基于改进变分模态分解和温振特征融合的高速列车齿轮箱轴承故障诊断方法

[目的]我国现有的高速列车轴承故障监测和诊断多基于单一的温度或振动数据,单一的温度数据容易遗漏关键部件早期的故障信息,单一的振动数据较难对某些复杂耦合工况故障进行识别。因此,有必要结合温度与振动数据,研究温振特征融合的齿轮箱轴承故障诊断方法。[方法]为了确定VMD(变分模态分解)法的分解参数,引入加权峭度系数指标;结合LMD(局域均值分解)法和VMD法,提出一种新的处理轴承原始振动数据、提取故障特征的方法;基于改进的VMD法、LLE(局部线性嵌入)特征降维法和BP(反向传播)神经网络,提出一种温振特征融合的轴承故障诊断方法。以时域特征和温度特征作为输入,建立温振特征融合的轴承故障诊断模型。利用高速列车滚动轴承试验台,对国内某型高速动车组用齿轮箱轴承开展故障模拟试验,采集相关振动数据验证所提方法的有效性和可行性。[结果及结论]所提齿轮箱轴承故障诊断方法对齿轮箱轴承正常状态、外圈故障和滚动体故障的平均识别准确率均高于98%。

基于电机振动的动车组牵引逆变器故障诊断研究

牵引逆变器的安全性和可靠性对高速动车组车辆的稳定运行至关重要,为了对逆变器工作状态进行识别,文章结合车辆系统动力学,提出了一种基于电机振动信号分析的故障诊断方法。将电机振动信号作为监测对象,通过检测逆变器故障时电流畸变引起电机异常振动的特征信号来进行判断。以CRH2型动车组牵引传动系统为例,建立了基于空间矢量脉宽调制策略下的三电平牵引逆变器电路仿真模型,对逆变器结构故障模式进行仿真。仿真结果表明,逆变器故障会显著影响交流侧输出电流谐波含量,尤其是5倍频、7倍频、11倍频、13倍频电流谐波;而这些谐波电流输入到牵引电机后转化为6P(1-s)倍频、12P(1-s)倍频的脉动转矩,并作用于电机,使得其输出振动中含有相应频率的谐波成分。通过对高速动车组实际运行过程中的牵引电机振动信号进行分析可发现,在正常情况下振动信号不明显含有此类谐波频率成分,而当逆变器存在故障时,则会导致在振动信号中该频率信号含量非常明显。因此,文章所提出的基于振动信号分析法能够有效地监测并诊断牵引逆变器工作状态,并具有一定的工程应用价值。

基于小波分析的机车走行部故障诊断方法

基于小波变换原理,对机车车辆走行部的振动信号进行时频分析。根据走行部故障振动信号的特点,选用调制高斯函数作为分析小波,处理由损伤冲击造成的信号突变。试验表明,该方法对铁路机车高噪声背景下瞬变信号的描述比以往的时域、频域信号处理技术更为精确,对由单个或多个轴承局部损伤引起的振动信号突变十分敏感,是进行机车走行部故障诊断的一种有效方法。

机车状态实时监测与智能诊断及维护支持系统

在分析了目前国内铁路信息化建设工作的基础上,提出了一套以远程无线通信为载体,基于以太网的机车在线检测、故障诊断以及维护支持系统。阐述了该系统的通信方式、网络结构及功能模型,分析了该系统的应用现状及广阔的应用前景。

客车行车安全监测诊断系统的网络系统设计

根据客车编组、网络拓扑结构、系统实时性和工作环境的要求,基于LonWorks网络技术,设计客车行车安全监测诊断系统的网络系统。网络系统具有列车级网络终端自动投入、双网冗余和车厢级网络扩展方便等特点。网络系统的硬件设计采用车厢级和列车级2级总线式拓扑结构:车厢级硬件包括代理节点、制动节点、车辆节点Ⅰ、车辆节点Ⅱ、防滑器节点和显示节点网卡设计;列车级硬件是在车厢级硬件基础上增加地址和数据总线隔离,并实现双网卡冗余。车厢级软件采用双端口RAM与功能节点交换数据,并使用网络变量方式通信;列车级软件采用实时操作系统,具有动态配置网络管理器和网络管理功能,采用显示报文方式通信;人机交互界面包括主页面、车厢监测、系统监测、修改车号、查看记录、严重故障显示与报警界面。系统性能分析及使用效果表明:该网络系统使用方便,组网灵活、工作性能稳定、可靠性好。

