基于振动信号的滚动轴承复合故障诊断研究综述

滚动轴承是旋转机械的关键部件。工作原理与工作环境决定了其具有易损、易耗特点。对其进行故障识别与诊断是保证设备运行安全可靠的必要手段。在工程应用中,轴承复合故障发生率高于单一故障,且特征识别较为困难。文章面向基于振动信号的滚动轴承复合故障诊断领域,按照传统诊断、智能诊断分类,从算法历程、基本原理、应用效果、算法优缺点等角度,对各种诊断方法进行了论述和分析,对轴承复合故障诊断方法的研究趋势进行展望。

考虑逆变器谐波耦合的牵引传动系统机电耦合振动特性研究

作为牵引传动系统能量转换的关键部件,牵引电机在电气激励作用下会受到各种冲击载荷和周期激振力的作用,从而产生机电耦合振动,威胁牵引传动系统的可靠运行。对此,基于双惯量模型对牵引传动系统机电耦合振动特性开展研究。首先,建立牵引电机的双惯量模型,依据此模型对其固有频率进行计算,并介绍了机械传动系统的同频受迫振动模态。其次,根据逆变器的开关特性,着重分析了脉宽调制(PWM)导致的边带谐波转矩对机电耦合同频共振的影响,探索逆变器的频率耦合产生的间谐波对机电耦合系统的影响。接着,以传递函数的形式对考虑双惯量负载的牵引传动系统进行建模,从频域角度对系统机电耦合共振特性进行理论分析。最后,利用硬件在环测试对所分析结果进行验证。

基于部分能量耦合线圈的无线能量与信号同步传输方法研究

针对无线电能传输系统中能量发送端与接收端进行全双工通信的需求,提出一种基于部分能量耦合线圈的无线能量与信号同步传输方法。利用能量耦合线圈的内侧和外侧部分线圈分别作为信号正反向传输耦合机构,并在信号接收回路中采用LC并联支路抑制同侧信号载波的串扰。通过构建系统模型,分析能量传输与信号传输的增益以及系统传输干扰,得到系统参数对传输特性影响规律。为提高信号传输增益以及减小信号正反向传输之间的串扰,优化了耦合机构线圈布置方案。最后,搭建了传输功率为20 W的无线能量与信号全双工同步传输平台,实验结果表明,在电能传输不受影响的同时,实现了正向传输速率200 kbps、反向传输速率400 kbps的信号全双工同步传输,验证了所提方法的可靠性和有效性。

铁路冷链运输服务产品发展研究

铁路冷链运输服务产品的发展是我国综合运输体系下的重要组成部分。在阐述冷链市场需求的基础上,从运输货物品类、基础设施配备及服务产品特性等方面重点分析Rail Express、CoolRail、Trans Cold Express等国外铁路冷链运输服务产品,并结合国外运营经验,针对国内现有服务产品提出问题分析并给出发展建议;同时合理整合冷链运输服务产品,分析成组式、整列式及混合运输服务产品特性及前景趋势,最终通过采用改良的车站作业时空网络图,实现了对冷藏集装箱的车站作业流程以及区间运行的描述,满足了冷藏集装箱全程性、时效性的要求,更好地服务铁路冷链运输发展。

基于LDA主题模型的多阶段生鲜消费者需求研究——以京东为例

便捷的评论方式与信息交互为消费者的决策行为赋能,同时,以在线内容为核心的购后反馈逐渐成为企业提升服务质量与增加顾客黏性的重要参考。而重大突发事件的冲击常伴随着消费者心理决策过程的反复与需求的新老交替。在过去国内疫情反复的情景下,结合扎根理论与文本挖掘自下而上地打开消费者的认知“黑箱”,主要借助LDA主题模型模拟编码过程,探索消费者不同阶段的需求“丛林”并进行演化归因,在决策行为、需求层级与疫情扰动的视角下挖掘生鲜消费者需求的演化路径。最后,通过新进资料与经典理论验证了多阶段演化路径模型的有效性。

