基于LabVIEW图像处理的动态拉出值检测方法

在列车运行时,大风、线路异物、严重磨损点等不确定因素可能会打破弓网间稳定的接触关系,使拉出值超出安全限度从而导致打弓、断线等安全事故。为提高电气化铁路供电系统的安全性和可靠性,采用非接触式检测手段,利用高速工业相机对弓网进行跟踪拍摄,并在LabVIEW软件中结合图像预处理、边缘提取、直线提取等一系列数字图像处理技术,在列车运行过程中实时提取弓网接触点位置从而获得动态拉出值信息。试验结果表明:该方法能够有效地检测出弓网接触点位置,精确计算动态拉出值,满足电气化铁路工程运营及发展需求。

基于PSO-LM-BP神经网络的压力传感器温度补偿方法

为了提高高速列车表面压力测试的准确性,补偿温度对压阻式压力传感器的影响,克服BP神经网络收敛速度慢、易陷入局部极小值、稳定性差的缺陷,提出PSO-LM-BP神经网络补偿传感器温度误差的方法。首先,使用粒子群优化(PSO)算法,筛选BP网络的权值和阈值;然后使用LM算法作为BP网络的训练算法进行训练;最后,综合对比BP网络、LM-BP网络、PSO-BP网络和PSO-LM-BP网络的性能。结果表明,PSO-LM-BP网络收敛速度快、精度高、稳定性好,兼具3种算法的优点,有效抑制了温度对传感器的影响。

地铁车辆接触网硬点在线检测系统设计

针对地铁车辆弓网系统安全检测的重要性及现有接触网硬点检测技术的不足,基于高低压隔离技术,结合受电弓滑板垂向加速度和滑板振幅,作为硬点评价的基准,研究并设计一种新型地铁车辆接触网硬点在线检测系统。首先,进行硬件设计,选用灵敏度高、误差小的电容式加速度传感器和激光测距仪,以及采样速率高、抗干扰能力强的IMC数字采集器;然后,进行软件设计,基于LabVIEW软件开发环境,编写相应的测试软件,实现垂向加速度信号和高度信号的实时显示与记录;最后,为验证检测系统的测试性能,以杭州地铁2号线地铁车辆为测试对象,于40 km/h、60 km/h和80 km/h的速度级工况下进行装车往返试验。试验结果表明,各工况下前后滑板垂向加速度的最大值分别为3.817 g、9.208 g和15.827 g,单位跨距内的滑板最大振幅分别为19.4 mm、21.4 mm、24.1 mm,并未检测出硬点,与地铁运营单位对实际线路的维护检查结果一致。另对部分测试数据进行分析处理,分析结果可充分体现检测系统的安全性、准确性和实用性。

基于多视觉传感器的受电弓滑板磨耗检测系统设计

针对列车受电弓滑板磨耗检测需求的不断增加,设计一种基于多视觉传感器的受电弓滑板磨耗自动检测系统。该系统通过安装在检测线龙门架上的多台视觉传感器获取受电弓滑板高精度三维点云,通过建立基于多视觉传感器的组合标定模型,将各视觉传感器坐标系下的滑板数据统一于全局坐标系下,拼接得到完整的滑板表面轮廓;采用基于矩形包围盒的体素栅格对原始滑板点云进行下采样,采样后的点云通过密度聚类算法对滑板和托板进行目标数据聚类;最后拟合托板平面,根据滑板平面和托板平面的高度差计算滑板剩余磨耗量。通过试验证明,该系统在保持较高测量精度的情况下,同时具有较高重复精度、稳定可靠,达到工程实际应用要求。

振动谱与ODS分析在内燃机车降噪研究中的应用

为解决某地铁调度用的内燃机车司机室噪声过大的问题,设计噪声与振动测试系统进行研究。通过振动谱与工作变形分析(operational deflection shape,ODS)技术定位到司机室结构噪声重要声源,并结合声频谱筛选出空气噪声能量聚集的重要频带。试验结果表明,对结构噪声的改造使司机室在发动机转速2100r/min时噪声平均下降4dB(A),联合空气声改造后司机室综合降噪效果为10.5dB(A)。结构噪声改造后的降噪效果证实用振动分析来确定结构噪声源的可靠性,在此基础上辅以空气声降噪可以达到良好的综合降噪效果。现场测试中应用该降噪思路以较少的分析时间和成本,带来较好降噪效果。

受电弓滑板磨耗检测中多视觉传感器标定方法研究

受电弓磨耗缺陷作为受电弓最主要故障缺陷,但由于碳滑板横向尺度大、边缘精度低等特点,单个视觉传感器不能覆盖到所有受电弓轮廓,因此提出一种利用多视觉传感器进行全局标定的标定方法。首先,使用二维靶标对单个视觉传感器进行标定得到摄像机内部参数,然后对激光平面进行标定和求解,最后把三维靶标置于相邻两个摄像机的交叉视角范围内,并求解出两个相邻相机的外部参数。综合摄像机内外部参数和光平面方程即可建立统一坐标系下的数学测量模型,当得到线结构光测量模型后将二维图像的特征点转换为空间点云信息即可实现对滑板磨耗的测量。该系统通过测量三维靶标的尺寸并和真实距离进行对比来验证测量模型的准确性。对比结果表明该方法标定精度高、实现简单、结构稳定,能够有效用来对受电弓碳滑板磨耗的测量。

