面向城軌列車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城鎮(zhèn)化和城市現(xiàn)代化的全局性和支撐性的基礎設施，是城市綜合交通的骨干交通方式。截止2012年底，全國城市軌道交通規(guī)劃總里程超過14000公里，覆蓋53個大中城市;截止2013年底，全國累計批復36個城市的軌道交通建設總里程約6000公里;累計建成開通運營總里程已達2266公里。
　　如何保障城市軌道交通系統(tǒng)的運營安全，提升運營維護水平，降低全生命周期運營成本已成為我國城市軌道交通可持續(xù)健康發(fā)展的瓶頸問題，迫切需要研

2、發(fā)適應我國國情和運營管理機制的包括城軌列車走行部軸承運行狀態(tài)在途檢測、故障診斷和預警技術在內(nèi)的軌道交通安全保障技術與裝備體系。
　　本文以形成符合國情和自主知識產(chǎn)權的城軌列車走行部軸承運營狀態(tài)在途監(jiān)測及預警關鍵理論技術與相關系統(tǒng)為目標，形成了具有普適意義的如下理論方法和關鍵技術及裝備:
　　本文對城軌列車走行部軸承在途故障診斷展開以下研究:
　　1.深入研究了城軌列車走行部軸承結構、振動機理和故障形式及原因，提出了多因

3、素（徑向游隙、轉速、載荷、波紋度等）綜合作用下的城軌列車走行部軸承靜、動力學模型。分析了不同因素對系統(tǒng)的影響，得出軸承內(nèi)在結構以及外部原因與征兆表現(xiàn)之間的內(nèi)在聯(lián)系和映射關系，再結合城軌列車特定運營環(huán)境，確定走行部軸承的監(jiān)測參數(shù)與監(jiān)測部位，為后續(xù)城軌列車軸承疲勞壽命評估和在途故障辨識提供理論和技術支撐。
　　2.基于獲取的實時動載荷數(shù)據(jù)，并在軸承疲勞壽命分析理論的基礎上，構建了時變工況下城軌列車走行部軸承的疲勞壽命評估模型。首先系統(tǒng)

4、分析了不同參數(shù)（轉速、載荷、節(jié)徑、滾動體數(shù)目）對軸承疲勞壽命的影響，在此基礎上，結合軌道交通列車時變運營工況，建立了變工況下走行部軸承疲勞壽命模型，并利用廣州地鐵時變工況環(huán)境下的數(shù)據(jù)對模型進行了測試，驗證了模型的合理性和有效性。
　　3.從基于實時數(shù)據(jù)特征提取方面考慮，提出了面向城軌列車走行部軸承多智能算法融合的在途故障辨識方法。在研究小波分析、包絡分析、經(jīng)驗模態(tài)分解、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法等信號處理方法基礎上，融合諧波小波良好的時頻

5、局部化特性和包絡解調的優(yōu)點，設計了基于諧波小波包絡分析的城軌列車軸承故障辨識方法;基于小波包的時頻性和神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習、自適應性，構建了基于小波包神經(jīng)網(wǎng)絡的城軌列車軸承故障辨識方法;結合經(jīng)驗模態(tài)分解方法精細的時頻解析度、神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習、自適應性和遺傳算法的全局搜索能力，建立了基于時頻域多維特征參量和遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡的城軌列車走行部軸承在途故障辨識方法，并利用不同工況下的故障數(shù)據(jù)對算法辨識精度和實時性進行測試，診斷結果表明面向城軌列車走行部