基于图像识别的轮轨冲角测量系统研究

为了解决机车车辆运行过程中轮轨冲角的连续测量问题,研究基于运动图像识别的轮轨冲角测量原理,提出轮轨冲角测量方法。运用该方法研制了由图像采集系统、同步采集控制系统、图像处理软件等组成的轮轨冲角测量系统,通过连续测量转向架侧架与轨道的夹角和轮对与侧架的夹角计算轮轨冲角。应用该测量方法对DF8B三轴径向转向架机车进行实车线路试验,测得该车径向机构锁定和不锁定两种状态下通过250 m半径曲线时的第一轴和第三轴轮轨冲角变化曲线。

机车瞬间故障检测诊断记录系统的设计与运用

故障诊断是保障列车安全可靠运行的技术基础之一。本文就采用机车瞬间故障检测记录系统对机车的瞬间故障定位和故障诊断的理论与实践进行了讨论 ,介绍了该系统的技术原理和软硬件设计中的几个典型问题 。

PXI总线机车测试性能系统的设计与实现

本文简要介绍了虚拟仪器技术的核心PXI总线和LabVIEW,并以这两种技术为基础设计和实现了一种新型机车性测试系统,给出了系统测试原理方案和软硬件结构。该测试系统采用了程控硬件校准技术以及合理的软件算法从而达到了较高的测试精度,降低了机车性能测试系统的成本,并且能够很好的满足各种类型机车的性能测试要求。

铁路机车运输能源消耗统计现状分析

针对目前我国铁路机车跨局运输的新形势，对现有机车能耗统计现状进行分析，指出现有能耗统计在计量设备、统计方法及流程和统计规章中存在的问题，重点对动车组的能耗统计进行讨论。结合新型能耗计量设备的特性，提出需要尽快将新型能耗计量设备在全路推广，并且要以相适应的能耗统计规章、合理的能耗标准及客观的考评办法作为保障。强调建立动车组能耗统计体系的迫切性。

轨道车辆用橡胶弹性元件可靠性试验台

为解决我国轨道车辆用橡胶弹性元件组合加载试验关键技术难题,提出了一种"搭积木"设计理念,设计了一台12通道组合加载试验台,重点介绍了试验台的设计原理与结构组成,并对典型产品进行了组合加载试验。实践证明该试验台各项设计参数完全满足试验要求,为我国轨道车辆用橡胶弹性元件的安全和可靠性研究提供了科研平台。

机车摩擦副材料磨损微粒的分形描述

机器设备摩擦副磨屑微粒（磨粒）是判断运行中摩擦副磨损状态的主要依据，而磨粒的定量分析描述与自动识别，长期以来一直是设备磨损状态监测与故障诊断信息流程中最为复杂和亟待解决的关键问题。本文引入分形几何这种非线性系统方法来完成对磨粒的定量描述和自动分析，给出分维数算法模型及相应实验结果，并结合人工神经网络来完成磨粒的分割与自动识别。

SS_(7E)电力机车开关量智能故障诊断

介绍了SS7E电力机车故障检测及诊断系统的结构,在深入分析和比较国内电力机车的结构和控制原理的基础上,提出了SS7E电力机车开关量检测点全集及故障点全集,详尽地阐述了通过故障树获取规则集的方法,并推导了高效推理机制;构造了SS7E智能故障诊断系统知识库,描述了计算机中存储知识库的数据结构,研制了基于逻辑控制单元、微机柜、机车彩屏及工业控制计算机的SS7E电力机车开关量在线故障诊断系统。车载试验表明,本文研制的系统具有可靠、实时的优点。

基于智能技术的机车故障诊断研究

基于智能技术的机车故障诊断研究郭其一，乌正康，陈永生（上海铁道大学）列车的绝大部分时间都处于运行途中，通过配置列车故障诊断系统，在线实时地向乘务人员提供列车（机车）的状态信息和故障处理信息，是防止列车故障、保障运行安全、提高运输效率的一个重要技术手段...

