簧(8)的左侧垂向位移dz1、右侧垂向位移dz2的一阶微分,ls为轮对左侧一系弹簧与轮对右侧一系弹簧的横向距离,lc为轮对左侧轮轨接触点和右侧轮轨接触点间的横向距离,g为重力加速度,r0为轮对的车轮半径。