中国公路和京沪铁路运输、欧洲和日本实际采集随机振动功率谱密度曲线及数据
中国路谱数据采集与分析说明
中国路谱数据采集与分析说明1 采集设备路谱采集与分析的设备采用Lansmont公司的Saver3X90记录仪及配套软件，该仪器是目前世界上技术领先的物流环境监测设备，能够自动记录物流环境中的振动、冲击、跌落、温湿度等各种危害因素，在全世界范围的研究机构和企业中应用较广。
Saver3X90记录仪技术参数如下：序号项目性能1 外形尺寸/mm 95x74x432 重量/g 4773 A/D解析度16位数据传送4 仪器噪音范围80dB5 信号采样率50到5000采样／秒／通道6 触发信号触发或时间触发7 内存容量128MB8 内存类型闪存(非易失性)9 数据保存储电池电量耗光前存储10 数据存储时间在电池用完之前可以持续保持数据11 接口USB1.1ODU7针连接接口12 数据采样率400KB/秒13 三轴向加速度传感器最大量程5,10,20,50,100,和200g14 温度传感器测量范围:-40ºFto+140ºF(-40ºCto+60ºC)15 湿度传感器5%to95%RH,非固态16 滤波频率10,2025,50,100,200,250和500Hz17 最大记录时间使用锂电池最长时间为90天使用镍氢电池最长时间为45天18 电源：两块9伏的锂电池或镍氢电池表1 Saver3X90技术参数采集数据前，将设定好参数的Saver3X90仪器用安装杆固定在汽车后轴车架上，如图1所示。
当车辆启动行驶，仪器就开始从空间三轴向全程记录行车途中卡车运行方向、垂直地面方向和水平方向的振动信号。
仪器采集参数设置如图2.图1 采集设备及安装图2 Saver采集参数设置2采集方案中国幅员广阔，各个地区各个等级的道路质量水平参差不齐，ISTA的“中国PSD项目”将中国运输环境按地理位置分为东部、中部、西部3个区域。
为了保证采集的数据具有中国地区公路运输环境的代表性，本次路谱采集以真实性和全面性作为实践原则。
基于功率谱密度工程车辆驾驶室随机振动分析
基于功率谱密度工程车辆驾驶室随机振动分析彭俊;介石磊【摘要】路面随机振动激励对驾驶室结构具有一定的疲劳破坏作用,对驾驶室进行随机振动分析,可以分析随机振动载荷对驾驶室结构的影响.根据驾驶室受到的随机振动冲击情况,基于ANSYS驾驶室有限元模型,获得驾驶室的固有振动模态;并根据工程车辆的实际运行状况,选取空载30km/h、空载40km/h、重载20km/h和重载30km/h等四个主要工况进行随机振动分析.通过对驾驶室结构的ANSYS动力学仿真分析发现,结构最大应力产生在空载40km/h工况下,位置发生在上顶板与上斜梁的连接处.以此结果作为疲劳分析的前提,根据Q235钢的S-N曲线和疲劳累积损伤理论,利用Steinberg三区间法对驾驶室结构进行疲劳强度分析,结果可知,驾驶室结构的累积疲劳损伤度远远小于1,说明驾驶室结构满足疲劳强度要求,为此类设计研究提供参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】4页(P120-123)【关键词】工程车辆;驾驶室;模态分析;随机振动;功率谱密度;模型【作者】彭俊;介石磊【作者单位】黄河交通学院汽车工程学院,河南焦作 454950;黄河交通学院汽车工程学院,河南焦作 454950【正文语种】中文【中图分类】TH16;U469.21 引言工程车辆工作环境恶劣，在矿区行驶时，驾驶室受到来自地面的随机振动激励，这些随机振动对驾驶室的结构具有一定的疲劳破坏作用，对驾驶室进行随机振动分析[1]，可以分析随机振动载荷对驾驶室结构的影响，为驾驶室设计研究提供参考。
国内外学者驾驶室设计取得一定成果：文献[2]应用因子分析技术，根据统计规律对其内部结构进行设计分析；文献[3]结合人机工程理论，将驾驶员身体各部分与驾驶室相对位置采用数学方法进行描述，搭建系统的数学模型，采用杆状人体模型进行研究；文献[4]根据人机工程设计理论，对驾驶室操作面板及控制装置进行设计布置；文献[5]将除雪机械在视野死角与改进措施，对驾驶室座椅的空间位置设计，可满足90%以上驾驶员需要。
