小波能量谱在铁路轨道检测中的应用

列车振动能量突变是判断轨道病害及状态恶化的重要依据之一。基于连续小波变换细致的时间-尺度网格划分性能,结合概率方法,通过对轨道不平顺和列车振动信号的能量计算与分析,建立列车振动响应和轨道不平顺信号的时间、尺度和时间-尺度小波能量谱,并进行联合诊断。通过沪宁客运专线和朔黄重载铁路的轨检数据分析,表明此方法能够有效提取轨道结构中微弱病害的类型、损伤程度和空间位置,并实现整体不平顺状态的评估。这为铁路轨道病害诊断和状态评价提供了新的技术途径。     

改进的谐波小波包变换及其在弱故障特征提取中的应用

通过引入频谱幅值修正系数改进了通常的谐波小波包变换。改进的谐波小波包变换使得信号分解前后各子带的频谱幅值保持不变,能精确提取相应子带故障调制信号的强度与频率,为机械故障诊断带来了方便。仿真实验和轴承故障诊断实例不仅表明谐波小波包具有一般正交小波包无法比拟的完美的带通滤波性能和极强的微弱特征信号提取能力,而且还表明改进的谐波小波包变换确实使得信号分解前后各子带的频谱幅值保持不变,能精确提取相应子带故障调制信号的强度与频率,有一定的工程应用价值。     

傅里叶与小波变换的电力谐波测试性能研究

简述傅里叶变换和小波变换的基本原理,在Matlab平台上设计傅里叶变换模块和小波变换模块。针对含有突变干扰、白噪音干扰等常见工程电力信号,通过实验系统研究傅里叶变换、小波变换的频域和时频分析特性。实验结果表明,傅里叶变换能较好地测试出信号的谐波成分,小波变换具有良好的信号频段分析特性。根据这些特点,探讨傅里叶变换、小波变换各自的适用场合,以便高效利用这两种方法分析电力谐波成份,为治理谐波奠定基础。     

复解析小波变换与振动信号包络解调分析

阐述解析小波变换用于振动信号包络解调分析的理论基础。在解析小波傅氏频谱为一实值函数的条件下,论证一个解析小波的虚部是其实部的Hilbert变换,因而简洁地推论出“Morlet组合小波、谐波小波、谐波组合小波也是一类解析小波,它们的实部和虚部构成一对Hilbert变换对”,可用于故障调制振动信号的包络解调分析;另外,还论证了“解析小波变换系数的实部与虚部构成一对Hilbert变换对”的结论。最后,以谐波组合小波为例分析滚动轴承故障振动信号。     

基于希尔伯特-黄变换提取车辆轨道耦合系统时频特性

为研究各种激扰对车辆轨道耦合系统动力学响应时频特性影响,将基于改进经验模态分解（EMD）的希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform）应用于车辆轨道耦合动力学振动信号分析中。运用改进EMD方法提取耦合系统振动响应的固有模态函数（IMF）,并对其进行希尔伯特-黄变换,得到振动响应的希尔伯特时频幅值谱和边缘谱。分析表明：希尔伯特-黄变换较傅里叶变换的分辨率与精度高,能有效捕捉车轮缺陷及轨道谐波不平顺激励下车辆轨道耦合系统的调制信号;车体垂向振动加速度随轨道不平顺波长、幅值非线性变化,振动信号的轮周激励成分为调制信号,且随轨道不平顺幅值增大而减小,随轨道不平顺波长增大非线性变化。     

轨道长波不平顺检测系统设计

研究轨道不平顺，对于车辆、线路的设计以及轨道状态的科学评定都具有重要意义。通过利用功能强大的LabVIEW虚拟仪器开发平台，进行LabVIEW和MATLAB的混合编程设计的轨道长波不平顺性检测系统，能有效地从加速度信号中提取出了轨道的长波不平顺特征。该系统操作简单灵活，运行稳定可靠。通过实测数据的分析，证明该系统的研制是成功，具有较高的实用价值。     

