高速列車液壓減振器故障建模與診斷方法研究.pdf

1、液壓減振器是列車懸掛和動力學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分，對高速列車運行安全性和平穩(wěn)性至關(guān)重要。由于高速列車長期暴露于露天環(huán)境下，液壓減振器受風(fēng)雨、日曬、大氣和不同路況的影響和侵蝕，出現(xiàn)了漏油等故障現(xiàn)象。液壓減振器通過油液進(jìn)行作用，其故障有較強的隱蔽性，難以通過數(shù)學(xué)建模直接分析其參數(shù)與故障之間的關(guān)系。同時，故障數(shù)據(jù)采集方式和分類標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一給其故障研究帶來諸多困難。此外，高速列車運行工況多變，存在諸如軌道不平順等隨機激勵，其環(huán)境噪聲和突變樣本對故障

2、診斷準(zhǔn)確率產(chǎn)生較大影響。
　　為此，本文分析了液壓減振器結(jié)構(gòu)和工作原理，基于此構(gòu)建了高速列車液壓減振器仿真精細(xì)化模型，通過總結(jié)典型故障模式和分析其故障機理，對該仿真模型進(jìn)行了典型故障注入動力學(xué)仿真，獲取了正常及故障狀態(tài)液壓減振器在不同工況下的振動信號，研究了故障特征提取方法和基于該故障模型進(jìn)行特征辨識的方法，提出了一套完整的液壓減振器故障診斷方法。論文主要研究成果如下:
　　(1)構(gòu)建并驗證了液壓減振器精細(xì)化模型。基于AME

3、Sim，通過液壓減振器的模型化表達(dá)和關(guān)鍵部件的HCD庫設(shè)計，構(gòu)建了精細(xì)化的液壓仿真模型，從而實現(xiàn)了對SIMPack整車動力學(xué)模型中液壓減振器傳統(tǒng)簡化模型的改進(jìn)，與液壓減振器工程測試示功圖及數(shù)學(xué)理論模型示功圖進(jìn)行了對比驗證。
　　(2)提出了高速列車液壓減振器模型的故障仿真方法。針對液壓減振器元件故障與參數(shù)難以直接關(guān)聯(lián)分析，通過分析液壓減振器典型故障模式、零部件故障和構(gòu)建典型故障模式的故障樹，建立了故障模式與AMESim模型參數(shù)集之

4、間的映射關(guān)系，獲取了故障狀態(tài)下的示功圖和F-v圖，并通過液壓減振器工程測試的示功圖對比進(jìn)行了驗證，最后通過高速列車SIMPack和AMESim聯(lián)合仿真進(jìn)行了振動信號提取。
　　(3)改進(jìn)了VPMCD模式識別算法。針對高速列車液壓減振器故障識別率不夠理想的情況和提取特征維度較大時VPMCD識別方法對樣本數(shù)量的要求，根據(jù)高速列車同一階段輸入樣本數(shù)據(jù)存在突變樣本但大部分是連續(xù)穩(wěn)定性的故障數(shù)據(jù)特點，以樣本集的形式作為輸入，通過滑窗逐步回歸