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磁悬浮列车运行平稳性研究

李万磊 陈天星 胡瑞霞 李响

李万磊, 陈天星, 胡瑞霞, 李响. 磁悬浮列车运行平稳性研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(5): 677-683. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180238
引用本文: 李万磊, 陈天星, 胡瑞霞, 李响. 磁悬浮列车运行平稳性研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(5): 677-683. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180238
Li Wanlei, Chen Tianxing, Hu Ruixia, Li Xiang. Study on Running Stability of Maglev Train[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(5): 677-683. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180238
Citation: Li Wanlei, Chen Tianxing, Hu Ruixia, Li Xiang. Study on Running Stability of Maglev Train[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(5): 677-683. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180238

磁悬浮列车运行平稳性研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180238
基金项目: 

四川省科技支撑计划项目 2016GZ0194

甘肃省科技计划项目 17JR5RA098

甘肃省教育厅高等学校科研项目 2018A-024

详细信息
    作者简介:

    李万磊(1995-), 硕士研究生, 研究方向为机械设计及其理论, 18583798906@163.com

    通讯作者:

    陈天星, 副教授, 硕士生导师, 313530701@qq.com

  • 中图分类号: TH113.1

Study on Running Stability of Maglev Train

  • 摘要: 中低速磁浮列车信号特征提取是磁浮列车安全可靠运行与故障诊断的关键技术之一。针对磁浮列车快变信号特征的特点,利用傅里叶变换(FFT)和短时傅里叶变换(STFT)方法对信号进行分析。该方法不仅可以从时域分析列车运行时的振动信号,而且能从频域分析列车运行特征,同时能够有效的得到信号的瞬时特征,提升了磁浮列车非平稳信号的提取能力,从而可以监测列车运行的实时状态,可以保证列车运行的安全性和可靠性。通过磁浮列车在轨道上运行的试验,得到了列车实时振动信号;分别在2 s(列车过道岔)、4 s(悬浮工况)、6 s(加速工况)和8 s(制动工况)利用FFT和STFT对车体振动进行分析,分析结果表明:列车的振动、频率成分与列车的运行速度成正相关;列车在运行过程中,列车在横向和垂向上的平稳性一直处于等级优。
  • 图  1  车体加速度安装位置图

    图  2  磁悬浮列车的振动测试系统示意图

    图  3  车体振动时域波形

    图  4  车体振动最大值

    图  5  车体振动有效值

    图  6  车体横向FFT

    图  7  车体纵向FFT

    图  8  车体垂向FFT

    图  9  车体横向250 Hz以下STFT图

    图  10  车体纵向250 Hz以下STFT图

    图  11  车体垂向250 Hz以下STFT图

    图  12  列车横向平稳性变化

    图  13  列车垂向平稳性变化

    表  1  频率修正系数

    垂向振动 横向振动
    0.5~5.9 Hz F(f)=0.325f 2 0.55~4 Hz F(f)=0.8f 2
    5.9~20 Hz F(f)=400/f 2 5.4~26 Hz F(f)=650/f 2
    20 Hz以上 F(f)=1 >26 Hz F(f)=1
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    表  2  列车运行平稳性等级

    平稳性等级 评定 平稳性指标
    1级 2.5
    2级 良好 2.5~2.75
    3级 合格 2.75~3.0
    下载: 导出CSV
  • [1] 胥伟.高温超导EMS磁浮系统的研究与实现[D].成都: 西南交通大学, 2007 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y1131346

    Xu W. Study and realisation of HTS EMS system[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2007(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y1131346
    [2] 张永焘.中低速磁浮列车状态综合监测及轨道不平顺预测的研究[D].长沙: 国防科学技术大学, 2008 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-90002-2009213393.htm

    Zhang Y T. Research on state comprehensive monitoring and rail track irregularity prediction of low speed maglev train[D]. Changsha: National University of Defense Technology, 2008(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-90002-2009213393.htm
    [3] 黎松奇.EMS磁浮列车悬浮系统振动机理及抑制方法研究[D].成都: 西南交通大学, 2016

    Li S Q. EMS maglev vehicles vibration mechanism and suppression method[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2016(in Chinese)
    [4] 姜博龙, 刘维宁, 马蒙, 等.中低速磁浮快线产生地表振动的现场测试分析[J].振动与冲击, 2017, 36(18):202-206 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zdycj201718030