基于集电线圈复用的电动磁浮列车感应式电能传输技术研究

为实现电动磁浮列车低速运行阶段无接触辅助供电,同时尽可能减轻耦合机构重量,并保障供电系统平稳输出,该文设计了一种利用磁浮系统原有线圈作为耦合机构的感应式电能传输(IPT)系统,通过线圈与电路结构重构,以列车低速运行阶段空置的悬浮线圈与集电线圈作为能量传输通道。由于不需额外安装能量传输线圈,所提出的IPT系统对磁浮列车自重影响小,且耦合机构在移动过程中具有互感恒定的特性,结合LCC-S谐振补偿电路,IPT系统在列车移动过程中与负载变化过程中均能保持稳压输出。为验证所提方案的可行性和有效性,搭建了1 kW的原理样机,在移动供电过程中,IPT系统输出电压波动仅1.51%,输出功率在300~1000 W范围变化时,输出电压波动为4.42%,系统整体效率为83.75%~86.61%。

非线性递减权值PSO优化下的LQR轨迹跟踪研究

针对二次线性调节器(LQR)权重矩阵选取困难导致的自动驾驶车辆控制精度低、系统适应度欠佳等问题,设计了一种非线性递减权值粒子群算法(NLDW-PSO)。基于二自由度车辆动力学模型,构建了横向跟踪误差模型,设计了前馈控制消除了LQR稳态误差;并设计以横向偏差、航向偏差和前轮转向角为评价函数,将系统输出误差状态量反馈至NLDW-PSO算法,所设计的非线性递减惯性权重因子通过提升粒子群体寻优性能,从而自适应调整LQR权重系数更新策略,形成闭环优化控制,最终求解得到系统目标函数极值。将所设计控制器的跟踪效果进行了对比,Carsim/Smulink联合仿真结果表明所提出NLDW-PSO优化LQR算法的跟踪控制效果最优,横向距离偏差最大值为0.076 m,横向距离偏差均值相较于固定权重系数LQR降低了69.74%,显著提高了车辆跟踪控制精度和自适应能力,且对速度变化具有较强鲁棒性。

计及风机不同控制方式的新能源场站等值建模研究

大规模新能源场站的各台风机在实际运行中会受到尾流效应的影响,单独使用风速作为分群指标不能准确地表示新能源场站的运行特性。为此,提出一种适用于双馈风机和直驱风机构成的新能源场站的动态等值建模方法。选取能够表示双馈风机和直驱风机不同运行状态的风速、桨距角、有功功率和转速作为综合分群指标,提出采用PSO粒子群改进算法与DBSCAN相结合的优化聚类算法。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,对波动风速和电网侧故障2种工况进行仿真,与单机等值模型和详细模型对比,随后与传统的K均值聚类算法对比,结果表明综合分群指标和优化聚类算法能更好地提升等值建模精度,可以用来表示新能源场站的实际运行特性。

开/闭口运行对高速受电弓气动噪声特性影响的风洞试验研究

针对北京中车赛德公司自主研制的高速受电弓开展160~324 km/h风速下的气动噪声风洞实验,对比分析风速、开/闭口运行状态对受电弓气动噪声特性的影响规律,并预测更高风速下的受电弓气动噪声。研究结果表明:受电弓气动噪声及其传播特性与风速、运行状态密切相关,弓头及附近区域受到脱落涡的影响易出现单音噪声。远场噪声总声能以风速的5.6~6.0次方增加,通过数据拟合推测400 km/h风速下开/闭口状态受电弓远场噪声总声压级分别为106.8 dB和106.6 dB。

基于电磁铁附加线圈的悬浮间隙检测方法研究

针对传统电涡流间隙传感器体积大、易受环境电磁场影响、无法工作在电磁铁磁路通道中、不能直接测量真实悬浮间隙、不便于悬浮控制等问题,提出一种基于电磁铁附加线圈的悬浮间隙检测方法,通过在电磁铁铁芯端部铺设附加线圈可实现间隙值的测量。首先,建立磁阻效应和涡流效应共同作用下的附加线圈等效阻抗数学模型,分析结构一体化对附加线圈的电磁特性影响,优化附加线圈结构;然后,设计间隙解调方案,分析电磁铁线圈与附加线圈之间的干扰抑制原理;最后,搭建实验平台,对该方法在悬浮间隙为1~15mm时进行静态性能测试,最大输出波动为±0.09mm,在常用工作间隙3~12mm范围内,线性度为2.11%。利用该方法进行悬浮球实时闭环反馈控制动态实验,验证基于电磁铁附加线圈检测间隙的可行性。

