基于MCA的列车走行部频带变化类故障诊断方法

摘要

走行部是列车运行的重要组成部件，其关键部件一旦发生故障，将威胁到列车的行车安全。本文在分析了列车走行部关键部件的结构、故障成因的基础之上，深入研究了列车走行部滚动轴承和齿轮的故障振动机理，并分析了故障振动信号的时域和频域特性，构建了列车走行部关键部件基本故障的数学模型，并对列车走行部轴承以及齿轮的故障振动进行了仿真分析。重点研究了列车在行车过程中因速度变化、载荷变化所引起的频带变化类故障。频带变化类故障振动信号与车速和载荷的变化有关，利用常规的方法对故障信号进行频谱分析时，其频率特征谱线容易造成混叠，造成谱线模糊不准而导致漏诊。
　　论文在分析频带变化类故障形成机理的基础上，构建了频带变化类故障振动的数学模型，并通过MATLAB对频带变化类故障振动进行了仿真分析。为了解决频带变化所造成的频谱模糊的问题，提出了基于MCA的列车走行部频带变化类故障诊断方法，采用形态分量分析（MCA）对频带变化类故障振动信号中的谐振分量、冲击分量以及噪声分量进行分离，有效的提取了频带变化类故障振动信号中的冲击成分，并对冲击成分进行了故障特征的提取。论文通过构建测试信号，并利用形态分量分析对测试信号进行了分解，测试表明MCA分解是有效的。最后通过对列车走行部基本故障以及频带变化类故障进行故障诊断，实验仿真与实例表明本文方法在列车走行部频带变化类故障诊断中的可行性。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3列车走行部故障诊断的研究意义

1.4本文组织结构

第二章 列车走行部频带变化类故障的机理分析

2.1列车走行部基本故障的振动特性分析

2.2列车走行部频带变化类故障的机理分析

2.3列车走行部频带变化类故障的数学建模与仿真

2.4本章小结

第三章 基于MCA的列车走行部频带变化类故障诊断

3.1 MCA算法的基本原理

3.2 基于MCA的振动信号分离测试与分析

3.3 频带变化类故障诊断的关键问题

3.4 本章小结

第四章 基于MCA的列车走行部典型故障诊断

4.1列车走行部故障诊断系统硬件设计

4.2 基于MCA的列车走行部故障诊断软件设计

4.3 基本故障的诊断验证

4.4 频带变化类故障的诊断验证

4.5 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 论文总结及创新

5.2 进一步的研究工作

参考文献

致谢

附录A：攻读学位期间研究成果