基于分形理论的高速列车状态分析与故障诊断研究

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1、ＳＯＵＴＨＷＥＳＴＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ论文题目：基于分形理论的高速列车状态分析与故障诊断研究二一二年级：零级姓名：李潭申请学位级别；工学顿士：通信与信息系统专业指导教师：谭献海副教授二零一五年五月国内图书分类号：ＴＰ３９１密级：公幵国际图书分类号：００４西南交通大学研究生学位论文基干分形理论的高速列车状态分析与故障诊断研究年级二〇一二级姓名李潭申请学位级别工学硕士专业通信与信息系统

2、指导老师潭献海副教授二零一五年五月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＰ３９１Ｕ：．Ｄ．Ｃ００４ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＲＥＳＥＡＲＣＨ－ＯＮＨＩＧＨＳＰＥＥＤＴＲＡＩＮＳＴＡＴＥＡＮＡＬＹＳＩＳＡＮＤＦＡＵＬＴＤＩＡＧＮＯＳＩＳＢＡＳＥＤＯＮＦＲＡＣＴＡＬＴＨＥＯＲＹＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＬｉＴａｎＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅＡｌｉｅｄｆｏｒ；ＭａｓｔｅｒｇｐｐＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ：Ｃｏｍｍ

3、ｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｓｔｅｍｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＴａｉＸｉａｎｈａｉＭａｙ０１５，２西南交通大学学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印。、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于１．保密口，在年解密后适用本授权书；＂２．不保密１３，使用本授权书。‘”（请在以上方框

4、内打Ｗ）学位论文作者签名：指导老师签名：ｉｎ．．日期Ｓ：丨５Ｚ６日期商Ｓ二６西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：１、利用Ｈｕｒｓｔ指数分析了高速列车监测数据的自相似分形性，提出基于单重分形和多重分形的列车状态分析方案。２、选用分形盒维数为特征量，分析了高速列车典型工况监测数据单重分形特征的差异性，比较分析了不同速度下监测数据盒维数的变化，基于盒维数对列车状态进行识别，并且提出基于ＥＭＤ和盒维数的列车状态识别方案，改善了列车状态识别效果。３、全面分析了高速列车典型工况监测数据的

5、多重分形特性，研究了不同故障工况和不同速度对列车安全性态的影响。提取多重分形谱参数和广义维数谱参数组成多重分形联合特征向量，采用ＳＶＭ分类器进行故障识别，并且提出基于ＰＣＡ和ＳＶＭ的列车状态识别方案，消除了特征量之间的相关干扰，提高了列车状态识别率。４、详细分析了高速列车几种复杂故障工况（参数渐变故障、混合故障和单故障单拆）监测数据的多重分形特性，探讨了高速列车在参数渐变故障中多重分形特征的变化规律，混合故障与单故障对列车安全性态的影响，单故障单拆工况时列车安全性态的特。征分布规律，为研究高速列车安全预警和健康维护提供理论支撑：。本人

6、郑重声明所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：ｍｓ．７４西南交通大学硕士研究生学位论文第１页摘要近年来我国高速列车装备技术飞速发展，铁路干线运行时速不断提高，对列车安全预警和健康维护也提出了更大的挑战。列车长期高速服役导致零部件磨耗加快、车体振动加剧等安全性能恶化，利用传感器技术对高速列车

7、进行跟踪监测获得海量列车振动数据，这些数据蕴含了丰富的列车状态信息。如何利用这些监测数据反演识别列，对于保障高速列车安全运行具有重要的研究价值和工程意义车的安全性态。本文针对高速列车监测数据的非线性和非平稳性，利用分形理论对高速列车监测数据进行特征分析，研究基于分形理论的高速列车状态识别与故障诊断决策方案。主要研究工作如下：（１）总结了国内外基于数据驱动的列车性态评估和分形故障诊断技术的研究现状，分析了高速列车转向架结构与振动特点，利用Ｈｕｒｓｔ指数论证了高速列车监测数，提出基于单重分形和多重分形的列车状态