基于灰色理論的車輛輪對(duì)踏面磨損預(yù)測(cè)研究.pdf

1、車輪作為列車的重要組成部件之一，其狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到列車的運(yùn)行安全。其中，車輪踏面磨損也是造成列車故障的主要原因之一，沒有預(yù)知的車輪失效不僅影響維修策略的制定，而且還可能造成災(zāi)難性事故。因此，有效地預(yù)測(cè)車輪的磨損狀態(tài)并評(píng)估其剩余壽命有助于了解在役車輪的健康狀態(tài)并制定出合理、優(yōu)化的維修策略，減小車輪由于維修不足和過度維修造成的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。
　　針對(duì)目前存在的列車運(yùn)行過程中車輪狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及車輪維修實(shí)際問題，本課題提出應(yīng)用

2、灰色系統(tǒng)理論方法，對(duì)灰色模型進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建灰色組合預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)車輪磨耗量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并對(duì)其剩余壽命進(jìn)行分析，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)系統(tǒng)地介紹了灰色系統(tǒng)理論的相關(guān)知識(shí)及 GM(Grey Model,灰色模型)預(yù)測(cè)模型群中最重要的GM(1,1)預(yù)測(cè)模型，分析了應(yīng)用灰色模型的前提條件，并對(duì)車輪踏面磨耗的灰特性進(jìn)行了探討研究。
　　(2)指出灰色 GM(1,1)模型存在長(zhǎng)期預(yù)測(cè)精度較低的問題，針對(duì)模型初始條件不能充

3、分利用新信息的現(xiàn)象，提出采用累加數(shù)列的最新值來代替初值的改進(jìn)方法，同時(shí)采用新陳代謝的方法不斷等維滾動(dòng)數(shù)列并更新初值，得到改進(jìn)后的初值遞進(jìn)等維新息GM(1,1)模型，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果評(píng)估車輪踏面剩余壽命，作為制定維修策略的依據(jù)，并通過實(shí)例分析研究了該方法對(duì)車輪踏面磨損預(yù)測(cè)的可行性和有效性。
　　(3)考慮到車輪踏面磨損預(yù)測(cè)具有灰色不確性特征及單個(gè)模型預(yù)測(cè)的局限性對(duì)預(yù)測(cè)精度造成的影響，提出構(gòu)造灰色組合預(yù)測(cè)模型的思想，分別介紹改進(jìn)的灰色GM

4、(1,1)模型、離散GM(1,1)模型和二次指數(shù)模型，并選用這三種模型作為組合模型的單一模型，構(gòu)造以熵值法來確定權(quán)重系數(shù)的灰色定權(quán)組合預(yù)測(cè)模型和以各單一模型的絕對(duì)誤差來確定權(quán)重的灰色變權(quán)組合預(yù)測(cè)模型，提高預(yù)測(cè)模型的精度。
　　(4)以車輪踏面磨損作為研究對(duì)象，構(gòu)建了基于三種單項(xiàng)模型的定權(quán)組合預(yù)測(cè)模型和變權(quán)組合預(yù)測(cè)模型，應(yīng)用灰色組合預(yù)測(cè)模型對(duì)車輪踏面磨損實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明，文中所提組合預(yù)測(cè)方法能夠較好的反映車輪踏面磨

5、損趨勢(shì)，組合預(yù)測(cè)模型較任一單一模型精度更高，結(jié)果更具合理性與科學(xué)性。同時(shí)將定權(quán)組合模型結(jié)果與變權(quán)組合模型結(jié)果進(jìn)行比較，并利用模型評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)了兩種組合模型的預(yù)測(cè)性能，驗(yàn)證了所提灰色變權(quán)組合預(yù)測(cè)模型的可行性與有效性。
　　本課題的研究將有利于提高列車運(yùn)行的安全性和可靠性，有助于制定科學(xué)的車輛維修策略，減小維修人員的維修量，增加車輪的使用壽命，能夠極大地提高車輛的運(yùn)用效率，在降低維修費(fèi)用的同時(shí)也可為車輪的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)現(xiàn)車輛輪對(duì)的狀態(tài)修