铁路轨道不平顺功率谱分析与数值模拟毕业设计答辩PPT
根据对比分析结果，提出针对性的改善措施和建议，为铁路轨道 维护和优化提供参考。
05
结论与展望
研究结论
1 2 3
结论一
通过功率谱分析，成功提取了轨道不平顺的主要 频率成分，为后续的数值模拟提供了基础数据。
结论二
数值模拟结果显示，轨道不平顺对列车运行平稳 性和安全性有显著影响，其中高频不平顺的影响 尤为突出。
期刊论文
学位论文
会议论文
THANKS
感谢观看
滤波处理
对轨道不平顺信号进行滤 波处理，以去除噪声和异 常值，提高分析精度。
轨道不平顺数据采集
数据采集设备
01
使用高精度的测量设备，如激光位移传感器、加速度计等，对
轨道不平顺数据进行采集。
数据预处理
02
对采集到的数据进行预处理，包括数据清理、格式转换等，以
便进行后续分析。
数据存储与传输
03
将采集到的数据存储在计算机中，并采用适当的数据传输方式，
VS
功率谱分析是研究随机过程功率随频 率变化的一种方法，广泛应用于信号 处理、振动分析等领域。在铁路轨道 不平顺研究中，功率谱分析可以用于 分析轨道不平顺的特性，如幅值、频 率等，为轨道结构的优化设计和车辆 动力学性能的改善提供理论支持。
研究目的和意义
研究目的
本毕业设计旨在通过功率谱分析和数值模拟方法，深入研究铁路轨道不平顺的 特性，分析其对车辆动力学性能的影响，为铁路轨道结构的优化设计和车辆动 力学性能的改善提供理论依据和实践指导。
结论三
本研究提出的数值模拟方法能够较为准确地模拟 轨道不平顺对列车运行的影响，为实际工程应用 提供了有益参考。
研究不足与展望
不足
振动路谱资料
PSD,power spectral densityASD,acceleration spectral densityASPD,acceleration power spectral density都是做随机振动中做路谱的数据，必须输入，每个客户不同，其提供的数据可以是PSD,或ASD,或ASPD我们的振动台是用的加速度记录也就是ASPD关系：ASPD=PSD=9.8*9.8ASD振动台在使用中经常运用的公式1、求推力（F）的公式F=（m0+m1+m2+ ……）A…………………………公式（1）式中：F—推力（激振力）（N）m0—振动台运动部分有效质量（kg）m1—辅助台面质量（kg）m2—试件（包括夹具、安装螺钉）质量（kg）A—试验加速度（m/s2）2、加速度（A）、速度（V）、位移（D）三个振动参数的互换运算公式2.1 A=ωv ……………………………………………………公式（2）式中：A—试验加速度（m/s2）V—试验速度（m/s）ω=2πf（角速度）其中f为试验频率（Hz）2.2 V=ωD×10-3 ………………………………………………公式（3）式中：V和ω与“2.1”中同义D—位移（mm0-p）单峰值2.3 A=ω2D×10-3 ………………………………………………公式（4）式中：A、D和ω与“2.1”，“2.2”中同义公式（4）亦可简化为：A=式中：A和D与“2.3”中同义，但A的单位为g1g=9.8m/s2所以：A≈,这时A的单位为m/s2定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式3.1 加速度与速度平滑交越点频率的计算公式fA-V= ………………………………………公式（5）式中：fA-V—加速度与速度平滑交越点频率（Hz）（A和V与前面同义）。
