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1、第23卷第8期电子测量与仪器学报Vol.23No.8·90·JOURNALOFELECTRONICMEASUREMENTANDINSTRUMENT2009年8月*Hilbert-Huang变换在列车踏面故障识别中的应用陈安华余小华黄采伦(湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室,湘潭411201)摘要:列车轮对踏面故障危害极大,且由于列车运行环境恶劣,存在电机整流装置等车载设备产生的强烈电磁干扰,以及测量系统和各单元电路之间的公共接地阻抗产生的严重干扰等诸多不利因素,因而传统信号处理方法难以准确识别踏面故障。本文提出了利用Hilbert-Huang变换对实测振动信号进行分析处理,进而提取踏
2、面故障特征信息的方法。实例表明,该方法具有较高的分辨率和较强的抗干扰能力,能准确识别踏面故障,且算法简单、计算量小,可满足踏面的实时在线检测要求。关键词:踏面故障；Hilbert-Huang变换；诊断中图分类号:U260.11,TH17文献标识码:D国家标准学科分类代码:460.1520ApplicationofHilbert-HuangtransforminfaultidentificationofwheeltreadsChenAnhuaYuXiaohuaHuangCailun(HunanProvincialKeyLaboratoryofHealthMaintenanceforMechani
3、calEquipment,HunanUniversityofScienceandTechnology,Xiangtan411201,China)Abstract:Theharmofwheeltreadfaultisserious,andbecausetherearemanydisturbancesourcessuchasthebadoperatingenvironment,theintenseelectricalmagneticinterference,theimpedancebetweenthemeasuringsystemandtheseparatecircuits,andsoon,the
4、conventionalsignalprocessingmethodsaredifficulttoidentifythetreadfault.InthispaperHilbert-Huangtransformisusedtoprocessthevibrationsignalpracticallyandextractthecharacteristicin-formationofthetreadfaultefficiently.Atthesametime,itcansatisfythereal-timeandon-linedetectionofthetreadbecauseofitssimplea
5、lgorithm.Keywords:treadfault;Hilbert-Huangtransform;diagnosis明显区别于噪声的谱特性的平稳信号是比较有效1引言的。然而实际中经常出现非平稳信号,需要分析具体铁路机车轮对的踏面擦伤、剥离和皱褶等缺陷,的某个时刻内含有的频率分量,而这类信号的时变对轮对、轴承及轨道等造成很大损害。存在踏面故频谱特征不适合采用Fourier谱分析技术。为了克服障的车轮在轨道上运动时产生的周期性冲击,会引Fourier变换的不足,有人提出基于小波系数的起整个车辆、轨道系统产生耦合振动,甚至导致车辆Hilbert包络谱的踏面故障诊断方法,该方法具有良颠覆、燃轴或
6、切轴。随着列车运行速度的提高,踏面好的时频局部化特性,克服了已有的时域分析、倒谱故障的危害性将更加显著。因此,轮对踏面故障的在分析等检测手段“误判”多的缺点,并具有比其他方[1]线自动化检测对铁路安全运行有着十分重要的法速度范围宽的特点。但此方法在选择小波基的时意义。候存在一定的困难,而且小波基一旦确定,在整个在对于踏面故障的振动监测中,目前主要还是频率分析段都必须使用此小波基。此外,小波分析只应用传统的频谱分析技术,即利用Fourier变换把振对于高频信号具有很好的频率分辨率,对于低频信动信号变换到频域内加以处理,这种方法对于具有号却不理想。本文于2007年4月收到。*基金项目:国家自然科学
7、基金(编号:50775070)资助项目。第8期Hilbert-Huang变换在列车踏面故障识别中的应用·91·本文提出了利用Hilbert-Huang变换对踏面故障到信号的逼近分量R1:振动信号进行分析处理,进而提取轮对踏面故障特x()tCR−11=(2)征信息的方法。Hilbert-Huang变换克服了Fourier变对R1重复上面的过程,就可以获得第二阶IMF换等传统分析方法的局限,具有较高的