基于Softmax函数增强卷积神经网络—双向长短期记忆网络框架的交通拥堵预测算法

对交通状态进行预测,需要准确识别和判断交通状态。基于道路自身的自由流速度,将具有不同速度等级的街道统一以旅行时间指数(travel time index, TTI)作为拥堵评价,相较于以车辆速度为基准的传统预测方法更能表现出道路的拥堵状态。提出了一种改进的深度学习预测模型(CS-BiLSTM),该模型基于卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)和双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory, BiLSTM),并结合Softmax函数增强CNN提取出的交通空间特征信息。最后以成都市出租车的全球定位系统(global positioning system, GPS)数据进行验证。结果表明,所提出的CS-BiLSTM模型具有更高的准确性,其性能相比CNN-BiLSTM网络预测框架提升了13%。

钢轨轨面静电喷涂SiO_(2)增黏颗粒行为与利用率研究

目的为了改善传统撒砂过程中SiO_(2)增黏微粒利用率低的问题,将静电喷涂技术引入轮轨增黏领域,研究不同喷涂参数与颗粒粒径对SiO_(2)微粒行为与利用率的影响,并进一步对比分析静电喷涂微粒与传统撒砂的增黏效果。方法利用Gema静电喷枪与静电喷涂动态试验平台进行喷涂试验;利用MJP-30A轮轨滚动磨损与接触疲劳试验机进行轮轨黏着与磨损试验;利用光学显微镜(OM)对SiO_(2)微粒吸附情况进行观察与分析,并通过电子天平测量与计算轨面颗粒量与颗粒利用率。结果相较于未施加静电电压,静电电压为90 kV时轨面颗粒量提升了3.8倍。静电电压由30 kV增加至70 kV时,颗粒利用率提升约60%;当静电电压进一步增加至90kV时,由于颗粒带电量趋于饱和,颗粒利用率仅提升10%。SiO_(2)微粒利用率随着喷嘴高度与颗粒粒径的增大先增大后减小,喷嘴高度为25cm且颗粒粒径为300目时颗粒利用率最高,可达60%;300目SiO_(2)微粒在静电电压为90kV时,随着喷枪移速的增大,喷枪在单位距离上喷涂时间相对减少,使得喷涂在钢轨轨面的颗粒量降低。90kV静电喷涂SiO_(2)微粒增黏时,最大黏着系数接近传统撒砂增黏,有效作用时间是传统撒砂的2.2倍,轮轨磨损率仅为传统撒砂增黏的75%与65%,轮轨损伤显著减轻。结论利用静电喷涂技术可以有效提升SiO_(2)微粒在钢轨轨面的利用率,并提升颗粒在轨面的吸附性;静电喷涂SiO_(2)微粒增黏与传统撒砂增黏的黏着系数相近,且轮轨磨损率更低。

