城轨车辆悬挂系统故障诊断方法研究

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1、多参未)p／，l硕士学位论文堙乞≯一城轨车辆悬挂系统故障诊断方法研究ResearchonTheFaultDiagnosisofUrbanRailVehicleSuspensionsystem作者：柳海导师：魏秀琨北京交通大学2013年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者龋新磁

2、签字日期：1∥侈年7月膨日翩繇耨专舻签字日期：2p汐年3月加中图分类号：U260．351UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文城轨车辆悬挂系统故障诊断方法研究ResearchonTheFaultDiagnosisofUrbanRailVehicleSuspensionsystem作者姓名：柳海导师姓名：魏秀琨学位类别：工学学号：10121140职称：副教授学位级别：硕士学科专业：交通安全工程研究方向：交通安全保障技术北京交通大学2013年3月致谢文之所成，盖为师者倾其心力，悉心指导，为学生者秉承其意，勉力研习而作之。吾师魏先生秀琨，温

3、恭谦和，德才兼具，循循善诱，发蒙启蔽。言多喜乐而谨于学问，行事爽朗而正于德行。常身体力行，示为学为事必当勤勉；常谆谆教诲，诫不得有娇躁懈怠之心。尝申国之863课题于红果园，日出则竭思尽力，夜至而三更未眠。或日：“魏公者，工作狂也!吾与其同室，三日未得安睡。”众人笑而然之。师之言传身教，使学生得入学术之殿堂；师之交心鼓舞，使学生得明他日之志向。为师弟子，吾生所幸。叩谢!吾之同学少年者，如张秀洁、鞠志强、汪煜婷、郭淑萍、梁俞、余博、姚德臣、周莉茗、邵一琨、贾天丽之众，皆为四海菁英，各有所长。常坐而论学，各抒己见；亦把酒言欢，各论天高。兴之所至，同高歌以泄意；情之

4、所染，共举杯以抒怀。当吾青春年少之时，得遇诸君，叙同窗之谊，幸甚至哉!吾本布衣之子，农耕世家。十有五而赴学离乡，至今未辍，想来已有十年矣。家有双亲，严父慈母，劳苦一生，日不得歇。不能行孝膝下，愧羞毕至。家母体弱，常多疾病，每思及此，无不临涕。然立身行道，以显父母。他日学成，再思图报!养育之恩，儿跪而叩谢。言尽于此，恩愈流长!柳海诚惶诚恐，再拜叩首。中文摘要摘要：城轨车辆悬挂系统作为城市轨道交通车辆的关键组成部分之一，对其进行实时的状态监控与故障诊断，不仅可以提高城轨车辆运行的安全性与可靠性，而且能够大幅减小由于定期检修而产生的费用，具有重要意义。论文在国家8

5、63计划，课题基于传感网的列车关键设备在途故障诊断技术及系统研制开展的背景下，采用基于模型与数据驱动的方法研究了城轨车辆悬挂系统的故障检测与故障分离问题，并提出了基于相似性匹配的悬挂系统故障分离方法。研究内容主要包括：1．结合项目工程实际建立了城轨车辆垂向悬挂系统的动力学模型，并通过频域时域响应分析说明了模型的可靠性。首次采用SIMPACK与MATLAB混合仿真的形式搭建了城轨车辆悬挂系统故障仿真实验平台，用于故障诊断算法的验证工作。较之传统的MATLAB数值仿真，实验结果更具说服力。2．采用Kalman滤波器与GLRT(广义概率比率检验)方法，研究了基于模

6、型的城轨车辆悬挂系统故障检测方法。仿真实验中所有故障均被成功检测，但检测时间延时较长。进一步，讨论了分布式故障诊断策略在城轨车辆悬挂系统故障诊断问题上的应用，减小计算负担的同时可依据检测结果初步分离故障。3．分别采用DPCA方法与T-PLS方法，研究了数据驱动的城轨车辆悬挂系统故障检测方法。实验结果表明数据驱动的方法在检测效果上优于基于模型的方法。同时，在T-PLS方法中，结合贡献图技术讨论了悬挂系统的故障分离问题，实现故障的初步分离。4．结合Kalman滤波、FFT变换提取悬挂系统故障特征并建立故障特征库，采用Eros算法度量故障特征之间的相似性程度，提出

7、了一种基于相似性匹配的悬挂系统故障分离方法。在城市轻型轨道列车的仿真实验中，该方法成功分离了绝大多数故障。通过两类方法的比较可知，数据驱动的故障诊断方法在算法复杂程度、故障检测效果等方面均优于基于模型的方法。为改善基于模型方法的效果，车辆动力学建模理论与鲁棒故障诊断方法的应用值得深入研究。而数据驱动的方法在物理意义解释与变量选取等方面可做进一步探讨。关键词：悬挂系统；故障检测；故障分离；基于模型；数据驱动分类号：U260．351ABSTRACTABS’I’I认C’I’：Researchworksonsuspensionsystemconditionmonit

8、oringandfaultdiagnosisisof