基于车辆轴箱振动加速度的钢轨波磨检测方法研究

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1、国内图书分类号：TH117.1密级：公开国际图书分类号：531.43西南交通大学研究生学位论文基于车辆轴箱振动加速度的钢轨波磨检测方法研究年级二〇一五级姓名刘力申请学位级别工程硕士专业机械工程指导老师陈光雄教授二零一八年四月十日ClassifiedIndex:TH117.1U.D.C:531.43SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTHEDETECTIONMETHODOFRAILCORRUGATIONBASEDONVIBRATIONACCELERATIONOF

2、AVEHICLEAXLEBOXGrade:Postgraduate2015Candidate:LiuLiAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.ChenGuangxiongApril10,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要地铁作为城市轨道交通大动脉，不仅具有载客流量大、安全快速等显著特点，且其碳排放量低，对城市生态环境友好。在人们日常出行、工作生活中，已成为不可替代的交通工具。但是，随着地铁

3、车辆的运营，在钢轨上同样会出现钢轨波浪形磨耗这一困扰专家学者近百年的学术难题。地铁线路上出现的波磨多为短波波磨，但其将直接影响机车车辆和轨道部件的寿命，由波磨引起的高频振动降低旅客乘坐舒适性，严重时甚至可能危及车辆行驶安全。因此，在对波磨作系统研究之前，如何快速高效地检测识别出地铁轨道波磨对城市轨道交通安全运营具有重要指导意义。本文将车辆轴箱与轮对一起视作刚体，在轴箱上安装加速度传感器，不同于安装加速度计于车体上会通过一系、二系减振悬挂系统减弱波磨振动信号，车辆通过波磨轨道时引起的振动冲击能直接反映于轴箱上的振动加速度信号中。因此，

4、基于惯性基准法原理，通过对轴箱垂向振动加速度信号二次积分可以得到轨道波磨值。轴箱振动加速度信号除包含波磨信息之外，还包含其他噪声等无关信息，以及加速度计安装不垂直、温度变化等引起积分饱和的低频分量。因此，在作积分运算之前，针对轴箱振动信号非平稳、非线性的特点，基于EMD自相关能量判别噪声分量，并构造新的小波阈值函数对信号降噪预处理，再通过高通滤波器去除低频分量，然后设计积分滤波器对处理后的信号进行积分，最后，为保证检测精度，再将积分结果通过高通滤波器筛选波长。将通过本文检测方法运用轴箱振动加速度计算出的波磨波形与现场实际测量波磨波形

5、作比较。结果显示，两波磨波形在变化趋势上一致，波磨波形能够很好的吻合，波长、波磨幅值接近。因此，基于惯性基准法原理，运用本文检测方法对轴箱振动加速度信号二次积分所得结果能够表征轨道波磨损伤情况。关键词：波磨检测；轴箱振动加速度；EMD；小波阈值去噪；数值积分；高通滤波西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractMetro,asthemainarteryofurbanrailtransitsystems,notonlyhassignificantfeaturessuchaslargetrafficpassengervolum

6、e,safetyandquickness,butalsohasalowcarbonemissionandisfriendlytotheurbaneco-environment.Ithasbecomeanirreplaceablemeansoftransportationinpeople’sdailytravelandworklife.However,aftersubwayvehiclesrunforaperiodoftime,railcorrugationwillalsoappearontherail,whichisanacadem

7、icproblemforexpertsandscholarsfornearlyonehundredyears.Thecorrugationontherailismostlyshortwavelengthcorrugation,butitwilldirectlyaffectthelifeoflocomotiveandtrackcomponents,reducepassenger’scomfortandmayevenendangerthesafety.Therefore,beforesystematicstudyofrailcorrug

8、ation,howtoquicklyandefficientlydetectandidentifythecorrugationhasimportantguidingsignificanceforthesafeoperationofur