振动台在使用中经常运用的公式5.2随机振动加速度总均方根值的计算（1）利用升谱和降谱以及平直谱计算公式 PSD (g2/Hz)-6dB/octWb W W1A1为升谱A3为降谱A2为平直谱3dB/octA2A3A1fa fb f1 f2 f(Hz)功率谱密度曲线图（a）A2=W·△f=W×(f1-fb)…………………………………平直谱计算公式从振动控制软件的图表上能看出来为什么是9.8×9.8加速度均方值，单位为g2/Hz。
我国与日本高速铁路通过能力参数的比较研究
0 引言高速铁路通过能力是指在一定数量和类型动车组和一定行车组织方法条件下，高速铁路区段各种固定设备在单位时间内（通常1 h或一昼夜24 h）所能通过基准列车的最多列车数或对数。
高速铁路通过能力与列车运行图密切相关，列车追踪间隔时间是影响列车运行图的重要因素。
列车追踪间隔时间是在自动闭塞区段同一方向追踪运行的2列车的最小间隔时间。
由于高速铁路沿线车站、区间条件不同，列车追踪间隔时间可根据车站与区间的组合进一步细分为区间追踪、出发、到达、通过、到通和通到6种列车追踪间隔时间[1]。
国内学者针对高速铁路列车追踪间隔时间的计算方法进行了许多研究。
张岳松等[2]根据高速铁路设施设备和运输组织特性设计了高速铁路列车追踪间隔时间计算方法；魏方华等[3]利用计算机仿真技术对一次模式曲线列控方式下的追踪时间间隔及其对应模式曲线的生成进行模拟计算；田长海等[4]确定了列车追踪间隔计算公式中参数取值方法，并分析了相关的影响因素；杨宏图等[5]推导了区间列车追踪间隔时间公式，并归纳了其动态特性；汤杰等[6]着重分析了长大下坡对追踪间隔的影响。
这些文献从理论上定量分析了列车追踪间隔的影响因素，如何从实际应用角度分析高速铁路通过能力利用水平仍有待进一步研究。
以我国A、B两条客运量较大的高速铁路线路与日本东北新干线、东海道新干线的实际运行图为背景，分析运行图中各类列车追踪间隔时间，结合不同车站的咽喉长度、进站信号机至停车标距离，分组比较中日高速铁路列车追踪间隔时间分布和通过能力的利用水平。
我国与日本高速铁路通过能力参数的比较研究方琪根：中铁第四勘察设计院集团有限公司，教授级高级工程师，湖北 武汉，430063邢二平：中铁第四勘察设计院集团有限公司，高级工程师，湖北 武汉，430063李竹君：北京交通大学交通运输学院，博士研究生，北京，100044毛保华：北京交通大学交通运输学院，教授，北京，100044摘 要：以我国高速铁路线路A和B及日本高速铁路线路东北新干线和东海道新干线的实际运行图为基础，分析两国4线高速铁路通过能力参数，包括各区间分时段行车密度；分析列车追踪间隔时间总体分布，按种类和影响因素进行比较。
随机振动-试验人员必须了解的参数及设置
随机振动－试验人员必须了解的参数及设置江苏省电子信息产品质量监督检验研究院谢杰一．简述近年来，随机振动试验在我院所有振动试验中的比例越来越高，原因有三：1、科学进步，此类设备的软件大量普及，一般只需在原来的电磁振动台加上一套控制软件及配套设备就可实行。
2、企业随着国际标准的大量采用，许多振动试验都采用随机振动。
3、随机振动相对传统的正弦振动有着无法比拟的优点，它能模拟各种实际运输条件下可能遇到的振动情况，如模拟公路运输，模拟铁路运输，模拟海运运输等等。
本文主要介绍对于试验人员来说必须了解的随机振动参数及设置要求。
二．随机振动数据上图是某一随机振动试验后的试验数据，对于试验人员来说，必须了解其中的一些参数含义。
曲线中，横坐标是频率，纵坐标是PSD，一般简称为频谱曲线。
PSD：Power spectrum density 功率谱密度PSD单位有二种：g2/Hz，(m2/Hz)2/Hz，二者之间换算：1 g2/Hz＝96(m2/Hz)2/Hz PSD是随机振动中的重要参数，可理解为每频率单位中所含振动能量的大小，其值越大，相对应的频率段振幅值会变大，在试验中提高最低频率的PSD 值可明显感觉到振幅增大。
频谱曲线的特点：1、它是对数坐标，主要是为了表述画线方便。
2、它有一条平线或多条平线及斜线组成，平线和斜线之间首尾相连组成。
