列车运载液态物的凸面行驶安全分析方法、系统及终端与流程

1.本发明涉及列车安全监测技术领域，更具体地说，它涉及列车运载液态物的凸面行驶安全分析方法、系统及终端。


背景技术：

2.油罐车、洒水车、化工液体运输车等液体运输车辆，由于运载物的流动特性，车辆行驶过程中因液体的晃动改变整体车辆重心位置，尤其是在车轮爆胎时，重心存在较大程度的变化，极其容易导致车辆发生侧翻；且由于大部分液体运输车辆都是危化品，一旦发生事故将会造成非常严重的影响，所以对液体运输车辆进行安全驾驶监测尤为重要。
3.目前，车轮爆胎主要是由尖锐物损伤、车胎磨损以及冲击力超限等因素引起的。其中，尖锐物损伤是不可控因素，车胎磨损是车辆行驶的必然结果，通过定期的车检措施能够有效减少因车胎磨损而导致车轮爆胎的情况发生；对于冲击力超限，当车轮出现冲击力超限频率过高或冲击力超限累积次数过大时，车辆轮胎的安全使用寿命会明显缩短。而引起车轮振动冲击情况主要有凸点路面行驶和凹点路面行驶，例如，减速带。对于运载液态物的车辆来说，车辆在俯仰角度发生变化时，其内部运载的液态物重心必然发生变化，这就会导致运载液态物的车辆在振动冲击过程会引起至少一个车轮受到较大程度的冲击振动，从而使冲击力超限的发生可能性增大，所以对车轮进行振动冲击监测非常有必要。
4.然而，现有技术中尚未报道有关于凸点路面行驶过程的车轮振动冲击监测技术。因此，如何研究设计一种列车运载液态物的凸面行驶安全分析方法、系统及终端是我们目前急需解决的问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供列车运载液态物的凸面行驶安全分析方法、系统及终端，为运载液体的车辆在凸面行驶时提供准确、可靠的车轮受力分析基础数据，不仅可以应用于车辆实际运行过程的安全监测分析，还可以应用于模拟动感驾驶的水平测试。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.第一方面，提供了列车运载液态物的凸面行驶安全分析方法，包括以下步骤：
8.获取预设周期内对目标列车连续测量的姿态响应信号，并以时间为横纵建立俯仰角度波动曲线；
9.筛选出俯仰角度波动曲线中由凸面凹凸程度影响的俯仰角度波段、由车轮受压形变影响的冲击角度波段；
10.根据俯仰角度波段中的俯仰角度值以及对应时间内采集的行驶速度值对目标列车内的液态物进行空间变化分析，得到液态物偏移质量；
11.根据液态物偏移质量、俯仰角度值、车身模拟长度、由冲击角度波段确定的冲击时间对车轮进行凸面振动受力分析后得到振动冲击力，并依据预设冲击力对比分析得到安全
分析结果。
12.进一步的，所述俯仰角度波段由俯仰波峰波段、俯仰波谷波段组成，每一个凸面对应一组俯仰波峰波段、俯仰波谷波段；
13.俯仰波峰波段表征前车轮振动冲击蓄能的俯仰角度；
14.俯仰波谷波段表征后车轮振动冲击蓄能的俯仰角度。
15.进一步的，所述冲击角度波段由冲击波谷波段、冲击波峰波段组成，冲击波谷波段位于对应的俯仰波峰波段下一时间节点侧，冲击波峰波段位于对应的俯仰波谷波段下一时间节点侧；
16.冲击波谷波段表征前车轮振动冲击作用的俯仰角度；
17.冲击波峰波段表征后车轮振动冲击作用的俯仰角度。
18.进一步的，若所述俯仰波峰波段中初始点对应的速度值大于波峰点对应的速度值时，则对前车轮进行振动冲击安全分析；若所述俯仰波峰波段中初始点对应的速度值小于波峰点对应的速度值时，则对后车轮进行振动冲击安全分析。
19.进一步的，对所述前车轮进行振动冲击安全分析时，液态物偏移质量的计算公式具体为：
[0020][0021]
其中，m0表示液态物前驱偏移质量；m表示液态物的总质量；v1表示俯仰波峰波段中初始点对应的速度值；v2表示俯仰波峰波段中波峰点对应的速度值；a表示车身模拟长度，由前车轮与后车轮之间距离值决定；θ表示处于俯仰波峰波段中波峰点时对应的俯仰角度值；g为重力加速度。
[0022]
进一步的，对所述前车轮进行振动冲击安全分析时，振动冲击力的计算公式具体为：
[0023][0024]
其中，f0表示前车轮的振动冲击力；t0表示由冲击波谷波段确定的冲击时间。
[0025]
进一步的，对所述后车轮进行振动冲击安全分析时，液态物偏移质量的计算公式具体为：
[0026][0027]
