磁浮轨检车振动与其对轨道几何参数测量的影响

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1、上海交通大学博士学位论文摘要磁浮轨检车振动及其对轨道几何参数测量的影响摘要高速磁浮交通系统是当今地两交通中最先进、最快捷的交通工具。为满足磁浮列车运行安全性的要求，其轨道必须保证良好的状况。本文研究的磁浮轨道自动检测车(简称轨检车)是用来定期对磁浮轨道滑行面、导向面和定子面的几何参数进行测量，为磁浮列车的顺利运营提供安全保障。在测量过程中由于受到磁浮轨道不平度的激励，轨检车会产生振动，势必极大地影响车载测量系统的精度。因此，开展对测量方法特点的研究、车辆振动对测量精度影响的研究以及如何提高测量精度的研究具有重要的学术和工程价值

2、。本文基于小运动假定并根据牛顿第二定律，在把各轮胎简化成刚度与阻尼组合的基础上采用车体坐标系建立了具有5个自由度的轨检车的线性振动模型。该数学模型计及车体的横向振动、垂向振动、横摆、俯仰及侧滚运动。由于磁浮轨道滑行面和导向面加工制造和材质都一样，因此认为滑行面和导向面的垂向路面随机不平度输入的统计特性是一样的，并采用滤波自噪声作为轨道路面时域随机不平度输入模型。根据建立的轨检车振动模型，文中研究了在轨道滑行面帮导向面的确定性输入以及随机不平度输入下的轨检车在不同轨道运行时的时域特性，并计算了相应测点的功率谱密度。研究表明，磁浮

3、轨检车在以10km座车速运行时，测点横向振动位移不超过±5mm，垂淘振动位移不超过±20mm，车辆角度变化不超过O。160，振动频率主要分布在5Hz以下，这为确定磁浮轨道几何参数的测量方法、传感器的选型以及研究轨检上海交通大学博士学位论文摘要车的振动对传感器测量精度的影响奠定了基础。根据轨检车的振动、磁浮轨道的物理特性及其几何参数的定义，确定了激光三角测距法为基本的测量方法，讨论了影响激光三角测距法测量精度的因素，研究了振动过程中测量原理和由于振动造成的测量误差，并根据轨检车的振动情况确定了相应的激光三角位移传感器。由于磁浮轨

4、检车实际运行过程中产生振动，使得激光三角测距法从初始的直射式变成斜射式。从纯几何角度分析，这一改变对激光三角位移传感器造成的测量误差很小，但从物理角度分析实际误差比较大。由于激光三角位移传感器本身振动时测量位移还没有具体应用，无法计算振动造成的误差量，因此本文首先设计了垂直振动台架实验来得到垂直振动状态下激光三角位移传感器的测量精度。在此基础上，设计了模拟轨检车以lOkm／h车速运行时的实际振动情况的台架实验来研究角振动对激光三角位移传感器测量精度的影响，发现角振动会对激光三角位移传感器带来很大的测量误差。根据轨检车振动的随机

5、性以及因角振动而带来的测量误差的随机性，采用了误差平均法来减d,N量误差，实验结果表明这一方法能提高测量精度，满足规定的测量要求，可应用于轨检车实车测量。关键词：磁浮轨道轨检车振动三角测距法测量误差上海交通大学博士学位论文ABSTRAcTVIBRATION0FMAGLEVTRACKINSPECTIONVEHICLEANDITSINFLUENCEONMEASUREMENTOFTRACKGEOMETRYPARAMETERSABSTRACTNowadays，highspeedmaglevtransportationsystem(e．

6、g．ShanghaiMaglevTransrapid)isthemostadvancedandfastesttraininthegroundvehicles，tracksofwhichmustbeindeedguaranteedtokeepnormalconditionsingeometricaltolerancesforsafetyofthemaglevtraininoperation．Thedevelopmentofthetrackinspectionvehicleisintendedtocarryoutautomatic

7、measurementofgeometricaldimensionsofthemaglevtracksurfacesforthepurposeofsafetyoperationofthemaglevtrains．Vibrationsofthetrackinspectionvehiclearethusexcitedbytheslidingandguidingsurfacesirregularitiesofthemaglevtrack,howtomeasurethegeometricaldimensionsandhowmuchef

8、fectofthevibrationonmeasurementaccuracyareworthyofresearch．Bycertainassumptions，tirescallbesimplifiedtobeacombinationofstiffnessanddamping