3、试验条件中，PSD值不变的是平线，用+dB/oct表示向上的斜线，用- dB/oct 表示向下的斜线。
如-3 dB/oct 表示每增加一倍频率，PSD值下降一半。
频谱曲线中，中间一条是设定曲线，上面二条和下面二条是设备的保护及中断线，附加在中间设定值上的变化曲线是振动台实际控制曲线。
三．频率的选择频率是随机振动的另一个重要参数，其单位是Hz，频率的选择一般与实践使用范围有关。
例如：海运试验条件频率较低，一般从1~100Hz，而且低频PSD 值较大，随机振动的感觉像乘海轮，振幅大，频率低。
装备运输振动试验设计及测试效果分析
装备运输振动试验设计及测试效果分析摘要：随着中国经济的蓬勃发展，互联网+相关政策等电子商务不断发展，带来了现代物流业的蓬勃发展，也带来了大量新的经营形式和形式，车辆如汽车，火车，地铁，高速铁等由此产生的振动对设备的质量和稳定性进行了试验。
设备制造商及其供应商。
振动试验在结构动力学、机构中具有重要意义。
关键词：振动试验；测试效果；前言：根据设备运输过程中运输平台的物理振动和影响，分为：地面、铁路、空运和海运。
取决于设备如何在运输平台上运输，它可分为以下几类型紧凑型设备、散装货物设备、大型块状设备、因为根据它们的大小和安装方式，振动冲击可能会有所不同。
根据运输振动设备试验要求，设计了适用于运输振动试验设备的硬件平台，在功率校正不正确的情况下采用多层测试方法，并在规定条件下对振动测试系统的性能进行了验证，从而，为优化设备整体设计，提高产品可靠性.一、装备运输振动试验设计要求产品在实际包装条件实际需要增加重量下被放置在车辆上，并在服务期内的典型车辆中进行测试。
这是一种更简单、更适合实际运输环境的方法，减少对产品的损害，容易得到用户的认可，是检验空对空产品运输的主要方法。
近年来，有关标准对运输测试的要求越来越严格公路运输通常在1600到2400公里之间，远距离/外部运输在500公里之间。
与运输时的振动测试方法没有太大区别，但测试要求更严格，包括货物运输，通常在3200 - 6400km范围内;任务和实地运输之间的距离通常在500到8000公里之间。
在开发最新型号时，用户明确要求:卡车高速公路6400公里;任务和实地运输之间的距离通常是800公里。
然而，在运输测试中使用这种方法的缺点也是显而易见的。
特别是近年来，由于高速公路建设的发展，我们国家的道路越来越少，这些道路确实符合野战运输的条件，尤其是在大城市周围。
在测试过程中，出现了一些问题，因为现场运输测试不允许找到合适的地点。
此外，交通是一个广泛的挑战，需要大量的人力和物质资源，这些资源严重影响生产周期，不利于安全和隐私。
基于典型道路谱的模拟运输振动试验方法研究
上 ｃ
ｍ
ｃＩ 术 栏－ ａ 技 专 ■ ｌ
。
由于本次 道路运 输全 过程 为 ４ 时 ３ 小 ６分 ３ ６秒 ，时 间并不是很长 ， 了能够准确与实际采集曲线进行对 比， 为 所 以在实验室模 拟的时候没有 通过经验公 式来将试 验时
提高 了测试效率 。
（ ２）试验费用低 ，在全 国油价飙 升的大环境下 ，电
Ｒ ＝ × ｚ （） ４
Ｒ ：振动 台实 际设置 的随机振动总均方根加速度
参考文献
… 段虎 明，石峰 ，谢飞 ，等 ． 道路谱测量技术研 究综述 ［ ． Ｊ 电子测量与仪 ］
器学报．２ ０ ０ ９，３ （ ） ：７ ３— ７ ８ ５ ４ ８ ８
Ｒ ：实际运输过程采集的路谱的总均方根加速度
振 动试验时 间就可 以缩短 为实际运输 时短 了测试 验证 时间 ，可 以说是 真
正 意义 上 的实 现 了 Ｆｅ ｂ ｉｌ ｔｌ 。 ｄｏａ
［】Ｆ ｊ ａ ，ｏ ｋ ， ｈｎ ．ｔ ． ｆ ｉｏ ｆｏ ｄ ６ ｕｉ ｗａＴＫ ｉ Ｈ Ｏａ ｉｏ Ｙｅ Ｄｅ ｎ ｉ ｎｏ ａ ｋ ｅ ａ１ ｉ ｔ ｒ ｒ ｕ ｈ ｅ ｓ ａ ａｍｅ ｅ ｓｏ ｒ ｉｒ ｔ ｎｒ ｉ ｏ ｔ ｌ 】 ｐｉｄ ｏ ｇ ｎ ｓｐ ｒ ｔ ｒｆ ｒｉ ｖ ａ ｉ ｏｓ ｃ ｎｒ ［ ． ｌ ｔｅ ｂ ｏ ￣ ｅ ｏ Ｊ Ａｐ ｅ
