【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及軌道交通，具體而言，涉及數軌車輛控制全壽命周期設計方法、系統、設備及介質。
技術介紹
1、城市軌道交通具有方便、快捷、綠色、環保等優勢，傳統地鐵系統的軌道交通的造價和建設難度無法滿足城市“最后一公里”出行要求，因此中低運量地面運行的的城市鋼輪鋼軌電車及數字軌道膠輪系統電車應運而生。目前較為成熟公共交通工具，如公路客車、有軌電車、地鐵列車、鐵路客車等，已經成熟運營了很多年，在結構設計、使用維護及設計壽命到限后的延壽等均有比較完備的標準或者技術可供參考，以此高效的實現全壽命周期的維護管理。
2、但是對于新興的數字軌道膠輪電車，由于結構較為新穎，服役條件也與上述交通工具不同，在設計階段就存在一定的盲目性。隨著數軌列車未來大規模的應用，設計階段和運維階段存在問題會集中體現出來，因此有必要針對數軌列車進行全壽命周期的研究，搭建管理平臺，實現對數軌列車重要結構全壽命下的管理。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種數軌車輛控制全壽命周期設計方法、系統、設備及可讀存儲介質，以改善上述問題。為了實現上述目的，本專利技術采取的技術方案如下：
2、第一方面，本專利技術提供了一種數軌車輛控制全壽命周期設計方法，包括：
3、獲取數軌車輛的第一信息和第二信息，其中第一信息為車輛特性，車輛特性包括數軌車輛的車輛幾何參數、材料特性及質量分布信息，第二信息為環境數據，環境數據包括實測載荷譜數據和線路條件參數；
4、根據第一信息和第二信息，建立剛
5、基于自主控制功能，利用建立完成的動力學模型模擬計算數軌車輛在不同標準工況下的動態響應結果，并基于動態響應結果和載荷-應力傳遞系數，計算得到在不同載荷條件下的應力譜；
6、利用數學運算對應力譜進行分析，評估數軌車輛的結構在不同工況下的應力狀況，并基于應力狀況，制定全壽命評估準則，其中全壽命評估準則包括疲勞損傷閾值和維修周期；
7、根據全壽命評估準則對數軌車輛的結構進行評估得到評估結果，從而制定有關于數軌車輛的維護計劃及更新策略。
8、優選地，所述根據第一信息和第二信息，建立剛柔耦合的動力學模型，其中包括：
9、基于車輛特性和環境數據，得到數軌車輛的結構特征，其中結構特征包括數軌車輛的剛體部分和柔軟部分；
10、根據數軌車輛的結構特征，構建剛柔耦合的動力學模型，其中剛體部分表示為歐拉角描述姿態，柔軟部分表示為懸掛系統和車體結構的彈性變形。
11、優選地，所述選擇控制算法，設計自主控制策略，并將自主控制策略集成至動力學模型中，得到數軌車輛在不同標準工況下的自主控制功能，其中包括：
12、通過實時監測數軌車輛的狀態，設置pid控制器的控制參數；
13、基于模糊控制器，建立模糊規則庫，其中模糊規則庫是用于根據輸入變量的模糊集合和控制規則來確定輸出變量的模糊集合；
14、將模糊規則庫和pid控制器的控制參數輸入至動力學模型中，得到數軌車輛在不同標準工況下的自主控制功能。
15、優選地，所述基于自主控制功能，利用建立完成的動力學模型模擬計算數軌車輛在不同標準工況下的動態響應結果，其中包括：
16、基于自主控制功能，選擇數值積分方法，利用多體力學方法對剛柔耦合動力學模型進行仿真計算，得到仿真結果，其中仿真結果為以模擬數軌車輛在各個標準工況下的運動過程；
17、基于仿真結果，將機械原理與剛柔耦合動力學模型相結合，構建動力學方程組，并根據動力學方程組和運動定律，得到數軌車輛在不同標準工況下的動態響應結果，其中機械原理包括工程力學原理和動力學理論。
18、優選地，所述基于動態響應結果和載荷-應力傳遞系數，計算得到在不同載荷條件下的應力譜，其中包括：
19、通過有限元分析法將載荷施加到數軌車輛的結構上，分析數軌車輛的結構在不同載荷情況下的第一應力分布情況，從而得到載荷-應力傳遞系數；
20、根據數軌車輛在不同標準工況下的動態響應結果，獲得在各個時間點和空間點處的第一應力數據；
21、根據載荷-應力傳遞系數，將模擬得到的載荷數據轉化為對應的第二應力數據；
22、通過統計分析方法，對第一應力數據和第二應力數據進行處理，得到不同載荷條件下的應力譜。
23、優選地，所述利用數學運算對應力譜進行分析，評估數軌車輛的結構在不同工況下的應力狀況，其中包括：
24、對應力譜中的數據進行預處理，得到預處理后的第一應力譜數據，其中包括數據的清洗、篩選、歸一化、計算平均值、標準差及最大最小值；
25、根據數軌車輛的材料特性和預期的使用條件，建立應力-壽命曲線；
26、利用rainflow計數技術，對第一應力譜數據中的應力歷程進行有效載荷循環的提取和統計，并將提取和統計后的結果與應力-壽命曲線相匹配，計算每個載荷循環的疲勞損傷累積；
