基于逆问题的轮轨接触力识别研究
作者单位：西南交通大学牵引动力实验室
会议名称：《第十届动力学与控制学术会议》
会议日期：2016年
学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）]
关 键 词：逆问题 车辆动力学 病态问题 轮轨接触力 正则化方法
摘 要：逆问题属于机械结构动力学中的第二类逆问题,即根据结构系统响应,边界条件和结构系统模型来确定系统的输入。但是在绝大部分实际应用中,由于初始条件以及部分状态变量的未知性,逆识别问题是严重病态的,所以需要正则化方法将病态问题转化为良态问题进行处理。常见的正则化方法有,奇异值分解方法(SVD,Singular Value Decomposition),Tikhonov方法,数据滤波方法,现代信号处理技术(如小波变换方法)等等,通常还需要利用L曲线方法,或者广义交叉验证方法(GCV,Generalized Cross Validation)确定进行正则化参数,进而计算出激励力。在轨道车辆运行中,轨道机械子系统和车辆机械子系统之间连接的接触点之间产生的力为轮轨接触力,其与车辆运行的安全性和稳定性等指标密切相关,并且是估计车辆振动、钢轨磨损和车辆结构可靠性的基础。直接进行轮轨接触力的测量是非常困难的,需要基于逆问题识别原理和车辆动力学模型得到的加速度进行估计。利用冲击测试法得到车辆部件的加速度响应测量点和测试的冲击力点之间的传递函数,根据车辆运行期间的加速度响应,基于正则化方法识别出轮轨接触力。比较动力学仿真模型计算的和利用逆识别方法得到的接触力,并利用目标函数最小化方法进行误差估计。该方法可用于离线轮轨接触力的估计,也可以直接用于车轮和钢轨的健康监控系统。