基于振动多特征的轻轨锚固螺杆松动故障诊断方法分析

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1、目录中文摘要I英文摘要II1绪论11.1课题的提出及研究意义11.1.1课题的捉出11.1.2课题的研究意义31.2国内外研究现状41.2.1结构健康监测的研究现状41.2.2螺纹构件松动检测的研究现状61.3本文的研究目的和研究内容71.3.1本文的研究目的71.3.2本文的研究内容71.3.3本文章节组织72轻轨锚固螺杆振动测试现状92.1引言92.2振动测试原理及实验研究92.2.1振动基本原理简述92.2.2锚固螺杆的实验研究:92.3轻轨振动检测子系统研究现状102.3.1振动检测系统简介102.3.2振动采集系统简介113锚固螺杆振动信

2、号特征提取与选择133.1特征提取原理及振动信号研究133.1.1时频参数133.1.2波包模型163.1.3小波波包203.1.4振型小波波包223.1.5经验模态分解243.1.6小波分解信息燔特征263.2特征选择方法研究273.2.1特征选择准则的确定283.2.2优化搜索算法简介314锚固螺杆振动信号识别处理系统设计334.1振动信号处理系统整体设计方案简介334.2振动信号处理系统的基本组成及作用344.2.1振动信号管理344.2.2脉冲信号管理354.2.3特征提取354.2.4特征集管理364.2.5特征选择374.2.6最优特征

3、集管理374.2.7信号识别385振动信号处理系统的应用395.1原始振动信号的预处理395.1.1有效激励信号的筛选395.1.2信号的重采样415.2在役锚固螺杆数据的分类处理415.3诊断结论446结论与展望49致谢50参考文献51附录561绪论1.1课题的提出及研究意义1.1.1课题的提出城市轨道交通已经成为我国城市交通发展的主流。在城市轨道交通系统中，跨座式单轨交通是一种典型制式，这种交通制式具有线路占地少，能大坡度、小曲率线径运行，线路构造简单，可架设在人口密集区等特点。重庆市的轻轨交通就采用了这种制式，其技术上的主要特点是以梁代轨，也

4、就是说其PC（Pre-stressedConcrete）^既是车辆的承重轨道，又是车辆的行走轨道，通常称为一PC轨道梁结构系统II山。由于轻轨PC轨道梁大部分都高架在建筑集中度高的人口较密集处（如杨家坪步行街段），且列车乘坐定员较多，所以轨道梁线形调整质量的好坏，直接关系到乘客乘坐车辆的舒适性和安全性。一旦PC轨道梁结构系统发生安全事故将导致不可想象的灾难性后果。跨座式PC轨道梁承拉铸钢支座是连接轨道梁与墩台的重要部件，如图1・1所示，该结构部件的上端是浇筑在PC轨道梁体内的，而下端仅靠四根长985mm.直径（

5、）为36加加的锚固螺杆固定在墩台上，

6、锚固螺杆的安装力矩为800N•加。它除了能够将PC轨道梁上的荷载有效地传递到墩台上外，还必须适应PC轨道梁体的荷载与温度变化产生的纵向水平位移和角位移，保证PC轨道梁与墩台连接在设计的寿命期内安全可靠并且有足够的疲劳寿命⑵。锚固螺杆安装后的状态如图1.1B及图1.2所示，可见锚固螺杆的大部分是深埋在墩台上的锚箱内，无法接触和直接查看，只有扁方一端的端头部分露出，因此如果采用日常轨道梁结构系统运营过程中的定期维护和检修技术，就很难掌握其状态是否仍处在安全使用情况下，可以说安装螺母的松动和锚固螺杆与锚箱接触处的腐蚀变化情况是不可知的，这就给掌握PC轨道

7、梁结构系统是否处于安全状态增加了难度⑶⑷。再者，由于重庆地区的独特的自然条件，空气湿度、气候、酸雨频繁等也对金展结构件的耐久性使用产生相应的影响。因此，掌握固定锚固螺杆的紧固螺母的松动与失效及锚固螺杆在锚箱内的疲劳、断裂、松动或腐蚀变化等情况是确保PC轨道梁结构系统安全的关键问题。所以，一套有效的健康检测系统对轻轨的安全运行是极其重要的。因此，在经过多方讨论和研究之后，决定研究开发能够在日常运行中用于检测锚固螺杆的健康状态的监测系统，以实现对在线工作的锚固螺杆及紧固螺母健康（安全）状况变化及损伤即其健康情况的监测，评估PC轨道梁结构系统或某一部份在

8、运行屮的健康状况，提供预警及是否维修或更换零部件的报告，主要研究锚固螺AB图1.1在役锚固螺杆状态Fig.1.1Photosofain-serviceLight-RailscrewanchorFig.1.2SketchmapofLight-RailScrewAnchors杆的紧固力矩及疲劳变形与固有频率、儿何位置变化与损伤情况，测量锚固螺杆系统振动信号、超声波检测信号及图像位置信号等物理、儿何量，采取与标准数据、历史数据（前一次测试数据）以及周边数据作统计分析对比等相应的数学计算及分析方法，利用计算机系统强大的计算能力和储存能力以及图像处理技术，给

9、出每一个锚固螺杆健康状况的报告及评估。作为这项检测系统的一个重要分支，基于振动多特征的锚固螺杆紧固螺母松动与失效分析系统技