27、將每個載荷循環的疲勞損傷累積進行累加，得到不同標準工況下的總疲勞損傷量，并獲取實驗測試過程中材料的疲勞性能參數，將總疲勞損傷量和材料的疲勞性能參數相比較，確定在不同載荷條件下數軌車輛的預計的疲勞壽命；
28、根據不同載荷條件下的預計的疲勞壽命，對數軌車輛的結構在不同標準工況下的應力狀況進行綜合評估。
29、優選地，所述基于應力狀況，制定全壽命評估準則，其中包括：
30、分析數軌車輛的結構在不同標準工況下的應力狀況，利用概率分布函數對應力狀況進行處理，得到數軌車輛的結構在各種標準工況下的第二應力分布情況；
31、對第二應力分布情況進行處理和分析，確定數軌車輛的結構的疲勞損傷特征和分布規律，并結合預設的有關于數軌車輛的設計安全性要求，制定疲勞損傷閾值；
32、根據疲勞損傷閾值和維修周期，制定全壽命評估準則。
33、第二方面，本專利技術還提供了一種數軌車輛控制全壽命周期設計系統，包括獲取模塊、設計模塊、計算模塊、制定模塊和評估模塊，其中：
34、獲取模塊：用于獲取數軌車輛的第一信息和第二信息，其中第一信息為車輛特性，車輛特性包括數軌車輛的車輛幾何參數、材料特性及質量分布信息，第二信息為環境數據，環境數據包括實測載荷譜數據和線路條件參數；
35、設計模塊：用于根據第一信息和第二信息，建立剛柔耦合的動力學模型，根據數軌車輛運行的動態特性和穩定性需求，確定需要調節的控制量，并選擇控制算法，設計自主控制策略，并將自主控制策略集成至動力學模型中，得到數軌車輛在不同標準工況下的自主控制功能；
36、計算模塊：用于基于自主控制功能，利用建立完成的動力學模型模擬計算數軌車輛在不同標準工況下的動態響應結果，并基于本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，所述根據第一信息和第二信息，建立剛柔耦合的動力學模型，其中包括：
3.根據權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，所述選擇控制算法，設計自主控制策略，并將自主控制策略集成至動力學模型中，得到數軌車輛在不同標準工況下的自主控制功能，其中包括：
4.根據權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，所述基于自主控制功能，利用建立完成的動力學模型模擬計算數軌車輛在不同標準工況下的動態響應結果，其中包括：
5.根據權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，所述基于動態響應結果和載荷-應力傳遞系數，計算得到在不同載荷條件下的應力譜，其中包括：
6.根據權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，所述利用數學運算對應力譜進行分析，評估數軌車輛的結構在不同工況下的應力狀況，其中包括：
7.根據權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期
8.一種數軌車輛控制全壽命周期設計系統，基于權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，包括：
9.一種數軌車輛控制全壽命周期設計設備，其特征在于，包括：
10.一種可讀存儲介質，其特征在于：所述可讀存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7任一項所述數軌車輛控制全壽命周期設計方法。
...【技術特征摘要】
1.一種數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，所述根據第一信息和第二信息，建立剛柔耦合的動力學模型，其中包括：
3.根據權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，所述選擇控制算法，設計自主控制策略，并將自主控制策略集成至動力學模型中，得到數軌車輛在不同標準工況下的自主控制功能，其中包括：
4.根據權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，所述基于自主控制功能，利用建立完成的動力學模型模擬計算數軌車輛在不同標準工況下的動態響應結果，其中包括：
5.根據權利要求1所述的數軌車輛控制全壽命周期設計方法，其特征在于，所述基于動態響應結果和載荷-應力傳遞系...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱濤，張弛，王超，張衛華，肖守訥，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：
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