基于振動信號的高速道岔傷損識別研究.pdf

1、高速鐵路道岔是高速鐵路線路中的基礎(chǔ)設(shè)施與薄弱環(huán)節(jié)，安全性相對較低，限制列車速度。與基本軌相比，由于道岔曲尖軌承受更大的橫向作用力，以及在輪軌相互作用、外部載荷、環(huán)境和災(zāi)害等因素作用下，道岔易產(chǎn)生水平彎曲、拱腰、剝落掉塊、裂紋甚至斷裂等損傷，結(jié)構(gòu)性能下降，嚴(yán)重影響道岔的使用安全。鑒于此，本文研究了基于道岔振動信號的傷損識別方法。
　　在道岔傷損識別中，道岔振動信號是道岔傷損識別的重要信息來源，鑒于該信號在采集和傳輸過程中噪聲干擾嚴(yán)重

2、，影響傷損識別的準(zhǔn)確性，研究了一種基于小波閾值參數(shù)優(yōu)選的高速道岔振動信號降噪方法。
　　本文的研究內(nèi)容主要包括以下3個方面:
　　(1)實測道岔振動信號的小波閾值降噪。在分析國內(nèi)外相關(guān)降噪方法的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合小波閾值降噪的經(jīng)典理論，研究了基于小波閾值的高速道岔降噪方法，詳細(xì)研究了降噪過程中小波基函數(shù)、分解層數(shù)、閾值估計準(zhǔn)則、閾值量化函數(shù)等參數(shù)的選取，通過對比分析確定參數(shù)最優(yōu)的小波閾值降噪方案。
　　(2)基于頻響函數(shù)

3、與主元分析的道岔傷損識別。將頻響函數(shù)用于道岔傷損識別，相對其他模態(tài)參數(shù)來說，頻響函數(shù)更能直接和準(zhǔn)確的反映道岔的振動特性，信息含量豐富。圍繞實測道岔的頻響函數(shù)，闡述了頻響函數(shù)的測量、估計與評價;針對道岔傷損識別，研究了頻響矩陣與傷損識別矩陣的構(gòu)造方法;引入主元分析理論，研究了如何利用主元分析對道岔的傷損進(jìn)行識別，其中主要包括頻響函數(shù)1、2階主元提取、橢圓控制圖和主元分布分析的研究。實驗表明，通過橢圓控制圖和主元數(shù)據(jù)點分布圖能初步識別出道岔

4、傷損。
　　(3)基于小波單支重構(gòu)與馬氏距離的道岔傷損識別。在小波變換理論基礎(chǔ)上分析了小波單支重構(gòu)算法，結(jié)合頻響函數(shù)分析，研究了從原來單信號單頻響函數(shù)到單信號多頻響函數(shù)的改進(jìn)，即將單一響應(yīng)信號分為多頻段響應(yīng)信號來計算頻響函數(shù)，這樣有利于道岔傷損信息在不同頻段表征。其次，在不采用原有直接對傷損前后頻響函數(shù)作差的基礎(chǔ)上，通過主元分析降維，計算傷損前后主元矩陣間馬氏距離的方法來分析和識別道岔傷損。實驗表明，該方法不僅能識別出道岔傷損位置