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轮轨作用力是研究轮轨关系的基础,是评价列车运行安全性能的基本参数。通过在滚轮辐板有限点处贴片组桥,获得应变信号,数据处理等程序可以实现列车轮轨力的连续检测。但在测量过程中,存在轮轨力的耦合问题,并且受高次谐波及噪声干扰,轮轨力的测量效果至今不理想。在此背景下,本论文对测力滚轮的解耦方法做出了研究。 首先,文章分析了测力滚轮的测量原理,研究了可以消除高次谐波影响的组桥方案。然后,对测力滚轮进行建模仿真,通过仿真计算结果确定了组桥半径,在所选半径上贴片组桥可以最大限度减小轮轨力之间的耦合。接着,文章在算法上对轮轨力的解耦进行优化,在分析了轮轨力测量模型后,引入了凸优化算法。仿真计算结果显示,该算法实时性不好,不能进行在线测量。然后,从状态估计角度研究了无迹卡尔曼滤波算法。由于无迹卡尔曼滤波存在概率密度近似误差,使得轮轨力测量结果误差增大,文章对此进行改进,对非线性状态变量单独用无迹卡尔曼滤波估计,线性元素用线性卡尔曼滤波估计,形成了无迹卡尔曼滤波和线性卡尔曼滤波结合的方法。接着,对改进算法仿真计算进行验证,证明了其对轮轨力解耦的可行性和有效性。 最终,文章通过实测试验数据对轮轨力测量模型和解耦方法进行验证,验证结果表明,本设计所研制测力滚轮能基本测量横向力、垂向力和作用点位置,验证了文章提出的测力滚轮轮轨力测量模型和解耦方法的正确性和可行性。