面向城軌列車(chē)走行安全的軸承在途故障診斷研究.pdf

1、城市軌道交通是我國(guó)城鎮(zhèn)化和城市現(xiàn)代化的全局性和支撐性的基礎(chǔ)設(shè)施，是城市綜合交通的骨干交通方式。截止2012年底，全國(guó)城市軌道交通規(guī)劃總里程超過(guò)14000公里，覆蓋53個(gè)大中城市;截止2013年底，全國(guó)累計(jì)批復(fù)36個(gè)城市的軌道交通建設(shè)總里程約6000公里;累計(jì)建成開(kāi)通運(yùn)營(yíng)總里程已達(dá)2266公里。
　　如何保障城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)安全，提升運(yùn)營(yíng)維護(hù)水平，降低全生命周期運(yùn)營(yíng)成本已成為我國(guó)城市軌道交通可持續(xù)健康發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，迫切需要研

2、發(fā)適應(yīng)我國(guó)國(guó)情和運(yùn)營(yíng)管理機(jī)制的包括城軌列車(chē)走行部軸承運(yùn)行狀態(tài)在途檢測(cè)、故障診斷和預(yù)警技術(shù)在內(nèi)的軌道交通安全保障技術(shù)與裝備體系。
　　本文以形成符合國(guó)情和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的城軌列車(chē)走行部軸承運(yùn)營(yíng)狀態(tài)在途監(jiān)測(cè)及預(yù)警關(guān)鍵理論技術(shù)與相關(guān)系統(tǒng)為目標(biāo)，形成了具有普適意義的如下理論方法和關(guān)鍵技術(shù)及裝備:
　　本文對(duì)城軌列車(chē)走行部軸承在途故障診斷展開(kāi)以下研究:
　　1.深入研究了城軌列車(chē)走行部軸承結(jié)構(gòu)、振動(dòng)機(jī)理和故障形式及原因，提出了多因

3、素（徑向游隙、轉(zhuǎn)速、載荷、波紋度等）綜合作用下的城軌列車(chē)走行部軸承靜、動(dòng)力學(xué)模型。分析了不同因素對(duì)系統(tǒng)的影響，得出軸承內(nèi)在結(jié)構(gòu)以及外部原因與征兆表現(xiàn)之間的內(nèi)在聯(lián)系和映射關(guān)系，再結(jié)合城軌列車(chē)特定運(yùn)營(yíng)環(huán)境，確定走行部軸承的監(jiān)測(cè)參數(shù)與監(jiān)測(cè)部位，為后續(xù)城軌列車(chē)軸承疲勞壽命評(píng)估和在途故障辨識(shí)提供理論和技術(shù)支撐。
　　2.基于獲取的實(shí)時(shí)動(dòng)載荷數(shù)據(jù)，并在軸承疲勞壽命分析理論的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了時(shí)變工況下城軌列車(chē)走行部軸承的疲勞壽命評(píng)估模型。首先系統(tǒng)

4、分析了不同參數(shù)（轉(zhuǎn)速、載荷、節(jié)徑、滾動(dòng)體數(shù)目）對(duì)軸承疲勞壽命的影響，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合軌道交通列車(chē)時(shí)變運(yùn)營(yíng)工況，建立了變工況下走行部軸承疲勞壽命模型，并利用廣州地鐵時(shí)變工況環(huán)境下的數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證了模型的合理性和有效性。
　　3.從基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)特征提取方面考慮，提出了面向城軌列車(chē)走行部軸承多智能算法融合的在途故障辨識(shí)方法。在研究小波分析、包絡(luò)分析、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等信號(hào)處理方法基礎(chǔ)上，融合諧波小波良好的時(shí)頻

5、局部化特性和包絡(luò)解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于諧波小波包絡(luò)分析的城軌列車(chē)軸承故障辨識(shí)方法;基于小波包的時(shí)頻性和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)性，構(gòu)建了基于小波包神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城軌列車(chē)軸承故障辨識(shí)方法;結(jié)合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法精細(xì)的時(shí)頻解析度、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)性和遺傳算法的全局搜索能力，建立了基于時(shí)頻域多維特征參量和遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城軌列車(chē)走行部軸承在途故障辨識(shí)方法，并利用不同工況下的故障數(shù)據(jù)對(duì)算法辨識(shí)精度和實(shí)時(shí)性進(jìn)行測(cè)試，診斷結(jié)果表明面向城軌列車(chē)走行部