：
实 际 运 输 过 程 的 时 间
【】韩毅 ，杨殿阁 ，连小珉 ． ２ 基于路形测量的车载道路谱检测仪研 究与 实现
Ｔ ：振动 台设置 的振动时间
【 ０ ９中国汽车工程学会年会论文集 ，２１９ ７ Ｃ１ ０ ２ （ ：７ ０—７ ４ ０ ７ ［】赵继海 ，王哲人 ，等 ． ３ 路面不平度的测ｌ 分析 与应用 【 ． ｝ Ｍ】 北京：北京理
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
D.2.2 图D.2中曲线的数据见表D.3。
0.000001 1
频率 Hz 2
表D.3 图D.2的数据表
功率谱密度（g2/Hz）
10
0.004
3
0.01
16
0.01
200
0.000 01
Grms
0.181
D.2.3 试验时间与模拟的运输距离有关，随机振动时间见表D.4。
10
表D.4 随机振动试验时间
0.001
0.0001
0.00001
0.000001 1
10
100
图D.1 欧洲实际采集随机振动PSD曲线
Байду номын сангаас
D.1.2
图D.1中曲线的数据见表D.1。
表D.1 图D.1的数据表
频率Hz
等级 1
功率谱密度（g2/Hz） 等级 2
3
0.00 192
0.00 378
5
0.0 032
0.0 063
11
/
/
24
0.0 005
0.00 096
38
0.000 052
0.0 001
48
/
/
61
0.000 044
0.000 087
71
/
/
80
/
/
98
0.000 014
0.000 028
200
0.000 014
试验时间（时：分：秒）
07:12:00
试验时间比例%
60
3Hz~200Hz的Grms
0.181
5Hz~200Hz的Grms
0.167
注1：低频率进行试验时，位移峰峰值可能超过25.4mm；
注2：5Hz~200Hz适用于小型样品的振动试验。
0.000 028 03:36:00
30 0.253 0.233
频率 100H0z
等级 3 0.006 0.01 0.01
/ / 0.0 003 / 0.0 003 0.00 015 / 0.00 015 01:12:00 10 0.415 0.395
9
GB/T 4857.23—××××
D.1.3 基于12小时运输试验数据，缩短试验时间和提高试验等级放大倍数的关系见表D.2 表D.2 试验时间与PSD放大倍数
试验时间/（时：分）
PSD 等级放大倍数
0:30
1.89
1:00
1.64
2:00
1.43
3:00
1.32
4:00
1.25
6:00
1.15
9:00
距离 L，km
时间，h:min
L≤200
0:15
200＜L≤500
0:30
500＜L≤1 000
1:00
1 000＜L≤1 500
1:30
1 500＜L≤2 000
2:00
2 000＜L≤2 500
2:30
2500＜L
3:00
GB/T 4857.23—××××
11
附录D （资料性附录） 欧洲和日本实际采集随机振动功率谱密度曲线及数据
GB/T 4857.23—××××
D.1 ISO 13355:2016 实际采集欧洲 12 小时公路运输的随机振动。 D.1.1 图D.1是欧洲12小时实际采集的公路运输随机振动的功率谱密度曲线。
0.1
功率谱密度 g^2/Hz
0.01
1.06
12:00
1.00
注：推荐每个运输轴向至少振动30分钟。
D.2 ISO 13355:2016 实际采集日本 20 吨、半载、弹簧减震汽车的随机振动。
D.2.1 图D.2是日本实际采集的功率谱密度曲线。
0.1
功率谱密度 g^2/Hz
0.01
0.001
0.0001
0.00001
图D.2 日本实际采集随机振动PSD曲线