摆式列车未平衡加速度信号的数字滤波

在利用未平衡加速度信号获取摆式列车的控制信号时 ,由于存在车体横向振动等许多干扰 ,需要进行低通滤波 ,本文针对信号的特点设计了切比雪夫和巴特沃思滤波器 ,并对滤波结果进行了分析和比较 。

基于LabVIEW的弓网动态试验测试系统研究

列车运行过程中,受电弓与接触线滑动摩擦,接触力、硬点、离线率等参数是评价弓网动态性能的重要指标。LabVIEW是开放式虚拟仪器平台,具有丰富的接口,将弓网动态试验测试的各个测点的硬件设备相统一。在弓网动态试验测试检测方法进行研究、分析的基础上,设计出一整套弓网动态试验测试系统,在试验过程中,达到实时在线处理相关数据的要求,以期能全面评价受电弓运行状态和弓网受流质量。

基于二维激光位移传感器的通过式轮对测量系统设计

针对轨道交通列车轮对几何尺寸日常测量与检测需求的不断增加,设计一种基于二维激光位移传感器的通过式轮对测量系统。该系统通过安装在轨道内外两侧的多台二维激光位移传感器,基于轮对轮廓特征实现对车轮踏面廓形点云数据的坐标变换与数据融合,得到完整的轮对踏面廓形;针对廓形中出现的噪点,采用基于中值误差与连续度的平滑算法,结合聚类算法实现对点云数据的去噪处理;最后根据几何关系实现轮对尺寸参数的计算。试验证明,该系统在保持较高测量精度的情况下,同时具有较高重复精度、稳定可靠等特点。

基于激光传感器的槽型轨轮廓匹配方法

为了实时掌握有轨电车线路的轨道状态,以期更有效地指导线路运营维护,针对有轨电车特殊的轨道结构和安装方式带来的轨道轮廓匹配困难问题,提出适用于槽型轨的轮廓匹配算法.通过分析轨道的磨损规律及结构特征,定义槽型轨的匹配基准区域,给出区域的自动分割方法.为了解决匹配区域定位困难的问题,设计两段式最近点迭代(ICP)匹配算法,实现轮廓的精确匹配;通过卡尔曼滤波器对匹配得到的旋转平移参数进行连续预测,解决在特殊情况下的异常匹配问题;通过实际线路实验,验证算法的可靠性.实验结果表明:所提匹配算法具有快速、高精度和高鲁棒性的特点,能有效克服槽型轨的特殊结构和嵌入式安装方式带来的匹配困难问题.

电动汽车模块化动力电池组的低温预热分析

低温环境下锂电池的活性降低,性能急剧变差,电池寿命也会缩短,在极端低温下车辆甚至无法启动。为此,文章在先前已设计出的某型新能源电动汽车的模块化电池组上增加低温预热功能。为了保证电池温度在较短时间内达到预热目标温度,温度均匀性良好,且预热结构不能影响到电池组的散热效果,将电加热膜贴附于单体电池的表面,通过这种方式来加热处于低温环境的电池。论文首先用SolidWorks建立了电池模块初步预热结构的仿真几何模型,然后使用ANSYS有限元软件对该几何模型进行了模拟仿真,根据仿真计算得结果对预热结构加以优化,最终证明了该预热方式的有效性。

基于UPF的直辐板测力轮对解耦算法研究

测力轮对采集信号数据的处理,一般采用低通滤波器对其降噪。但这种方法势必会造成有效信息被过滤,影响测量真实的轮轨关系。文章在采取最佳组桥方案的前提下,建立了直辐板测力轮对测量模型、状态方程和观测方程。将无迹卡尔曼粒子滤波算法(UPF)应用于测力轮对数据处理上,通过试验对比分析,UPF算法相对其他数据概率统计特性类的算法有更高的精确度,它的横向力、垂向力均方根误差分别只有0.1026、0.0718。同时,通过线路试验计算结果再一次证明了UPF算法的有效性和优越性。

改进的振动谱分析在内燃机车降噪中的应用

针对铁路内燃机车司机室噪声偏大的问题,对噪声与振动测试系统进行试验研究,利用声频谱对噪声的基本面做评估,找到了噪声谱中与结构噪声相关的异常峰值。使用振动的频域工作变形分析和基于谱峭度的振动谱分析,找到了结构噪声的重要源头。切断该结构噪声源头后再次进行噪声验证试验,额定工况下司机室的噪声值平均下降4分贝,且与结构噪声相关的故障频段声压级均明显降低。证实了应用谱峭度指示滤波以提取出高信噪比的振动信号可以很好地反应出故障特征,并指明结构噪声改进的方向。

