基于车辆轴箱振动信息的轨道不平顺状态诊断

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1、中图分类号:U216.3学校代码：10856学号：M060112146硕士学位论文Master’sThesis基于车辆轴箱振动信息的轨道论文题目不平顺状态诊断车辆工程专业曹西宁作者姓名柴晓冬教授指导教师完成日期2014年12月上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己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作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者鮮：曰期：7^(年》

2、月4曰上海工程技术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。本人授权上海工程技术大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密(请在以上方框内打“V”）中图分类号：U216.3学校代码：10856学号：M060112146上海工程技术大学硕士学位论文基于车辆轴箱振动信息的轨道不平顺状态诊断作者姓名：曹西宁指导教师：柴晓冬

3、教授专业：车辆工程学院：城市轨道交通学院申请学位：工程硕士完成时间：2014年12月评阅人：林建辉教授何越磊教授答辩委员会主席：林建辉教授成员：何越磊教授原萍教授刘志钢教授郑树彬副教授UniversityCode：10856StudentID:M060112146TRACKIRREGULARITYDIAGNOSISBASEDONTHEVEHICLEAXLEBOXVIBRATIONINFORMATIONCandidate:CaoXiningSupervisor:ChaiXiaodongMajor:VehicleEngineeringSchoolofUrbanRai

4、lTransportationShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaDecember,2014基于车辆轴箱振动信息的轨道不平顺状态诊断摘要由于钢轨的生产过程影响、轨道接头焊接打磨不良、轮轨冲击力作用以及轨道维护不规范等原因都可能造成轨道短波不平顺。短波不平顺直接影响列车运行速度的提升以及机车部件的寿命，严重时危及列车行驶安全，因此研究快速有效的轨道短波不平顺检测方法和技术对城市轨道交通的安全运营具有重大的工程和科学意义。本文将SIMPACK构建的轨道车辆动力学模型运用于轨道短波不平顺识别研

5、究，提出一种基于运动车辆轴箱振动信息的轨道短波不平顺识别方法。通过对轴箱振动加速度的处理与分析总结出其特征频率变化和相应轨道短波不平顺状态的相应关系，即利用轴箱振动加速度识别轨道短波不平顺状态。主要研究内容包括：（1）轴箱振动加速度与轨道短波不平顺之间相互关系研究。从轮轨相互作用力出发，研究短波不平顺对车辆系统的影响，引入车辆集总参数简化模型，通过建立轮轨垂向动力学方程，推导出谐波型轨道不平顺频率与轴箱加速度频率之间关系。（2）轨道车辆动力学模型的构建及仿真。根据在线运行实验车辆结构参数，运用SIMPACK建立轨道车辆动力学模型，通过在仿真轨道中加入谐波型轨道短

6、波不平顺激励，分析车辆轴箱振动加速度时域、频域变化特征，验证（1）中两者之间关系。（3）复杂轨道不平顺中轨道短波不平顺特征信息提取。以美国五级轨道谱轨道高低不平顺为基础，通过插值法在轨道谱中加入谐波型轨道短波缺陷，对比车辆轴箱振动加速度前后变化特征，运用Hilbert-Huang变换对轴箱加速度时-频分析，确定加入的轨道短波不平顺特征信息。（4）基于在线运行车辆实测轴箱振动加速度分析。设计车辆轴箱振动加速度采集系统，采集试验车辆运行时由于轨道不平顺引起轴箱振动垂向加速度，对轴箱加速度预处理，将轴箱垂向加速度EMD分解后通过Hilbert变换对加速度信号时-频分析

7、，准确地对轨道不平顺的有害波长进行空间定位，通过与现场对比，可以实现轨道区段内一定程度的短波不平顺检测。关键词：车辆动力学，轴箱加速度，HHT，轨道检测ITRACKIRREGULARITYDIAGNOSISBASEDONTHEVEHICLEAXLEBOXVIBRATIONINFORMATIONABSTRACTDuetotheimpactofrailproductionprocess,poorrailjointweldinggrinding,wheel-railimpactforceandnon-standardtrackmaintenancemayresulti

8、ntheshortwav