1.一种铁道车辆转向架疲劳载荷系数评价方法,用于对铁道车辆转向架构架主体垂向疲劳载荷的标准浮沉系数β和标准侧滚系数α进行评价,其特征在于,包括:
获取铁道车辆转向架构架主体垂向疲劳载荷的实测随机浮沉系数时域数据和实测随机侧滚系数时域数据,所述实测随机浮沉系数时域数据反映实测随机浮沉系数β’随时间变化情况,所述实测随机侧滚系数时域数据反映实测随机侧滚系数α’随时间变化情况,所述实测随机浮沉系数β’=(A1(z)+A2(z))/2,所述实测随机侧滚系数α’=(A1(z)‑A2(z))/2,其中,A1(z)和A2(z)分别为车体枕梁空气弹簧左、右侧加速度传感器采集得到的垂向加速度,所述垂向加速度的单位为g,g=9.8m/s^2;
对所述实测随机浮沉系数时域数据和所述实测随机侧滚系数时域数据进行低通滤波,所述低通滤波以滤除所述实测随机浮沉系数时域数据中由车体局部弹性振动导致的垂向加速度对应的实测随机浮沉系数β’以及所述实测随机侧滚系数时域数据中由车体局部弹性振动导致的垂向加速度对应的实测随机侧滚系数α’,并以保留所述实测随机浮沉系数时域数据中由车体刚度加速度对应的实测随机浮沉系数β’以及所述实测随机侧滚系数时域数据中由车体刚度加速度对应的实测随机侧滚系数α’为目的;
通过雨流计数法对低通滤波后的实测随机浮沉系数时域数据和实测随机侧滚系数时域数据进行统计分析,然后分别得到实际浮沉系数分级载荷谱和实际侧滚系数分级载荷谱,所述实际浮沉系数分级载荷谱用于反映实际浮沉系数幅值与各级循环次数对应关系,所述实际侧滚系数分级载荷谱用于反映实际侧滚系数幅值与各级循环次数对应关系;
利用所述实际浮沉系数分级载荷谱和所述实际侧滚系数分级载荷谱并通过等损伤原理计算得到基于标准载荷谱形状的实际浮沉等效载荷系数和实际侧滚等效载荷系数;
将所述实际浮沉等效载荷系数与所述标准浮沉系数β进行对比,根据所述标准浮沉系数β与所述实际浮沉等效载荷系数的比值对所述标准浮沉系数β进行评价,并且,将所述实际侧滚等效载荷系数与所述标准侧滚系数α进行对比,根据所述标准侧滚系数α与所述实际侧滚等效载荷系数的比值对所述标准侧滚系数α进行评价。
2.如权利要求1所述的铁道车辆转向架疲劳载荷系数评价方法,其特征在于:所述标准浮沉系数β为0.2,所述标准侧滚系数α为0.1;所述标准载荷谱为三阶段载荷谱,垂向载荷的总循环次数为1000万次,第一阶段为600万次,第二阶段载荷系数增大到1.2倍作用200万次,第三阶载荷系数增大到1.4倍作用200万次;所述利用所述实际浮沉系数分级载荷谱和所述实际侧滚系数分级载荷谱并通过等损伤原理计算得到基于标准载荷谱形状的实际浮沉等效载荷系数和实际侧滚等效载荷系数包含:将所述实际浮沉系数分级载荷谱相关数据和所述实际侧滚系数分级载荷谱相关数据分别代入公式∆Feq={[Lt/(fdL1(N1+N2(1.2)^m+N3(1.4)^m))]∑(ni∆Fi^m)}^(1⁄m)计算得到浮沉等效载荷系数和侧滚等效载荷系数,其中,Lt为安全运行公里数且具体取1500万公里,L1为所述实际浮沉系数分级载荷谱或所述实际7
侧滚系数分级载荷谱公里数,N为等效载荷循环次数1×10 ,∆Fi^m为所述实际浮沉系数分级载荷谱中各级实际浮沉系数幅值或所述实际侧滚系数分级载荷谱中各级实际侧滚系数幅值,ni为所述实际浮沉系数分级载荷谱中各级循环次数或所述实际侧滚系数分级载荷谱中各级循环次数,fd为损伤系数且对应焊接结构母材及焊缝分别取1、0.5、0.3,m为S‑N曲线参数且焊缝取3、母材取5,计算浮沉等效载荷系数时N1、N2和N3分别取600万次、200万次和