基于车辆总线和Laplace小波的机车轴承诊断系统

为保证高速客运机车的行车安全,开发基于车辆总线的机车轴承故障诊断系统,通过车辆总线监测温度和振动信号对机车走行部轴承进行早期诊断和预警。给出诊断系统的硬件结构、软件功能与特点。分析机车轴承振动信号特征,针对故障轴承冲击响应由一系列单边衰减振荡信号组成,轴承故障特征频率包含的能量少且受到噪声干扰的特点,将Laplace小波引入轴承振动信号分析,提出基于Laplace小波相关滤波和包络谱分析提取故障特征频率的机车轴承诊断方法。试验表明,所开发的系统有很强的鲁棒性,能有效诊断机车走行部各种类型的故障。

型动车组轴温监测系统检测平台研发

为提升CRH5型动车组轴温监测系统检测效率,研发动车组轴温监测系统检测平台。确定检测平台设计要求,介绍检测平台架构和组成部分功能,详细阐述检测平台软件工作流程,轴温主机、板卡、传感器等检测流程,以及历史故障数据统计流程。检测平台在太原车辆段CRH5型动车组上试用。试用结果表明,检测平台能准确诊断板卡故障及其具体位置区域。

基于OBD失火故障模拟及诊断技术的研究

针对大多数车辆上使用的点火系统,提出了一种新型失火故障模拟方式,并设计出了一套方便、实用和可靠的电子可控失火故障模拟装置。基于曲轴瞬时转速波动,提出了相应的失火在线诊断算法。通过失火故障模拟装置模拟发动机失火,分析了发动机曲轴转速的波动情况。实验结果表明,失火故障模拟装置运行可靠,通过对发动机瞬时转速波动的诊断能够有效地检测失火故障。

基于改进经验小波变换的机车轴承故障诊断

机车轴承在噪声较大的背景下工作,发生故障时,难以有效地提取其故障特征,针对这一问题,提出了经验小波变换(EWT)方法。为克服经验小波变换方法中噪声分量干扰子频带划分的问题,提出一种采用信号时频峭度谱局部极小值划分频带的方法,基于子频带构造正交小波滤波器组对信号进行EWT分解。仿真实验和工程应用表明,改进后的EWT能够较好地克服噪声分量对子频带划分的干扰,有效地分离出机车轴承损伤故障的特征。

基于计算机视觉的轮对轮缘磨耗动态测量方法的研究

应用计算机视觉技术动态测量轮对轮缘磨耗的尺寸,研究了电荷耦合器件(CCD)隔行扫描造成的运动模糊的消除、图像平滑、图像二值化、中心线提取、标定等技术,发现中值滤波平滑处理图像的精度高,最大类间方差法分割图像效果好,变窗"跟踪虫"轮廓跟踪法提取光带的中心线完整。现场检测结果和人工测量进行比较,结果表明:测量系统可以快速准确地实现轮对轮缘磨耗动态测量,检测误差不超过0.3 mm,满足车辆段现场动态检测的要求。

新一代机车控制柜功能测试台

描述了一种用于电力机车电子柜和微机柜进行系统级功能测试的试验设备,对其功能、系统组成和软硬件设计特点进行了说明。该测试台已完成样机试验,在测试精度和响应速度方面有很大提升。

SS_4改进型机车电气故障诊断专家系统

以SS4改进型机车为研究对象,设计系统可以在机车和地面分别进行机车状态监测和专家级故障诊断。该系统采集并存储机车运行状态信号,由故障诊断专家程序对信号进行诊断,并将诊断结果发送到显示屏指导乘务员维护机车安全运行。地面软件可使用拷贝的数据对机车运行状态进行回放,同时进行故障诊断。系统已经成功安装上车,数月运行试验显示工作状况良好。