其中，m1表示液态物后驱偏移质量；m表示液态物的总质量；v3表示俯仰波谷波段中初始点对应的速度值；v4表示俯仰波谷波段中波谷点对应的速度值；a表示车身模拟长度，由前车轮与后车轮之间距离值决定；β表示处于俯仰波谷波段中波谷点时对应的俯仰角度值；g为重力加速度。
[0028]
进一步的，对所述后车轮进行振动冲击安全分析时，振动冲击力的计算公式具体为：
[0029][0030]
其中，f1表示后车轮的振动冲击力；t1表示由冲击波峰波段确定的冲击时间。
[0031]
第二方面，提供了列车运载液态物的凸面行驶安全分析系统，包括：
[0032]
信号处理模块，用于获取预设周期内对目标列车连续测量的姿态响应信号，并以时间为横纵建立俯仰角度波动曲线；
[0033]
波段筛选模块，用于筛选出俯仰角度波动曲线中由凸面凹凸程度影响的俯仰角度波段、由车轮受压形变影响的冲击角度波段；
[0034]
偏移分析模块，用于根据俯仰角度波段中的俯仰角度值以及对应时间内采集的行驶速度值对目标列车内的液态物进行空间变化分析，得到液态物偏移质量；
[0035]
安全分析模块，用于根据液态物偏移质量、俯仰角度值、车身模拟长度、由冲击角度波段确定的冲击时间对车轮进行凸面振动受力分析后得到振动冲击力，并依据预设冲击力对比分析得到安全分析结果。
[0036]
第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的列车运载液态物的凸面行驶安全分析方法。
[0037]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0038]
1、本发明通过依据姿态响应信号和时间建立的俯仰角度波动曲线能够直观识别出凸面行驶分布情况和具体行驶俯仰角度信息，并分析了凸面行驶过程中不同行驶速度和凹凸程度引起的目标列车内部液态物重心空间变化，使得车轮的振动冲击分析更为准确可靠；
[0039]
2、本发明在凸面减速行驶过程对前车轮进行振动冲击分析，在凸面驾驶行驶过程对后车轮进行振动冲击分析，在一个凸面行驶阶段中，只需要进行一次车轮振动冲击分析，有效减少了列车安全监测过程的数据计算量，同时有效提升了安全分析结果的精确度；
[0040]
3、本发明为运载液体的车辆在凸面行驶时提供准确、可靠的车轮受力分析基础数据，不仅可以应用于车辆实际运行过程的安全监测分析，还可以应用于模拟动感驾驶的水平测试。
附图说明
[0041]
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0042]
图1是本发明实施例中的流程图；
[0043]
图2是本发明实施例中的俯仰角度波动曲线图；
[0044]
图3是本发明实施例中前驱偏移示意图；
[0045]
图4是本发明实施例中后驱偏移示意图；
[0046]
图5是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
[0047]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图1
‑
附
图5，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0048]
实施例1：列车运载液态物的凸面行驶安全分析方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0049]
s1：获取预设周期内对目标列车连续测量的姿态响应信号，并以时间为横纵建立俯仰角度波动曲线；姿态响应信号可通过设置姿态传感器进行监测采集；
[0050]
s2：筛选出俯仰角度波动曲线中由凸面凹凸程度影响的俯仰角度波段、由车轮受压形变影响的冲击角度波段；
[0051]
s3：根据俯仰角度波段中的俯仰角度值以及对应时间内采集的行驶速度值对目标列车内的液态物进行空间变化分析，得到液态物偏移质量；
[0052]
s4：根据液态物偏移质量、俯仰角度值、车身模拟长度、由冲击角度波段确定的冲击时间对车轮进行凸面振动受力分析后得到振动冲击力，并依据预设冲击力对比分析得到安全分析结果。
[0053]
通过依据姿态响应信号和时间建立的俯仰角度波动曲线能够直观识别出凸面行驶分布情况和具体行驶俯仰角度信息，并分析了凸面行驶过程中不同行驶速度和凹凸程度引起的目标列车内部液态物重心空间变化，使得车轮的振动冲击分析更为准确可靠。
[0054]
需要说明的是，预设周期的设置需保持俯仰角度波动曲线内至少具有一个完整的俯仰角度波段和一个完整的冲击角度波段。
