基于性能退化分析的高速動車組齒輪箱可靠性研究.pdf

1、本文針對高速動車組齒輪箱的潤滑油檢測數(shù)據(jù)，采用基于性能退化數(shù)據(jù)的可靠性研究方法對高速動車組齒輪箱的可靠性進行了研究。并用機器學(xué)習(xí)算法擬合鐵元素規(guī)律，預(yù)測齒輪箱的健康狀態(tài)。
　　首先，本文通過繪制油樣運行里程-鐵元素含量散點圖和列車運行里程-鐵元素含量散點圖;計算油樣運行里程-鐵元素含量之間的的Spearman秩相關(guān)系數(shù)、顯著性水平和列車運行里程-鐵元素含量之間的的Spearman秩相關(guān)系數(shù)、顯著性水平，可以證明:油樣運行里程和鐵元

2、素含量、列車運行里程和鐵元素含量之間的正相關(guān)性是顯著的，并且油樣運行里程和鐵元素含量之間的相關(guān)性更強。其次，本文利用Wiener過程的首達(dá)時間服從逆高斯分布的結(jié)論來建立首達(dá)時間的概率分布，分別建立漂移參數(shù)和擴散參數(shù)均為常數(shù)的Wiener模型和漂移參數(shù)為隨機數(shù)擴散參數(shù)為常數(shù)的Wiener模型。采用極大似然法分別給出2個模型的漂移參數(shù)推斷的公式和擴散參數(shù)的推斷公式。通過對2個模型的可靠度函數(shù)進行分析發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律:2種模型的可靠度函數(shù)和失效分

3、布函數(shù)的變化情況是相似的，失效閾值為120ug/g時，可靠度快速下降;失效閾值為350ug/g和500ug/g的情況下，累積失效概率和可靠度是先緩慢變化，然后劇烈變化。再次，根據(jù)Gamma過程的首達(dá)時間的性質(zhì)給出齒輪箱失效分布函數(shù)和可靠性函數(shù)，利用矩估計的方法給出了形狀參數(shù)和尺度參數(shù)估計值的計算公式;通過對可靠度函數(shù)進行分析發(fā)現(xiàn):失效閾值為120ug/g時，可靠度快速下降至一個較低的值;失效閾值為350ug/g和500ug/g的情況下，

4、累積失效概率和可靠度是先緩慢變化，然后劇烈變化。根據(jù)可靠度函數(shù)的變化規(guī)律確定40萬km換油。最后，分別采用支持向量機、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和隨機森林這3個不同的機器學(xué)習(xí)算法來擬合對鐵元素含量。并采用k折交叉驗證方法來對模型的參數(shù)進行優(yōu)化，最終使訓(xùn)練集和測試集的模型誤差同時達(dá)到最小。結(jié)果表明隨機森林模型的訓(xùn)練集誤差和測試集誤差都是最小的，因此隨機森林模型是最適合本數(shù)據(jù)模型的。將隨機森林模型推廣到預(yù)判齒輪箱潤滑油狀態(tài)上進行應(yīng)用。
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