18CrNiMo7-6齿轮钢表面激光熔覆及其胶合承载性能研究

目的基于激光熔覆技术提高18CrNiMo7-6齿轮钢的胶合承载性能。方法以不同比例的ZrO_(2)、MoS_(2)和Ni基合金粉末为熔覆材料,采用同轴送粉激光熔覆技术在18CrNiMo7-6齿轮材料表面制备2种激光熔覆合金层,分析熔覆层的微观组织与显微硬度,并利用MJP-30A滚动接触摩擦磨损试验机对激光熔覆试样和渗碳试样进行胶合承载性能模拟试验。结果NiCr20-3%ZrO_(2)(质量分数,下同)熔覆层主要由枝晶组织和胞晶组织组成,其表面硬度约为620HV0.5;NiCr20-3%ZrO_(2)-1%MoS_(2)熔覆层相组成物有胞状晶、树枝晶和黑色的花形状颗粒,其表面硬度约为486HV0.5;NiCr20-3%ZrO_(2)和NiCr20-3%ZrO_(2)-1%MoS_(2)2种熔覆试样的临界失效载荷较渗碳试样的分别提高了8.41%和44.86%;其中,渗碳试样为典型的热胶合损伤,临界闪温为207℃;NiCr20-3%ZrO_(2)熔覆试样未达到胶合临界闪温条件,其失效机制为熔覆层材料的疲劳剥落;NiCr20-3%ZrO_(2)-1%MoS_(2)熔覆试样在达到胶合临界闪温后,其表面的自润滑效果抑制了胶合的快速发展,当持续增大载荷至临界失效载荷后,随着表面疲劳裂纹的萌生与扩展最终形成局部材料脱落进而失效。结论与齿面渗碳强化相比,齿面NiCr20-3%ZrO_(2)-1%MoS_(2)激光熔覆强化更能有效提高胶合承载性能。

基于快速非奇异终端滑模的隧道工程车辆轨迹跟踪研究

针对工程车辆轨迹跟踪控制方法中存在的跟踪精度低、响应速度慢、易抖动等问题,提出了一种鲁棒的非奇异快速终端滑模控制方法。首先,建立工程车辆的运动学模型和位姿误差模型。考虑到传统终端滑模存在的奇异性问题,设计了积分型非奇异快速终端滑膜控制器,使系统误差在快速收敛的同时抑制了控制器的抖振。其次考虑到传统趋近律趋近速度慢等问题,基于反步法分别设计了线速度和角速度控制律,并选用fal函数和反双曲正弦函数组合来设计趋近律,提高了系统的稳定性和趋近速度并且削弱了滑模控制的抖振。最后在Matlab软件中和传统的非奇异终端滑模控制器控制效果进行对比实验仿真。实验结果表明,与传统的非奇异终端滑模控制器相比,本文提出的非奇异快速终端滑模控制策略在跟踪精度和不同运动的鲁棒性方面具有明显的优势。

高速铁路对唐山市经济联系结构演变的影响

交通结构的改变是影响经济发展和城市空间结构演变的重要因素,在京津冀区域一体化背景下,以唐山市与各城市之间的经济联系分析为切入点,通过熵值法对各城市的发展质量进行综合评价,利用修正引力模型进行测算,探究高速铁路对唐山市经济联系结构演变的影响。结果表明,高速铁路的开通压缩了城市间的时空距离,对唐山市的经济拉动能力明显,使得唐山市与其他城市的经济联系程度提高,并且对与唐山市时空距离越近的城市影响越强,唐山对省内其他城市吸引加强,但同时也加剧大城市对唐山市的虹吸效应。在高速铁路的带动下,优化交通布局,完善以高速铁路为骨干的轨道交通网建设是唐山市发展重点。

基于MPS法的行星轮系飞溅润滑特性研究

为了分析盾构机主驱动减速器行星齿轮传动润滑特性,采用移动粒子半隐式(Moving Particle Semi-implicit,MPS)法建立了单级行星轮系飞溅润滑仿真模型。通过对比分析不同工况下行星轮系运动过程中的系统内部润滑油液粒子分布、速度场、压力场、轮齿啮合区域油液粒子数量及各旋转部件所产生的搅油阻力矩,研究了输入转速、初始油位高度以及油温对系统润滑效果与搅油损耗功率的影响。结果发现,油液粒子速度与压力随减速器的输入转速和油位高度的增加而增大,转速和油位过低将导致减速器内油液粒子分布不均匀;行星轮与太阳轮、内齿圈啮合区粒子数随输入转速和油温增加而减少,随油位高度降低而减少,其中,太阳轮啮合区为润滑不良风险区;系统搅油损耗功率受输入转速的影响最为显著,随转速的增加呈指数上升趋势,油位高度与油温的影响相对较小;在各工况下,3个行星轮产生的搅油损耗功率在总的搅油损耗功率中占比最大。

