列车超偏载动态检测特征信号分析与处理方法研究

摘要

近年来,随着列车运行速度的大幅度提高,铁道部对高速列车运行中的多次事故进行分析后,认为列车的超偏载是引发列车脱轨的主要因素,从而对列车超偏载的监测工作日益加强.因此,能在轨道正线上使用,具备自动检测超偏载功能的高速动态检测设备的研制已迫在眉睫.从目前国内外动态电子轨道衡的研究现状来看,轮扫描轴计量式剪力型不断轨轨道衡更适用于这种高速动态超偏载检测设备的研制.因此,本文借助于列车通过这种剪力型不断轨轨道衡得到的一系列轮重检测数据,对轮重检测信号的特点及相关超偏载检测数据处理方法等进行深入分析研究,是一项有理论意义及应用价值的研究选题,研究结果可以为高速动态超偏载检测设备的研制提供参考.本文的主要研究成果如下:(1)通过对剪力型不断轨列车称重系统的振动特性的分析,得出了列车通过剪力称重轨的轮重检测信号的特点.(2)通过采用合理的数据处理方法对实验轮重检测数据进行处理,较大改善了原有实验列车称重计算结果.(3)以两次称重计算结果的误差分析结论为基础,对剪力型不断轨轨道衡的建设提出一些参考性改进措施,可用于高速动态超偏载检测设备的研制.(4)研究并得出了以单测量区剪力型称重轨为基础研制高速超偏载检测设备的设计原则,并引入Hilbert-Huang变换完成了对超偏载检测数据处理技术的研究工作.(5)完成了基于MATLAB平台的列车动态检测信号的仿真设计,验证了Hilbert-Huang变换数据处理方法对超偏载检测信号处理的有效性和先进性.

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1动态电子轨道衡及其发展

1.1.1我国动态电子轨道衡及其发展

1.1.2国外动态电子轨道衡发展现状

1.2轨道衡的分类和结构

1.2.1按使用状态分类

1.2.2按计量原理分类

1.2.3按计量方式分类

1.3课题的来源和研究内容

1.3.1课题的来源和意义

1.3.2研究内容与方法

第二章 列车称重系统及振动特性分析

2.1概述

2.2系统的设计思想及性能指标

2.2.1系统的设计思想

2.2.2系统的设计性能指标

2.2.3工作环境要求

2.2.4系统的特点

2.3系统的组成和工作原理

2.3.1称体

2.3.2信号处理电路

2.3.3数据采集系统

2.3.4计算机系统

2.3.5软件系统

2.4动态数据处理有关问题

2.4.1车辆上衡自动检测

2.4.2车头轮重检测数据的辩别与滤除

2.4.3列车称重系统振动特性

2.5 小结

第三章 轮重检测信号特征分析及数字滤波

3.1概述

3.2实验系统简介

3.3轮重检测信号时域特征分析

3.4轮重检测信号频谱分析

3.4.1轮重检测信号采样频率估算

3.4.2轮重检测信号频谱分析

3.4.3数字滤波

3.5小结

第四章称重计算与误差分析

4.1称重计算方法

4.2称重计算结果误差分析

4.3减小测试误差改进方案

4.4 Hilbert-Huang变换

4.4.1 Hilbert-Huang变换概述

4.4.2利用Hilbert-Huang进行称重计算

4.4.3剪力称重轨单测量区长度设置

4.5小结

第五章列车动态检测信号仿真与实验验证

5.1列车动态检测信号仿真发生模型

5.2列车动态检测信号仿真

5.3数据处理结果与分析

5.4小结

第六章结论与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间主要的研究成果目录