    Jiang B L, Liu W N, Ma M, et al. In-situ tests and analysis on the ground vibration induced by low-medium speed maglev trains[J]. Journal of Vibration and Shock, 2017, 36(18):202-206(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zdycj201718030
    [5] 梁鑫.磁浮列车车轨耦合振动分析及试验研究[D].成都: 西南交通大学, 2015 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10613-1015348516.htm

    Liang X. Study on maglev vehicle/guideway coupled vibration and experiment on test rig for a levitation stock[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2015(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10613-1015348516.htm
    [6] 金攀, 雷景生.基于快速傅里叶变换和db小波变换的谐波检测[J].上海电力学院学报, 2017, 33(4):337-340, 356 doi: 10.3969/j.issn.1006-4729.2017.04.006

    Jin P, Lei J S. Harmonic detection based on FFT and db wavelet transform[J]. Journal of Shanghai University of Electric Power, 2017, 33(4):337-340, 356(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1006-4729.2017.04.006
    [7] 肖瑛, 冯长建.组合窗函数的短时傅里叶变换时频表示方法[J].探测与控制学报, 2010, 32(3):43-47 doi: 10.3969/j.issn.1008-1194.2010.03.011

    Xiao Y, Feng C J. A time-frequency representation method of STFT with combining window functions[J]. Journal of Detection & Control, 2010, 32(3):43-47(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1008-1194.2010.03.011
    [8] 杨旭霞, 张毅, 张鹏.基于FFT分析振动信号的机械故障诊断[J].山西电子技术, 2015, (2):6-7 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/sxdzjs201502002

    Yang X X, Zhang Y, Zhang P. The mechanical fault diagnosis of vibration signal based on FFT analysis[J]. Shanxi Electronic Technology, 2015, (2):6-7(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/sxdzjs201502002
    [9] 李治学.基于FFT的信号分析与立管涡激振动特征研究[D].浙江舟山: 浙江海洋学院, 2015 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10340-1015302088.htm

    Li Z X. Study on signal analysis and vortex-induced vibration characteristics of vertical tube based on FFT[D]. Zhejiang Zhoushan: Zhejiang Ocean University, 2015(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10340-1015302088.htm
    [10] 盛晓伟, 房小艳, 徐洋, 等.基于短时傅里叶变换的复合磨床振动信号分析及特征提取[C]//中动会分与业会第十六届全国模态分析与试验学术会议论文集.天津: 中国振动工程学会模态分析与试验专业委员会, 2016: 6

    Sheng X W, Fang X Y, Xu Y, et al. Vibration signal analysis and feature extraction based on short time Fourier transform (short time Fourier transform) the modal analysis and test of[C]//The 16th National Symposium on Modal Analysis and Testing. Tianjin: Modal Analysis and Test of the China Vibration Engineering Society, 2016: 6(in Chinese)
    [11] 裴强, 郭少霞, 崔迪.STFT变换在高层框架结构地震损伤程度识别中的应用[J].地震研究, 2017, 40(2):264-270 doi: 10.3969/j.issn.1000-0666.2017.02.013

    Pei Q, Guo S X, Cui D. Application of STFT in high-rise frame structural damage degree detection under earthquake[J]. Journal of Seismological Research, 2017, 40(2):264-270(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-0666.2017.02.013
    [12] Gao Y, Ku M, Qian T, et al. FFT formulations of adaptive Fourier decomposition[J]. Journal of Computational and Applied Mathematics, 2017, 324:204-215 doi: 10.1016/j.cam.2017.04.029
    [13] Shaik B S, Naganjaneyulu G V S S K R, Chandrasheker T, et al. A method for QRS delineation based on STFT using adaptive threshold[J]. Procedia Computer Science, 2015, 54:646-653 doi: 10.1016/j.procs.2015.06.075
    [14] 张书勇, 马平, 田沛, 等.基于Matlab的列车加速度信号处理[J].仪器仪表用户, 2006, 13(3):65-66 doi: 10.3969/j.issn.1671-1041.2006.03.036

    Zhang S Y, Ma P, Tian P, et al. Train acceleration signal processing based on Matlab[J]. Instrumentation Customer, 2006, 13(3):65-66(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1671-1041.2006.03.036
    [15] 国家标准局.GB 5599-1985铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范[S].铁道部标准所, 2004

    NBS. GB 5599-1985 Railway vehicles: specification for evaluation the dynamic performance and accreditation test[S]. Ministry of Railways Standards Institute, 2004(in Chinese)
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  • 收稿日期:  2018-06-21
  • 刊出日期:  2019-05-05

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