Модель генератора эквивалентных вертикальных неровностей железнодорожного пути
Ключевые слова:
эквивалентная неровность, рельсовый путь, преобразование Лапласа, вертикальные возмущения, математическое моделирование, спектральная плотностьАннотация
В статье рассматриваются варианты математического моделирования реальных неровностей рельсового пути в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Предложена методика генерации эквивалентных вертикальных неровностей рельсового пути с помощью формирующих фильтров в системе математического моделирования Matlab Simulink. Методика позволяет на основе известной автокорреляционной функции вертикальной неровности при ее линеаризации определять передаточные функции фильтров. Обеспечивается генерация возмущений динамической системы в вертикальной плоскости для любых скоростей движения поездов без пересчета передаточных функции. В качестве исходного случайного сигнала применяется генератор белого шума, который, проходя формирующие фильтры, преобразуется в случайный сигнал с заданными спектральными характеристиками, эквивалентными по своему воздействию на динамическую систему реальной неровности пути. В целях применения классического преобразования Лапласа для континуального сигнала предложен способ линеаризации корреляционной функции. Каскад формирующих фильтров обеспечивает пропуск максимальных амплитуд на частотах, соответствующих длинам волн (100; 50; 25; 12,5; 6,25). В статье проведен анализ спектральных характеристик выходного сигнала формирующих фильтров, который показал, что построенные на основе линеаризованной корреляционной функции фильтры достаточно точно моделируют неровность рельсового пути. Достоинство предложенной в статье модели заключается в простоте схемных решений и применении стандартных аналоговых блоков моделирования пакета Matlab Simulink, что позволяет использовать предложенную модель совместно с моделью исследуемой динамической системы (грузового вагона) непосредственно в пакете Matlab Simulink.
Библиографические ссылки
РД 32.68 96. Расчетные неровности железнодорожного пути для использования при исследованиях и проектиро-вании пассажирских и грузовых вагонов. М. : ВНИИЖТ, 1996. 17 с.
Лапина Л.Г., Мащенко И.А. Амплитудно-частотный анализ вертикальных неровностей железнодорожного пути // Техническая механика. 2012. № 3. С. 9–15.
Ушкалов В.Ф., Лапина Л.Г., Мащенко И.А. Расчетные возмущения для исследования динамики железнодорожных вагонов // Залізничний транспорт України. 2012. № 1. С. 38–41.
Ушкалов В.Ф., Лапина Л.Г., Мащенко И.А. Расчетные возмущения для оценки динамических качеств грузовых вагонов // Вестн. Днепропетр. нац. ун-та ж.-д. трансп: Наука и прогресс транспорта. 2013. № 4 (46). С. 135–144.
Универсальный механизм. Моделирование динамики механических систем : сайт. URL: http://www.umlab.ru/.
Универсальный механизм. Моделирование динамики железнодорожных экипажей (Руководство пользователя). URL: http://www.umlab.ru/.
Универсальный механизм. Моделирование взаимодействия железнодорожных экипажей и пути (Руководство пользователя). URL: http://www.umlab.ru/. Электронный адрес № 5, данные страницы не ищутся
Акишин А.А. Горизонтальные колебания и движение в кривых моторного вагона электропоезда на четырех од-ноосных тележках с пневмоподвешиванием : дис. … канд. техн. наук. М., 2015. 355 с.
Акишин А.А., Савоськин А.Н. Генерация многомерного случайного процесса возмущений в задачах динамики подвижного состава железных дорог // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2015. № 2-3. С. 71–78.
Ромен Ю.С., Савоськин А.Н., Акишин А.А. Анализ случайных процессов геометрических неровностей рельсовых нитей // Изв. Петерб. ун-та путей сообщ. 2014. № 1 (38). С. 22–32.
Ромен Ю.С., Савоськин А.Н., Акишин А.А. Характеристики возмущений, вызывающих колебания рельсовых экипажей // Вестник НИИЖТ. 2013. № 6. С. 21–30.
Шапорев С.Д., Родин Б.П. Случайные процессы : учебник. СПб. : Балт. гос. техн. ун-т., 2010. 237 с.
Матыаш И., Шилханек Я. Генератор случайных процессов с заданной матрицей спектральных плотностей // Ав-томатика и телемеханика. 1960. Т. ХХI, № 1. С. 29–34.
Чабунин И.С. Моделирование случайного микропрофиля дорожной поверхности методом формирующего фильтра // Известия МГТУ МАМИ. 2013. Т. 1, № 1 (15). С. 218–224.
Шалыгин А.С., Палагин Ю.И. Прикладные методы статистического моделирования. Ленинград : Машиностроение, 1986. 320 с.
Шлипкин П.Ю., Богданов М.Б. Метод разработки цифрового фильтра Баттерворта для анализа измерительных сигналов // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 9. № 1. С. 54–58.
Герасимов А.И., Регеда В.В., Регеда О.Н. Моделирование в среде MATLAB‐Simulink : метод. указ. к лаборат. работам. Пенза : Изд-во ПГУ, 2017.
Шмидт И.А., Попов А.П., Нарбеков Р.Р. Автоматизация процесса моделирования в программном пакете MATLAB SIMULINK // Науч.-техн. вестник Поволжья. 2018. № 12. С. 303–306.
