车轮实测型面数据平滑处理方法.pdfVIP

第 33卷第 6期 振动、测试与诊断 Vo1．33No．6 2O13年 12月 Dec．2Ol3 JournalofVibration，Measurement Diagnosis 车轮实测型面数据平滑处理方法 陆正刚， 王恒亮， 张宝安 (同济大学铁道与城市轨道交通研究院 上海 ，201804) 摘要 通过现有车轮型面测量仪器获得的实测型面数据中包含大量锯齿形信号和部分奇异值 ，为提高车轮磨耗情况 分析的准确性，需对这些实测数据进行平滑处理。采用了基于二乘原理和卷积概念的3种不同平滑方法，包括平均 滑动法、样条滑动法和高斯尺度变换法。对 比了独立运用 3种方法对车轮实测型面数据平滑处理的结果，在此基础 上提 出了综合运用 3种方法对车轮实测型面按一定规则分段采用不同方法进行平滑处理，再将各段平滑曲线连接成 完整型面。结果表明，考虑 3种方法的优缺点，综合运用 3种方法分段处理车轮实测型面，能使平滑误差和误差的标 准差减至较小范围内，平滑速度较快，平滑效果较好，能满足车轮磨耗参数计算与运用状况了解的有关要求。 关键词 车轮型面 ；磨耗 ；平滑处理 ；平均 ；样条 ；高斯尺度 ；误差 中图分类号 TB22；U279．323；U266．2 斯尺度空间和离散小波变换先后对财务数据 (kuala 引 言 lumpurcompositeindex，简称 KLCI)和包含噪音的 脑电图(electroencephalogram，简称EEG)数据进行 随着武广、京沪 、京广等高速铁路 的相继开通 ， 平滑处理，得知采用高斯尺度空间获得的曲线平滑 时速约 300km／h的高速动车组已成为我国高速铁 结果比采用离散小波变换好 。文献 [4]提出了一种 路 网的重要载运工具 。轮轨磨耗是铁路运输高速化 有效的迭代算法来确定高斯滤波 的平滑参数 (如标 遇到的关键问题之一 ，跟踪车轮磨耗情况是研究车 准值)。笔者在总结相关文献提供的数据平滑处理 轮型面优化方法以改善车轮磨耗现状的基础 。在分 方法优缺点的基础上 ，利用 CRH380A 型某高速动 析车轮磨耗情况之前 ，需要对从动车组运用所收集 车组车轮实测型面数据 ，分别运用基于二乘原理和 来的车轮实测型面数据加以平滑处理 。探求一种适 卷积概念的不同方法并借助数值计算软件 ，比较它 合车轮型面外形的数据平滑处理方法是提高车轮磨 们的平滑误差与平滑耗时，分析得出了一种较适合 耗参数计算准确性 的前提。 车轮实测型面数据平滑处理的方法 。 目前 ，对于各种数据的平滑处理主要采用数值 分析方法 。文献E1]利用车轮磨耗预测模型得到的 1 车轮型面磨耗概述 车轮磨耗数据，对五点三次平滑法 、三次样条平滑法 和超光平滑法进行对比研究 ，结果表明：超光平滑法 为保持车轮在轨道上正常运行 、轮对 自动对中 能在有效抑制噪声 的同时 ，较好地保持数据 的细节 及顺利通过曲线和道岔，铁道车辆用车轮型面设计 信息；将三次样条平滑法与超光平滑法相结合 ，既能 成特殊外形 ，包括轮缘和踏面两部分 ]。CRH380A 保证曲线足够光滑 ，又能防止数据失真现象 。文 型高速动车组车轮采用标准 LMA型面外形 ，如图1 献[2]对多个精度不同的传感器观测数据采用了加 中虚线所示。列车运行一定里程后 ，车轮型面会出 权平均法