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城轨车辆车轮踏面擦伤检测技术的研究

作 者: 王伟强
导 师: 贾利民; 蔡国强
学 校: 北京交通大学
专 业: 安全技术及工程
关键词: 城轨车辆 踏面擦伤 振动加速度 S变换 激光散射 表面粗糙度
分类号: U279
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 119次
引 用: 1次
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内容摘要


城市轨道交通是城市公共交通的骨干,具有运量大、安全、快速、环保、节约能源等特点,受到我国许多大城市的青睐。列车作为城市轨道交通的载体,其运行状态直接关系到乘客的人身财产安全;车轮是列车重要的走行部件,车轮踏面擦伤是列车行车事故的隐患之一。因此,对踏面擦伤的检测就显得尤为重要,如何对其进行高效、准确地故障诊断是值得研究的问题。本论文源于国家863计划项目“城市轨道交通列车在途监测与安全预警关键技术”。该项目旨在提升我国城市轨道交通安全保障水平和能力保持水平,为我国城市轨道交通的可持续发展提供基础性和全局性技术与装备支撑。1.介绍了城市轨道交通车辆的相关知识,分析了车轮踏面擦伤的典型故障及其危害,比较了目前国内外采用的各种在线检测方法,然后选择振动加速度法作为检测踏面擦伤的主要方法。2.根据踏面擦伤振动信号的特征,本文采用S变换的时频域分析算法对踏面擦伤信号进行特征提取和定位,以此,设计了基于振动信号的踏面擦伤检测子系统,并对实测数据进行了验证,检测效果甚好。3.为防止加速度振动法检测踏面擦伤出现误判、漏检等问题,本文提出了应用踏面的表面粗糙度作为检测踏面擦伤的一个指标,利用先进的激光技术和光纤技术,设计了基于激光散射特性的踏面擦伤检测子系统,并进行了理论分析,验证了其可行性。4.最后给出了两个系统实现踏面擦伤检测的具体算法,形成了以“地面系统”为主,“车载系统”为辅的综合检测系统,提高了踏面擦伤检测的效率和整个系统的可靠性。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
图目录  12-14
表目录  14-15
1 绪论  15-23
  1.1 研究背景和意义  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-20
    1.2.1 国外研究现状  16-18
    1.2.2 国内研究现状  18-20
  1.3 本论文选题来源及研究内容  20-23
    1.3.1 论文的选题来源  20
    1.3.2 论文的研究内容  20-23
2 车轮踏面擦伤及检测方法综述  23-39
  2.1 城市轨道交通车辆  23-26
    2.1.1 车辆总体  23-24
    2.1.2 轮对  24-26
  2.2 踏面的基本形式及典型故障  26-28
    2.2.1 踏面的基本形式  26
    2.2.2 踏面的典型故障  26-28
    2.2.3 踏面擦伤的危害  28
  2.3 踏面擦伤的标准  28-29
  2.4 车轮踏面擦伤检测的原理及方法  29-36
  2.5 检测方法比较  36-37
  2.6 本章小结  37-39
3 车轮踏面擦伤振动分析和信号处理算法  39-59
  3.1 车轮踏面的动力学分析  39-44
    3.1.1 轮轨关系动力学模型  39-40
    3.1.2 踏面擦伤冲击与车速的关系分析  40-44
  3.2 车轮踏面擦伤深度的计算  44-47
  3.3 擦伤信号特征分析及算法研究  47-52
    3.3.1 典型擦伤信号时、频域分析  47-48
    3.3.2 擦伤信号的特征提取算法研究  48-52
  3.4 S变换的基本原理  52-57
    3.4.1 S变换的定义  52-54
    3.4.2 离散S变换  54-55
    3.4.3 S变换的计算过程  55-57
  3.5 本章小结  57-59
4 基于激光散射特性的踏面擦伤检测技术研究  59-71
  4.1 踏面粗糙度  59-63
    4.1.1 表面粗糙度的概念  59
    4.1.2 表面粗糙度对工件使用性能的影响  59-60
    4.1.3 表面粗糙度的评定  60-63
    4.1.4 表面粗糙度的测量  63
  4.2 激光散射的基本理论  63-65
  4.3 利用激光检测踏面擦伤的设想  65-66
  4.4 激光检测踏面粗糙度的原理  66-67
  4.5 激光波长和表面粗糙度对散射光强度的影响分析  67-69
  4.6 本章小结  69-71
5 踏面擦伤检测试验及系统设计  71-101
  5.1 基于振动信号的踏面擦伤检测子系统  71-85
    5.1.1 试验设备  71-72
    5.1.2 振动信号采集系统  72-73
    5.1.3 数据预处理  73-77
    5.1.4 信号特征提取  77-82
    5.1.5 位置判别  82-85
  5.2 现场踏面擦伤检测子系统设计  85-88
    5.2.1 系统构成  85-86
    5.2.2 检测系统工作流程  86-87
    5.2.3 踏面擦伤检测系统存在的问题  87-88
  5.3 基于激光散射的踏面擦伤检测子系统设计  88-96
    5.3.1 试验设备  88-91
    5.3.2 踏面检测系统设计  91-95
    5.3.3 相关参数的计算  95-96
  5.4 踏面擦伤检测算法数据流程  96-99
  5.5 本章小结  99-101
6 总结与展望  101-103
  6.1 本文总结  101
  6.2 研究展望  101-103
参考文献  103-107
作者简历  107-111
学位论文数据集  111

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 车辆工程 > 车辆运用、保养与检修
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