基于布朗桥的铁路轨道不平顺建模方法

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第３Ｏ卷第１期
文章编号：１００６ — ９３４８（２０１３）０１ — ０２０４ — ０４
计
算
机
仿
真
２０１３年１月
基于布朗桥的铁路轨道不平顺建模方法
王子阳，肖田元
（清华大学自动化系，北京１０００８４）摘要：铁路轨道不平顺作为列车振动的主要振源，直接影响到列车行驶的安全性与旅客的舒适性。正确地对轨道不平顺建模是进行列车动力学仿真的基础。为了更贴近问题的实际物理背景，准确快速地建立轨道不平顺模型，在分析比较目前已有不平顺建模方法的基础上，提出了一种基于布朗桥的建模方法。经验证该方法在均值、方差、自相关系数等统计特征上很好地满足实际问题的需求。在应用的过程中可以通过选择布朗桥的跳跃次数、基本随机变量的分布，及布朗运动的方差来
ｃａｌ，ａｎｄｆｒｅｅｏｆｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｉｍｅｄｏｍａｉｎａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ．
ＷＡＮＧＺｉ－ｙａｎｇ，ＸＩＡＯＴｉａｎ —ｙｕａｎ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅｒｏｕｇｈｈｅｓｓｏｆｔｈｅｒａｉｌｗａｙｓｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓｔｈｅｍａｊｏｒｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｉｎｓａｎｄｈｅｎｃｅ
逐步控制模型精度。相比其它缺乏物理背景的方法，这种方法生成的时间序列有明确的物理意义，不需要进行时频的多次转换，简洁、实用。关键词：轨道不平顺；布朗桥；时域模型；动力学仿真
中图分类号：ＴＰ３０１．６文献标Biblioteka Baidu码：Ｂ
ＭｏｄｅｌｏｆＲａｉｌｗａｙＲｏｕｇｈｎｅｓｓＢａｓｅｄｏｎＢｒｏｗｎＢｒｉｄｇｅ
ｄｉｒｅｃｔｌｙｉｎｌｆｕｅｎｃｅｓｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｃｏｍｆｏｒｔｏｆｔｈｅｔｒａｉｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｔｈｅｔｒａｉｎｉｓｂａｓｅｄｏｎａｎａｃｃｕ — ｒａｔｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｒａｉｌｗａｙｒｏｕｇｈｎｅｓｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｏｍａｋｅｔｈｅｍｏｄｅｌｃｌｏｓｅｒｔｈｅｒｅａｌｐｈｙｓｉｃａｌｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｑｕｉｃｋｅｒａｎｄｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅ，ａｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＢｒｏｗｎＢｉｄｒｇｅｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｆｔｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅａｌｒｅａｄｙｅｘｉｓｔｉｎｇｍｏｄｅ１．Ｔｈｒｏｕｇｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖｅｉｒｉｃｆａｔｉｏｎ，ｔｈｅＢｒｏｗｎＢｉｒｄｇｅｍｏｄｅｌｓｕｉｔｅｄｆｏｒｔｈｅｒｅａｌｐｒｏｂｌｅｍｉｎｍｅａｎ，ｖａｉｒａｎｃｅａｎｄｃｏｅｆｉ — ｃｉｅｎｔｏｆａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ．ＴｈｉｓｍｏｄｅｌｇｉｖｅｓａｃｃｅｓｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｉｔｓａｃｃｕｒａｃｙｂｙｃｈｏｏｓｉｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｅＢｒｏｗｎ
Ｂｒｉｄｇｅｓ，ｔｈｅｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｓｉｃｒａｎｄｏｍｖａｒｉａｂｌｅｓ，ａｎｄｔｈｅｖａｉｒａｎｃｅｏｆＢｒｏｗｎｍｏｔｉｏｎ，ｍａｋｉｎｇｉｔｓｉｍｐｌｅ，ｐｒａｃｔｉ —