The model of a generator of equivalent vertical irregularities of the railway track
Keywords:
equivalent irregularity, railway track, Laplace transform, vertical perturbations, mathematical modeling, spectral densityAbstract
The article discusses options of the mathematical modeling of real railway track irregularities in the vertical and horizontal planes. A method for generating equivalent vertical irregularities of a railway track using shaping filters in the Matlab Simulink mathematical modeling system is proposed. The technique makes it possible to determine the transfer functions of the filters on the basis of the known autocorrelation function of the vertical irregularity during its linearization. Generation of perturbations of the dynamic system in the vertical plane for any train speeds without recalculation of transfer functions is provided. As an initial random signal, a white noise generator is used, which, passing through the shaping filters, is converted into a random signal with specified spectral characteristics, which are equivalent in their effect on the dynamic system to the real track irregularity. In order to apply the classical Laplace transform for a continuous signal, a method for linearizing the correlation function is proposed. The cascade of shaping filters provides the passage of maximum amplitudes at frequencies corresponding to wavelengths (100; 50; 25; 12.5; 6.25). The article analyzes the spectral characteristics of the output signal of the shaping filters, which showed that the filters built on the basis of the linearized correlation function accurately simulate the irregularity of the railway track. The advantage of the model proposed in the article consists in the simplicity of circuitries and the use of standard analog blocks of modeling the Matlab Simulink package, which makes it possible to use the proposed model together with the model of the dynamic system under study (freight railcar) directly in the Matlab Simulink package.
References
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.