GM(1,1)模型的改进在智慧水务中的研究与应用

智慧水务是智慧城市的重要组成部分,水资源合理的分配调度更是智慧水务系统中的重中之重,如何准确快速的预测未来某时的指标数据在调度过程中尤为关键;通过对智慧水务的供水模型进行了研究,提出了预测模型的应用方案,验证了其在工程中的合理性;在预测模型的研究中,首先采用了经典的均值GM(1,1)模型对水流量序列进行预测,并在此基础上引入马尔科夫链,使用单步和多步加权分别对GM(1,1)模型的误差进行分析和预测,对其结果进行了矫正,最后使用MATLAB对三种方式进行了计算和仿真;比较结果显示马尔科夫链与GM(1,1)模型的结合比单纯的GM(1,1)模型在预测精度上有较大提升,降低了误差;而加权之后的马尔科夫链比单步的预测状态在准确度上也有所提升。

基于三边匹配理论的应急救援分配决策

为解决大型地质灾害背景下应急救援初期救援人员、应急救援装备与受灾地点的分配问题,提高应急救援的效率和质量,首先,将应急救援三方主体之间的选择过程描述为三边匹配问题;然后,标准化处理匹配三方主体的多属性偏好评价信息,构造多属性综合偏好得分矩阵,并以系统稳定性和总偏好效用最大化为目标,建立应急救援初期背景下的三边匹配满意稳定模型;最后,通过算例验证模型的可行性和有效性。结果表明:该模型考虑各主体偏好对于资源分配的影响,能实现应急救援背景下救援人员、应急救援装备与受灾地点三方主体的合理匹配,有助于缩短应急救援部署时间,提高应急救援的效率和质量。

基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法

针对传统电涡流传感器体积大、无法直接测量真实电磁间隙等问题,提出了一种基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法。首先,分析了悬浮系统等效电磁间隙检测原理,针对电磁铁和F轨表面高频涡流对复合线圈磁场耦合作用建立了复合线圈等效阻抗模型。其次,通过有限元仿真优化了复合线圈激励频率和复合线圈间隙检测系统结构以提高检测灵敏度,设计了谐振检测电路和信号解调电路有效抑制了悬浮系统与间隙检测系统之间的串扰。最后,进行了静态性能测试和悬浮实验,校正后的线性度为0.4%,恒定间隙时静态输出最大波动峰峰值为89μm,悬浮系统能够在给定间隙、阶跃扰动和偏移扰动的不同工况下稳定悬浮。实验结果表明,间隙检测的响应速度和检测误差均满足系统要求。

基于知识图谱的兴趣捕捉推荐算法

知识图谱作为一种辅助信息,可以为推荐系统提供更多的上下文信息和语义关联信息,从而提高推荐的准确性和可解释性。通过将项目映射到知识图谱中,推荐系统可以将从知识图谱中学习到的外部知识注入到用户和项目的表示中,进而增强用户和项目的表示。但在学习用户偏好时,基于图神经网络的知识图谱推荐主要通过项目实体利用知识图谱中的属性信息和关系信息等知识信息。由于用户节点并不与知识图谱直接相连,这就导致不同的关系信息和属性信息在语义上和用户偏好方面是独立的,缺乏关联。这表明,基于知识图谱的推荐难以根据知识图谱中的信息来准确捕获用户的细粒度偏好。因此,针对用户细粒度兴趣难以捕捉的问题,提出了一种基于知识图谱的兴趣捕捉推荐算法。该算法利用知识图谱中的关系和属性信息来学习用户的兴趣,并增强用户和项目的嵌入表示。为了充分利用知识图谱中的关系信息,设计了关系兴趣模块以学习用户对不同关系的细粒度兴趣。该模块将每个兴趣表示为知识图谱中关系向量的组合,并利用图卷积神经网络在用户项目图和知识图谱中传递用户兴趣以学习用户和项目的嵌入表示。此外,还设计了属性兴趣模块以学习用户对不同属性的细粒度兴趣。该模块采用切分嵌入的方法为用户和项目匹配与之相似的属性,并使用与关系兴趣模块中相似的方法进行消息传播。最终,在两个基准数据集上进行实验,实验结果验证了该方法的有效性和可行性。