7、地铁轨道振动分析与全向移动机器人定位研究

地铁轨道振动分析与全向移动机器人定位研究

地铁轨道振动分析

在印度马哈拉施特拉邦的第三大城市那格浦尔，人口约250万，为了提升交通连接性、节省时间并间接减少道路上的交通流量，正在建设地铁。那格浦尔地铁设计采用1435mm轨距，最大允许速度为80km/h，列车设计的最大加速度为1m/s²，最大速度为90km/h，列车由三辆车组成（DMC - TC - DMC），其中DMC代表驱动动车，TC代表拖车。

由于地铁周边交通便利且房地产价格实惠，建筑物和其他设施常建在地铁和地面列车附近。然而，地面列车和地铁产生的振动会对附近的结构和建筑物造成影响，干扰对振动高度敏感的设备运行。地铁运行引起的地面振动是一种线源振动，频率范围在10 - 400Hz。振动通过三种方式传播：
1. 表面波
2. 压缩波
3. 剪切波

研究人员对地铁轨道振动进行测量和分析，这些振动通过地面传播，成为附近建筑物和高架结构的基础激励。测量和分析列车在轨道上引起的振动，为设计振动缓解模型提供基础，从而减少诱导振动。

测量设置

测量使用OROS数据采集和振动分析仪进行，该仪器由数据采集器（DAQ）、加速度计和软件组成。测量地点选在那格浦尔哈普里地铁站附近的轨道上，这段地铁轨道在地面上，便于测量轨道振动。
加速度计通过底部的强磁铁与地铁轨道接触，其轴线垂直于轨道表面，用于测量列车行驶时轨道的垂直振动。加速度计连接到DAQ系统，采用快速傅里叶变换（FFT）进行频率分析。测量在列车运动的5s间隔内进行，采集三种不同情况下的数据：
1. 列车远离并接近测量点时
2. 列车经过测量点时
3. 列车经过测量点后