基于谐波小波分析的故障诊断方法研究

谐波小波分析可有效提取非平稳信号中的奇异成分。但当信号中存在噪声时，谐波小波分解的时频等高线图无法凸显其奇异成分。本文采用谐波小波时频剖面图，对仿真信号和齿轮故障信号进行分析，成功提取出信号中的奇异成分。诊断实例证明，该方法可有效用于设备故障诊断。     

基于谐波小波变换的共振解调法

在滚动轴承的振动故障诊断中，广泛使用解调方法分析诊断故障。利用软件方法实现共振解调时，必须首先构造窄带高频带通滤波器，提取高频共振信息，然后利用Hilbert变换进行解调分析。通过分析谐波小波变换的实现过程，发现信号经谐波小波变换的实质是将信号带通滤波后，进行Hilbert解调。另外，共振解调中要求带通滤波器是窄带高频带通滤波器，广义谐波小波突破了传统二进小波在低频分辨率高，而在高频分辨率低的限制，能够实现超窄带高分辨率检波，满足共振解调的要求。在此基础上，提出了基于谐波小波变换的共振解调算法，为软件实现共振解调提供了一种新的途径。     

分形噪声中谐波信号的提取

本文提出一种分形噪声中谐波信号的提取算法。它利用小波变换对1／f噪声的白化作用,结合自适应自调谐滤波器组,在小波域实现了分形噪声与谐波信号的分离。仿真结果表明,该算法能够有效地抑制分形噪声,显著地提高信噪比。     

航空发动机整机振动信号分析

为了解决航空发动机的整机振动分析问题,提出一种基于谐波小波的振动信号分析方法。首选对振动信号进行谐波小波变换,得到信号的时频表示;根据时频图提取信号特征,得到信号的特征频率;根据与基频信号的对比,识别发动机的振动故障类型。实验结果表明,该方法可以准确地识别出发动机的三种典型振动故障。与传统基于小波分析方法相比,基于谐波小波的方法具有更准确的振动故障特征识别能力,适用于振动信号的分析。     

胀板区段的高低不平顺时频特征及其评估方法

高速铁路无砟轨道的胀板病害是轨道服役性能劣化的最主要表现之一。利用轨检数据,分析了高低不平顺的时域波形与频率分布特征,得到了胀板病害的6.45 m高低不平顺波长特征。基于小波理论,采用离散小波的Mallat算法提取6.45 m所在高低不平顺波长区间的样本特征数据。给出了胀板指数计算方法,建立了高速铁路无砟轨道胀板病害的检测方法。通过算例对文中所提算法的适用性和准确性进行验证。结果表明:由结构性胀板引起的高低不平顺具有明显的温度效应;利用该病害检测算法计算结果与现场病害资料对比,准确率达到80%以上,可有效地实现无砟轨道胀板病害的定位与检测,为我国高速铁路无砟轨道养护维修提供一定的技术支持。     

轨道不平顺检测中数字补偿滤波器的设计及仿真

轨道不平顺是影响列车安全舒适的主要因素，轨检车可实时准确的检测出轨道不平顺状态；但车速的变化会使传感器信号发生畸变和衰减，使分析数据失真。为了消除车速的影响，分析了轨检系统中数字补偿滤波器的理论及设计方法，最后进行了CCS5000仿真验证。结果表明，数字补偿滤波器能够消除前端有用信号的衰减，且可达到较高的精度。     

基于EMD和Cohen核的轨道不平顺信号分析方法

针对非平稳信号时-频分析中单独使用Cohen核计算二次分布时出现交叉项的实际情况,提出了一种基于EMD和Cohen核的时-频分析方法。首先将信号进行经验模态分解(EMD),然后将分解后的多个固有模态函数(IMF)分别进行Cohen核分布的时-频变换。将仿真信号与理想的仿真结果进行比较,证明此方法能够有效的抑制二次分布中的交叉项。将此方法应用到基于轴箱加速度信号的轨道不平顺分析中,得到的结论与利用轨检车得到的轨道不平顺信息一致,并明显优于常规应用于列车走行部信号分析的频谱分析以及包络线分析方法。此方法对于弥补轨检车的各种不足,高速高密度的进行轨道不平顺的在线监测具有重要应用价值。     

