基于钢轨振动响应分析的车轮扁疤检测方法研究

车轮扁疤会影响列车运行舒适性并加速车辆、轨道基础设施部件故障。提出一种基于钢轨振动响应的车轮扁疤动态检测和识别方法。通过建立车辆轨道垂向耦合模型和车轮扁疤模型,计算车轮扁疤作用下的钢轨动态响应。比较了不同轨道不平顺、不同列车运行速度以及不同扁疤深度条件下,对钢轨振动响应进行Hilbert-Huang变换(HHT)和高阶谱分析两种方法的车轮扁疤识别能力。利用HHT中的Hilbert谱可以定性区分正常车轮与有扁疤车轮,但该方法会受到轨道不平顺大小的影响。而利用高阶谱分析方法能够定量判断扁疤深度,且识别能力不受轨道不平顺大小及运行速度影响。研究结果表明,利用钢轨振动响应结合高阶谱分析可以有效检测和识别车轮扁疤。

基于高阶谱特征提取的高速列车车轮擦伤识别算法研究

随着列车运行速度和轴重增加,车轮踏面擦伤现象不断加剧。提出一种对列车经过时钢轨振动信号进行高阶谱特征提取并结合粒子群-支持向量机(PSO-SVM)进行车轮擦伤识别的算法。通过建立车辆轨道垂向耦合模型和车轮擦伤模型,计算正常车轮与擦伤车轮作用下的钢轨振动响应。利用高阶谱方法对两种情况下钢轨振动信号进行信号处理得到二维等高线图和三维双谱图,通过灰度-梯度共生矩阵提取其二维等高线图的6个纹理特征,与车速共同输入PSO-SVM模型识别车轮是否擦伤;再结合三维双谱图对角切片峰值、二维等高线图内扩对角频率,对擦伤等级进行识别。结果表明:利用高阶谱进行特征提取的方法识别正常与擦伤车轮准确率可以达到100%,擦伤等级的准确率可以达到94.6%。最后将该方法与EMD方法进行特征提取做比较分析,EMD方法识别正常与擦伤车轮准确率为98.3%,而擦伤级别准确率仅为56.4%。研究结果表明,基于高阶谱的PSO-SVM方法更能有效识别擦伤车轮并确定其擦伤等级。

基于平行四边形机构实现机车车轮踏面擦伤信号的检测判定

简述了检测车轮踏面擦伤状态的重要性、擦伤定义及标准,介绍了平行四边形机构检测系统的检测原理,并通过试验和相关数据处理得到擦伤车轮检测结果,最后用MATLAB编写算法实现擦伤信号的判定且进行了算法的误差分析。

4WS汽车自动泊车轨迹生成策略

针对传统泊车轨迹生成方法中存在两段圆弧曲率并不连续的问题,提出融合微分平坦和B样条理论的轨迹生成策略。首先建立了4WS车辆自动泊车过程中的运动学方程,并由此证明了此系统的微分平坦性,利用B样条理论对平坦输出进行参数化,通过非线性规划器来参数化求解B样条曲线的顶点。

简易楼梯平地两用小车轮体设计

针对爬楼梯对轮子提出的要求,研制了可爬楼梯和平地移动的轮式三角轮系机构。给出了结构尺寸,满足对楼梯的几何包容条件。

基于格林函数的轮轨缺陷对轮轨垂向动态相互作用的研究

在轮轨垂向耦合振动模型中,把钢轨考虑成离散支撑的连续的铁木辛科梁,用一系悬挂和二系悬挂把在钢轨上滚动的车轮、1/4构架质量块和1/8车体质量块连接起来作为简化的车辆模型。为了高效精确地研究不同车轮和钢轨缺陷对轮轨垂向动态相互作用的影响,对钢轨在移动载荷作用下的运动方程进行拉普拉斯变换,用格林函数法求解其在频域上的响应解,再通过反傅里叶变换求得钢轨在时域内的振动响应。考虑不同工况下车轮的扁疤、多边形化缺陷和钢轨的波磨缺陷,用非线性赫兹接触理论和数值迭代方法计算轮轨垂向冲击力。结果表明:应用格林函数法可以高效准确地求解轮轨垂向动态响应,为在高频范围内研究轮轨作用提供了理论基础。

基于VMD的地铁车辆平轮状态监测和诊断

针对地铁车辆轮轨振动信号信噪比低、非线性、不平稳等特点,为更好地提取地铁平轮的故障特征,提出一种基于变分模态分解(VMD,variationl mode decomposition)和包络谱熵的地铁平轮故障诊断方法。首先,构建虚拟仿真信号做变分模态分解,并与经验模态分解进行对比分析,说明VMD方法的有效性,再对实测4种工况的轮轨振动信号进行变分模态分解,求出不同分解模态的包络谱熵值,最后采用支持向量机分析故障诊断效果。试验结果表明:提出的方法能够有效地提取平轮故障特征,对地铁车辆平轮故障状态具有良好的诊断效果。

基于ARM嵌入式的轮轨疤痕检测控制系统

为了满足对轮轨疤痕检测平台的数据流传输以及系统运行的控制需求,设计了一种以ARM7核的S3C44B0X处理器为核心的控制模块,并对基于VxWorks嵌入式操作系统的各个控制功能的开发与实现过程进行了论述.通过对整个系统的联调实验,验证了此控制模块设计的正确性与有效性.

神华铁路TPDS与TADS项目建设安全规划探讨

货车运行状态(走行稳定性、装载状态、车轮踏面状态、滚动轴承状态)直接关系到行车安全,本文介绍了货车运行状态地面安全监测系统(TPDS)、货车滚动轴承故障早期监测系统(TADS)的国内外现状与发展趋势,讨论了TPDS和TADS检测与诊断技术和应用,结合神华集团铁路实际情况,从先进、成熟、经济、实用、可靠的角度论证了神华集团TPDS和TADS建设的可行性和建设方案,分析了项目实施的社会效益,给出了结论和建议。

基于小波变换和小波包分析平轮信号

轮对的扁疤在列车行驶过程中,对轮轨产生间歇性的脉冲激扰源。当车轮滚至扁疤处时,产生的附加冲击力比正常时大几倍甚至十几倍。运用小波变换及小波包对平轮信号进行分析,可以找出能量与各频段之间的精确对应关系,运用小波包分解系数求能量公式,可求出任意频段信号的能量。