200万次,计算侧滚等效载荷系数时N1、N2和N3分别取30万次、10万次和10万次。
3.如权利要求1所述的铁道车辆转向架疲劳载荷系数评价方法,其特征在于:所述对所述实测随机浮沉系数时域数据和所述实测随机侧滚系数时域数据进行低通滤波包含:将所述实测随机浮沉系数时域数据和所述实测随机侧滚系数时域数据中频率大于3Hz的数据滤除。
4.如权利要求1所述的铁道车辆转向架疲劳载荷系数评价方法,其特征在于:还包括对所述标准浮沉系数β和所述标准侧滚系数α的可信度进行预测,所述对所述标准浮沉系数β和所述标准侧滚系数α的可信度进行预测包含:通过雨流计数法对低通滤波后的实测随机浮沉系数时域数据和实测随机侧滚系数时域数据进行统计分析,然后分别得到实测随机浮沉系数分布概率密度函数和实测随机侧滚系数分布概率密度函数,再通过所述实测随机浮沉系数分布概率密度函数和所述实测随机侧滚系数分布概率密度函数得到浮沉系数经验分布累计概率函数和侧滚系数经验分布累计概率函数,最后通过所述浮沉系数经验分布累计概率函数和所述侧滚系数经验分布累计概率函数分别预测所述标准浮沉系数β和所述标准侧滚系数α的可信度。
5.如权利要求1‑4中任意一项权利要求所述的铁道车辆转向架疲劳载荷系数评价方法,其特征在于:若所述标准浮沉系数β与所述实际浮沉等效载荷系数的比值低于设定阈值和/或所述标准侧滚系数α与所述实际侧滚等效载荷系数的比值低于设定阈值,则给出提高所述标准浮沉系数β和/或所述标准侧滚系数α的修改建议。
6.如权利要求5所述的铁道车辆转向架疲劳载荷系数评价方法,其特征在于:所述修改建议具体为将标准侧滚系数α调整为0.15。
7.如权利要求1‑4中任意一项权利要求所述的铁道车辆转向架疲劳载荷系数评价方法,其特征在于:选取多条不同铁道线路,分别获取所述多条不同铁道线路中各铁道线路上运行的铁道车辆转向架构架主体垂向疲劳载荷的实测随机浮沉系数时域数据和实测随机侧滚系数时域数据,并计算得到所述多条不同铁道线路中各铁道线路一一对应的实际浮沉等效载荷系数和实际侧滚等效载荷系数,将所述标准浮沉系数β与所述多条不同铁道线路中各铁道线路一一对应的实际浮沉等效载荷系数中的最大值的比值定义为浮沉系数安全裕度,将所述标准侧滚系数α与所述多条不同铁道线路中各铁道线路一一对应的实际侧滚等效载荷系数中的最大值的比值定义为侧滚系数安全裕度,通过浮沉系数安全裕度对所述标准浮沉系数β进行评价,通过侧滚系数安全裕度对所述标准侧滚系数α进行评价。
8.如权利要求1‑4中任意一项权利要求所述的铁道车辆转向架疲劳载荷系数评价方法,其特征在于:选取多条不同铁道线路,分别获取所述多条不同铁道线路中各铁道线路上运行的处于新轮状态和处于磨耗轮状态的铁道车辆转向架构架主体垂向疲劳载荷的实测随机浮沉系数时域数据和实测随机侧滚系数时域数据,并计算得到所述多条不同铁道线路中各铁道线路所述新轮状态和所述磨耗轮状态一一对应的实际浮沉等效载荷系数和实际侧滚等效载荷系数,将所述标准浮沉系数β与所述多条不同铁道线路中各铁道线路所述新轮状态和所述磨耗轮状态一一对应的实际浮沉等效载荷系数中的最大值的比值定义为浮沉系数安全裕度,将所述标准侧滚系数α与所述多条不同铁道线路中各铁道线路所述新轮状态和所述磨耗轮状态一一对应的实际侧滚等效载荷系数中的最大值的比值定义为侧滚系数安全裕度,通过浮沉系数安全裕度对所述标准浮沉系数β进行评价,通过侧滚系数安全裕度对所述标准侧滚系数α进行评价。