基于车辆动力响应的无昨轨道损伤辨识方法研究

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1、密级：公开工学硕士学位论文基于车辆动力响应的无砟轨道损伤辨识方法研究StudyonDamageIdentificationofBallastlesstrackBasedonDynamicResponseAnalysisofVehicle培养单位：土木工程学院专业：道路与铁道工程研究生：胥帅指导教师：马超副教授张晓东副教授二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为

2、获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定

3、)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要高速铁路无砟轨道在长期服役过程中不可避免出现损伤，为了保证线路安全、稳定的运营，如何对轨道健康状态进行辨识和评估成为关键，而基于车辆动力响应的无砟轨道损伤辨识研究是无砟轨道损伤识别技术研究的重要组成部分。本文基于模拟仿真数据提出一套基于车辆动力响应的无砟轨道损伤辨识方法，主要做了以下几个方面的工作：(1)对目前车辆动力响应数据的检测方法和项目进行概述，并结合仿真模型损伤前后车辆各部件动力响应数据的时频特征变化，选定轴箱、转向架垂向加速度数据为无砟轨损伤辨识基础数据。(2)对目前

4、结构损伤识别技术的发展现状进行了总结和研究，并结合无砟轨道结构特点和损伤形式以及车辆动力响应的信号特征，选定变分模态分解方法对车辆动力响应数据进行分析并进行相关参数优化。验证了机械故障诊断技术中信号分解方法对基于车辆动力响应的无砟轨道损伤辨识方法研究的适用性。(3)在轴箱、转向架垂向加速度数据变分模态分解结果的基础上，根据轨道损伤前后各层本征模态函数信号统计特征变化，确定车辆动力响应轨道损伤特征故障函数。并基于希尔伯特谱和能量谱从时域和频域两个方面分析了特征故障函数对轨道常见损伤的适用性。(4)从抗轨道不平顺激扰能

5、力、损伤敏感性、损伤区分能力三个方面对机械故障诊断中的时域、频域、时频域损伤特征值进行优选，并通过主成分分析方法对选定的指标进行指标融合，建立轨道损伤辨识指标对轨道损伤造成车辆动力响应特征故障函数时、频特征的变化进行表征。(5)通过滑动检测技术和支持向量机模式识别相结合的方法对轨道板下和底座板脱空损伤工况进行了位置、程度、类型辨识。得出该方法能够完成损伤位置、程度辨识，而对于小损伤和损伤类型无法进行辨识的结论。关键词：轨道不平顺；动力响应；指标融合；模式识别；损伤辨识AbstractTheballastlesstr

6、ackofhighspeedrailwayisinevitablydamagedduringthelongtermservice.Toensurethesafeandstableoperationoftherailwayline,howtoidentifyandevaluatethehealthstatusofthetrackbecomesthekey.Theresearchonthedamageidentificationoftheballastlesstrackbasedonthevehicledynamicr

7、esponseisanimportantpartoftheresearchonthedamageidentificationtechnologyofballastless.Basedonthesimulationdata,thepaperproposesasetofballastlesstrackdamageidentificationmethodbasedonanalysisofvehicledynamicresponse,themainresearchworkincludethefollowingaspects

8、:(1)Thecurrentmethodsanditemsforthedetectionofvehicledynamicresponsedataaresummarized.Incombinationwiththetime-frequencycharacteristicsofthedynamicresponsedataofvariouspartsoftheve