[0055]
如图2所示，俯仰角度波段由俯仰波峰波段、俯仰波谷波段组成，每一个凸面对应一组俯仰波峰波段、俯仰波谷波段；俯仰波峰波段表征前车轮振动冲击蓄能的俯仰角度；俯仰波谷波段表征后车轮振动冲击蓄能的俯仰角度。
[0056]
如图2所示，冲击角度波段由冲击波谷波段、冲击波峰波段组成，冲击波谷波段位于对应的俯仰波峰波段下一时间节点侧，冲击波峰波段位于对应的俯仰波谷波段下一时间节点侧；冲击波谷波段表征前车轮振动冲击作用的俯仰角度；冲击波峰波段表征后车轮振动冲击作用的俯仰角度。
[0057]
若俯仰波峰波段中初始点对应的速度值大于波峰点对应的速度值时，即为凸面减速行驶，则对前车轮进行振动冲击安全分析。若俯仰波峰波段中初始点对应的速度值小于波峰点对应的速度值时，即为凸面加速行驶，则对后车轮进行振动冲击安全分析。在凸面减速行驶过程对前车轮进行振动冲击分析，在凸面驾驶行驶过程对后车轮进行振动冲击分析，在一个凸面行驶阶段中，只需要进行一次车轮振动冲击分析，有效减少了列车安全监测过程的数据计算量，同时有效提升了安全分析结果的精确度。
[0058]
一、对前车轮进行振动冲击安全分析
[0059]
如图3所示，液态物偏移质量的计算公式具体为：
[0060][0061]
其中，m0表示液态物前驱偏移质量；m表示液态物的总质量；v1表示俯仰波峰波段中初始点对应的速度值，初始点即为图2中的a；v2表示俯仰波峰波段中波峰点对应的速度值，波峰点即为图2中的b；a表示车身模拟长度，由前车轮与后车轮之间距离值决定；θ表示处于俯仰波峰波段中波峰点时对应的俯仰角度值；g为重力加速度。
[0062]
振动冲击力的计算公式具体为：
[0063][0064]
其中，f0表示前车轮的振动冲击力；t0表示由冲击波谷波段确定的冲击时间。
[0065]
二、对后车轮进行振动冲击安全分析时
[0066]
如图4所示，液态物偏移质量的计算公式具体为：
[0067][0068]
其中，m1表示液态物后驱偏移质量；m表示液态物的总质量；v3表示俯仰波谷波段中初始点对应的速度值，初始点即为图2中的c；v4表示俯仰波谷波段中波谷点对应的速度值，波谷点即为图2中的d；a表示车身模拟长度，由前车轮与后车轮之间距离值决定；β表示处于俯仰波谷波段中波谷点时对应的俯仰角度值；g为重力加速度。
[0069]
振动冲击力的计算公式具体为：
[0070][0071]
其中，f1表示后车轮的振动冲击力；t1表示由冲击波峰波段确定的冲击时间。
[0072]
实施例2：列车运载液态物的凸面行驶安全分析系统，如图5所示，包括信号处理模块、波段筛选模块、偏移分析模块、安全分析模块。
[0073]
其中，信号处理模块，用于获取预设周期内对目标列车连续测量的姿态响应信号，并以时间为横纵建立俯仰角度波动曲线。波段筛选模块，用于筛选出俯仰角度波动曲线中由凸面凹凸程度影响的俯仰角度波段、由车轮受压形变影响的冲击角度波段。偏移分析模块，用于根据俯仰角度波段中的俯仰角度值以及对应时间内采集的行驶速度值对目标列车内的液态物进行空间变化分析，得到液态物偏移质量。安全分析模块，用于根据液态物偏移质量、俯仰角度值、车身模拟长度、由冲击角度波段确定的冲击时间对车轮进行凸面振动受力分析后得到振动冲击力，并依据预设冲击力对比分析得到安全分析结果。
[0074]
工作原理：通过依据姿态响应信号和时间建立的俯仰角度波动曲线能够直观识别出凸面行驶分布情况和具体行驶俯仰角度信息，并分析了凸面行驶过程中不同行驶速度和凹凸程度引起的目标列车内部液态物重心空间变化，使得车轮的振动冲击分析更为准确可靠。
[0075]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0076]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实
现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0077]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0078]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0079]
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。