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一种基于运动病诱发率的铁路线路设计方法  
 【申请号】  CN201711060794.0  【申请日】  2017-11-02
 【公开号】  CN107832518A  【公开日】  2018-03-23
 【申请人】  北京交通大学  【地址】  100044 北京市海淀区西直门外上园村3号
 【共同申请人】  
 【发明人】  时瑾;王英杰;徐平;陆晨旭;高雅
 【国际申请】    【国际公布】  
 【进入国家日期】  
 【专利代理机构】  北京卫平智业专利代理事务所(普通合伙) 11392  【代理人】  谢建玲;郝亮
 【分案原申请号】  
 【国省代码】  11
 【摘要】  本发明公开一种基于运动病诱发率的铁路线路设计方法。在铁路线路设计中线形所引起的振动低频量及其时间累积对乘客乘坐舒适性影响显著,是评价线路设计质量的重要指标之一。为有效指导线路设计,本方法结合车线系统动力学仿真手段,引入ISO2631、ISO8041、BS#EN12299等国际标准中垂向计权曲线和缓和曲线舒适度指标,提出一种基于运动病诱发率的计算方法,并以该方法计算的运动病诱发率指标对线路设计方案进行评估优化,通过调整线路线形特征参数、线路总长度、轨道激励、曲线所占比例及小半径曲线比例等措施来提高乘客乘坐舒适性。本方法能弥补传统线路设计方法的缺陷,客观反映低频振动及其时间累积因素对乘客乘坐舒适性的影响,从而实现对线路设计方案的评估和优化。
 【主权项】  一种基于运动病诱发率的铁路线路设计方法,包括铁路线路线形特征参数和线路整体方案,所述铁路线路线形特征参数包括平面直线、圆曲线和缓和曲线以及纵断面坡段和竖曲线等,线路整体方案则由众多线路线形特征参数连续组合而成,所述线路方案采用以下方法设计;A.线路线形初步设计方案由平面直线、圆曲线、缓和曲线及纵断面坡段、竖曲线等连续组合而成,根据车辆参数、轨道等线下结构参数及直线、圆曲线、缓和曲线等线形特征参数,建立车辆—线路系统动力分析模型,在考虑轨道不平顺的前提下,针对线路初步设计方案(包括直线、圆曲线、缓和曲线等线形特征参数),计算列车在运行过程中的系统动力响应;B.根据系统动力响应计算整体线路设计方案的运动病诱发率。B#1.采集步骤A实测或者模拟计算得到的车辆驶入缓和曲线时的车体横向加速度、车体横向冲击(横向加速度的导数)和车体侧滚角速度,而后对以上数据按ISO2631和ISO8041标准作低通滤波、滑动窗处理,并计算出每个缓和曲线段的车体横向加速度最大绝对值、车体横向冲击的最大绝对值及车体侧滚角速度最大绝对值;根据公式(1)计算线路方案中各段曲线对应的缓和曲线舒适性指标PCT。其中缓和曲线舒适性指标PCT表达为:式中,——车体横向加速度最大绝对值,取列车进入缓和曲线到出缓和曲线1.6s时间段内最大值;——车体横向冲击最大绝对值,取列车进入缓和曲线前1.0s到列车通过缓和曲线时间段内最大绝对值;——车体侧滚角速度最大绝对值,取列车进入缓和曲线到离开缓和曲线时间段内最大绝对值;A#E为系数,根据站姿或坐姿取值。B#2.根据步骤B#1计算每段曲线的缓和曲线舒适性PCT,以这些PCT值作为每段曲线矩形脉冲峰值,以直缓点为脉冲起点,每个矩形脉冲持续一定时间Δt,这样就形成了时间序列脉冲信号PCT(t);采用ISO2631中垂向计权曲线Wf进行滤波,形成感知冲突c(t),再通过Hill函数的处理形成运动病感知的时域指标瞬时干扰h(t)。其中Hill函数表达式为:<mrow><mi>h</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo> =</mo><mfrac><msup><mrow><mo>&lsqb;</mo><mi>c</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mi>b</mi><mo>&rsqb;</mo></mrow><mi>n</mi></msup><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msup><mrow><mo>&lsqb;</mo><mi>c</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mi>b</mi><mo>&rsqb;</mo></mrow><mi>n</mi></msup></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>式中,b、n为函数计算参数。最后,通过时间累积函数将瞬时干扰h(t)累积计算运动病诱发率MSI,且MSI不能超过100%。瞬时干扰通过累积函数计算运动病诱发率表达式为:<mrow><mi>M</mi><mi>S</mi><mi>I</mi><mo> =</mo><mfrac><mi>P</mi><msup><mrow><mo>(</mo><mi>&mu;</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>s</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><mi>h</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>式中:P——在给定环境条件下晕车人群所占的最大百分比;μ、s为累积函数计算参数。C.根据运动病诱发率对线路整体设计方案进行评估与优化。C#1.根据步骤B计算的运动病诱发率MSI的大小及规律,对线路初步设计方案中的单个线形特征参数进行调整,综合选取运动病诱发率较低的线形特征参数进行匹配。C#2.以降低运动病诱发率、提高乘客乘坐舒适性为目的,根据步骤B计算的运动病诱发率对线路设计方案进行评估与优化,调整线路总长度、轨道激励、曲线所占比例及小半径曲线的比例等,重复步骤B,比较调整后的线路整体方案与原线路设计方案的运动病诱发率,如此反复调整比较,取得满意的线路设计方案。
 【页数】  10
 【主分类号】  G06F17/50
 【专利分类号】  G06F17/50;E01C1/00
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