基于惯性基准法的非接触式轨道不平顺检测系统

随着我国轨道交通的迅速发展,轨道的维护有更高的要求。该文针对轨道不平顺问题设计一种非接触式轨道检测系统,实时检测轨道的几何状态,提高轨道检测效率。该检测系统由硬件系统与软件系统构成。硬件部分由数据采集单元、惯性测量单元和数字激光单元等组成。嵌入式软件部分采用Free-RTOS实时操作系统,上位机基于QT框架开发,可实时显示速度、里程、轮廓等信息。为提高检测的精度,该系统采用对数字激光单元和惯性测量单元空间采样,转化至时间域统一计算处理,并通过惯性测量单元算出列车与轨道的运动姿态关系,补偿因列车运动而导致的测量误差,得到更准确的钢轨几何状态。

工程机械动力电池液冷结构分析及温度优化

针对电动工程机械动力电池的温升发热导致温度分布不均及局部温度过高的情况,设计了动力电池组液冷散热结构的初步方案,建立了电池组液冷模型,设计不同冷却电池的管道结构,通过ANSYS Fluent对其进行温度场仿真,仿真结果表明:采用双进双出的双向液冷管道布置方式可以更好地降低电池的最高温升并将电池组的最大温差维持在5℃之内。对比不同冷却液入口流量下电池的温度分布,表明电池组的最高温度和最大温差随着冷却液流量的增加而降低。

摆式列车剩余加速度信号自适应滤波

利用剩余加速度信号获取摆式列车的控制信号。对剩余加速度信号进行滤波处理 ,分析滤波信号的延迟及特性 ,讨论 AR(n)模型阶次数与样本长度的选择。通过对试验数据的分析与处理证明 ,采用 AR(n)

基于HFWEO 和包络谱熵的轴箱轴承故障诊断方法研究

轴箱轴承作为高速列车走行部中关键部件,它的故障监测诊断对于列车安全稳定运行至关重要。轴箱轴承在承受车体垂向载荷时,也受到轮轨激扰的影响。为在轮轨激扰下依然可以有效提取出轴承故障冲击信息,文中在频率加权能量算子(FWEO)的基础上提出了高阶频率加权能量算子(HFWEO)信号解调算法,HFWEO通过增大瞬时频率的权重,提高了算法的抗干扰性。同时利用包络谱熵确定HF⁃WEO算法的阶数,避免引入高频噪声。通过仿真信号以及试验信号进行验证,结果表明,相对希尔伯特变换(HT)、Teager能量算子,文中提出的算法在轮轨激扰下依然能够有效地提取轴箱轴承故障冲击。

TB880E掘进机刀具的浮动油封国产化研究

浮动油封是TBM刀具的主要易损件之一 ,本文主要针对其工作面形状、材料、工艺、性能进行了国产化研究。

受电弓滑板轮廓检测中多视觉传感器全局标定方法研究

针对受电弓滑板轮廓检测中,碳滑板横向空间尺度大、传感器视角交叉的特点,提出一种地面多视觉传感器系统配置方案及二维靶标和三维靶标相结合的标定方法,对检测系统中的多视觉传感器进行全局标定。首先采用二维靶标标定单个视觉传感器,完成单视觉传感器标定后,将三维靶标置于相邻两视觉传感器的交叉视角范围内,通过靶标在不同摄像机视角下三维特征点之间的映射关系,求解相邻摄像机的外部参数。综合所有摄像机的内外部参数、结构光平面方程,建立统一坐标系下的数学标定模型。最后通过三维靶标特征点相对间距和真实距离对比进行试验验证。研究结果表明该方法标定精度较高、可操作性好、结构稳定,能够有效进行滑板轮廓测量工作。

基于EEMD-TEO熵的高速列车轴承故障诊断方法

为了解决高速列车轴承早期故障中低频信号的类间分离性较弱、保持架故障难以识别等的问题,提出了基于Teager能量算子(Teager energy operator,TEO)聚合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)熵的自适应诊断方法.该方法将EEMD、样本熵、TEO相结合,利用EEMD的自适应性得到固有模态(intrinic mode function,IMF)信号,用改进的TEO从IMF中提取得到样本熵,使用支持向量机(support vector machine,SVM)判断轴承工作状态与故障类型;讨论了EEMD能量熵、EEMD奇异值熵、EEMD-TEO时频熵生成的故障特征向量以及该向量在SVM中识别结果;对正常轴承、保持架故障、滚动体故障3种状态的轴承样本数据进行了故障诊断.研究结果表明:对3种轴承的故障识别率可以达到98%,较传统的经验模态熵识别率提高了2.6%,该方法可用作高速列车轴承状态诊断.