地铁列车轴承故障诊断及在途诊断系统研究

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1、劣拿京交万方数据博士学位论文地铁列车轴承故障诊断及在途诊断系统研究Approachestobearingfaultdiagnosisandon-boarddiagnosissystemlorsubwaytralns一·●^l■●作者：梁瑜导师：贾利民副导师：蔡国强北京交通大学2014年9月万方数据中图分类号：UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学博士学位论文地铁列车轴承故障诊断及在途诊断系统研究Approachestobearingfaultdiagnosisandon—boarddiagnosissystem一●torsubwaytrains

2、作者姓名：梁瑜导师姓名：贾利民蔡国强学位类别：理学学科专业：系统分析与集成学号：09114224职称：教授副教授学位级别：博士研究方向：复杂系统的建模、优化与分析北京交通大学2014年9月万方数据学位论文版权使用授权书lIIIIlllidIIIIIIIIIIIIY2733767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，提供阅览服务，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

3、适用本授权说明)学位敝作者答名：髻z匀签字日期：奴啤j月旷日导师签名：签字日期：如-髟年夕月伊万方数据致谢本论文的工作是在我的导师贾利民教授的悉心指导下完成的，贾利民教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢五年来贾利民老师对我的关心和指导。衷心感谢国家重点实验室的秦勇教授在对我学习和工作上的指导，使我全方位健康成长，顺利完成学业。国家重点实验室的巨常煦敞授、蔡国强副教授作为指导教师对我的成长倾注了大量心血，在此向他们表示衷心的谢意。国家重点实验室安全团队的魏秀琨副教授、王艳辉副教授、徐杰副教授、董宏辉副教授、王子洋副教授、北京

4、建筑工程学院杨建伟教授、青岛大学高军伟副教授等老师对我五年多的学习生活、科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。铁科院基础所的刘金朝研究员对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，姚德臣博士、余博博士、付云骁博士、刘晶、汪煜婷、郭昆、郭淑萍、胡子腾、甄慧、张坤等同学对我科研工作和论文中的部分研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。感谢交通运输学院诸位领导和老师给予我的帮助与指导，以及师兄师姐师弟师妹们在理论和资料方面提供的支持以及对论文的修改所作的帮助!感谢所有引文的作者，是

5、你们的前期研究为本文的顺利完成提供了保障!我还要感谢我的家人对我的培育和教导，使我能够完成今天的学业。我还要感谢女朋友崔云女士数年来的支持和帮助，感谢所有的亲友，是他们的关心和支持我才能够全力以赴投入论文的研究和撰写，才得以取得今天的成绩!最后，论文的研究工作还得到了国家高技术研究发展计划(863计划)课题项目“城市轨道交通车辆关键装备监控预警与应急技术”、国家科技支撑计划“城市轨道交通网络运营全息化行车安全保障关键技术研制”等项目的资助，在此表示感谢。万方数据中文摘要摘要：我国地铁的快速发展，大规模建设和投入运营，极大改善我国城市交通现状的同时，也给保障

6、地铁安全带来了挑战。在地铁车辆的故障统计中，机械故障比例最高，而轴承故障在车辆机械故障中占有较高的比重。轴承故障不仅会影响地铁车辆的行车安全，还可能带来人员伤亡和经济损失，造成严重的社会影响，因此非常有必要研究轴承在途故障诊断系统。国内试制的轴承故障诊断系统虽然不少，但是由于系统本身缺陷，最终形成产品并安装到轨道交通车辆上在线监控轴承状态的并不多，安装到地铁列车上的诊断装备则更少，基于以上考虑，本文重点研究适合于地铁列车轴承在途故障诊断的方法与系统，主要完成了以下几方面的研究工作：1．提出了基于自适应傅里叶分解的轴承故障诊断方法。应用自适应傅里叶分解的方法

7、处理轴承原始采集信号，将振动信号自适应分解为一系列单一分量信号，利用峭度值提取包含有故障信息的部分单一分量进行求和，然后对求和的信号做希尔伯特变换，进而做快速傅里叶变换，得到轴承信号的频谱，观察分析频谱图，诊断轴承故障。最后用实验数据验证了方法的有效性；2．提出了基于新的非线性动力学模型的轴承故障诊断方法。根据轴承的物理结构和受力分析，利用弹簧质量阻尼系统首先建立轴承单个滚子与内圈、外圈的接触模型，分析在径向载荷力作用下，内圈、外圈和单个滚子在其法线方向上的实时位移；然后结合随机力干扰技术，建立内圈、外圈和滚子的轴承系统非线性动力学模型，并用该模型计算出在

8、综合力作用下无故障振动的位移和加速度信号。在非线性动力学模型内植入