考虑轨道弹性时机车轮对的纵向振动研究

在电机轴悬式机车-轨道垂向耦合动力学模型的基础上,考虑了机车的纵向运动自由度,通过对比牵引工况下考虑和不考虑轨道弹性时的轮轨作用力及轮对振动加速度,得到了轨道弹性变形对轮对轮轨切向力及其纵向振动的影响规律。研究结果表明,当轮轨界面无不平顺激扰时,考虑或忽略轨道结构的弹性对轮对牵引力的发挥及纵向振动影响不大;在不平顺激扰下,轨道结构参与轮轨间的耦合振动,由于轨道垂向的弹性及阻尼作用,轮轨垂向力特别是高频力得到缓冲及衰减,致使50Hz以上高频段的轮轨切向力及轮对纵向振动变的缓和,利于轮周牵引力的稳定发挥。总体上,分析模型中若不考虑轨道弹性会造成预测的轮轨切向力及轮对振动加速度偏大。     

On effects of track random irregularities on random vibrations of vehicle–track interactions

As the integrated reflection of track substructure deformations and the most important excitation for vehicle–track interactions, track irregularities show random nature, and generally being regarded as weak stationary random processes. To better expose the full statistical characteristics of track random irregularities on amplitude and wavelength, a time–frequency transform and probability theory based model is developed to simulate representative and realistic track irregularity sets by combining with random sampling methods. Moreover, a three-dimensional (3-D) vehicle–track coupled model is established by finite element method and dynamic equilibrium equations, where the nonlinearity of wheel/rail interaction is considered. Finally, a probability density evolution method (PDEM) is introduced to solve the probabilistic transmission issues between track irregularity sets and dynamic responses of vehicle–track coupled systems. There is a clear demonstration that the results derived by proposed methods are comparable to the experimental measurements. Through effectively applying the above methodologies, the probabilistic and random characteristics of vehicle–track interaction can be properly revealed.     

城市轨道车辆车体横向振动的仿真

为了研究某城市轨道车辆在轨道不平顺激励下的车体横向振动响应,并对车体振动情况做出评价。先对城轨车辆模型进行了简化并建立计算模型;然后对轨道不平顺进行了描述并将轨道不平顺的空间域功率谱转换为时频域功率谱;再利用PROE软件建立了车体的三维模型,用动力学仿真软件SIMPACK建立轮轨模型与车辆仿真模型。将轨道不平顺作为激扰函数,输入到轨道车体振动系统仿真模型中,从而得出车体的横向振动响应,并对车体的横向振动特性做出评价。     

地铁车辆-轨道耦合振动响应分析及轨道结构参数优化

针对在建杭州地铁3号线下穿某文教区工程,根据车辆-轨道耦合动力学理论,分别建立车辆-普通整体道床轨道耦合动力学模型和车辆-钢弹簧浮置板轨道耦合动力学模型.基于赫兹非线性接触关系,实现轮轨间的力平衡和位移协调.利用有限元软件ABAQUS,对两种轨道结构模型的动力响应进行计算,研究轮轨耦合动力相互作用机理和轨道振动源强特性...     

横向地震作用下震致钢轨几何不平顺研究

铁路运输作为抗震救灾的重要生命线,在抗震救灾期和灾后重建期承担了极其重要的运输任务,研究震致钢轨不平顺是保证震后行车安全的基础.该文以高速铁路CRTS Ⅱ型轨道-桥梁系统为对象,建立了有限元模型并开展了试验验证,从PEER强震数据库中筛选出40条和设计反应谱匹配程度最高的地震波并对有限元模型开展了非线性时程分析,研究了...