基于运营车辆的道岔病害检测方法研究

摘要

道岔是轨道交通线路中不可或缺的组成部分，也是线路的薄弱环节之一，道岔的病害会直接影响城市轨道交通车辆的运行安全。对道岔病害进行及时的检测，实现由目前常用的定期检测到在线检测的转变具有重大的意义。目前常用的道岔病害的检测方法多为人工实地检查与小型监测仪器相结合。例如，利用尖轨密贴检测仪识别尖轨不密贴病害，用人工测量法检测导曲线反超高病害，这种检测方法需耗费大量的人力物力，且由于检测时间固定，实时性较差，不能及时发现道岔的突发病害。近年来关于车辆-道岔动力学的研究越来越受到国内外学者的重视，相关成果为实现道岔病害的在线检测提供了理论支持，但已有研究成果多集中在车辆-道岔系统的动态相互作用上，较少涉及道岔病害的情况。针对以上情况，本文在SIMPACK仿真环境下建立了车辆-道岔动力学模型来模拟常见的道岔病害，对比分析了车辆经过正常道岔和病害道岔处的动力学响应，采用实验台对仿真模型进行了验证，并研究了基于运营车辆的道岔病害检测方法在实际运用中的可行性，为道岔病害检测提供了新的思路。
　　本论文的具体研究工作如下:
　　(1)在SIMPACK仿真环境中搭建了城市轨道交通车辆-道岔系统模型，并在此基础上实现了对四种道岔常见病害的建模。
　　(2)分别采用时域、频谱分析方法和小波包分析方法对车辆通过不同病害道岔时所产生的振动加速度进行了分析，总结了道岔病害对车辆振动的影响。
　　(3)利用SVM病害识别方法实现了对不同类型不同等级道岔病害的识别。
　　(4)利用实验平台对道岔病害进行模拟，验证了仿真模型的正确性。
　　(5)解决了实际运用中道岔位置确定的问题，对上海地铁1号线列车实际运营数据进行了初步分析，验证了本文所提出方法的可行性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景与意义

1．2 车辆-道岔动力学研究概况

1．3 道岔常见病害及其检测方法概述

1．4 本文研究技术路线与结构安排

2 车辆-道岔动力学模型的建立

2．1 SIMPACK软件介绍

2．2 道岔建模

2．2．1 道岔的构造及特点

2．2．2 道岔建模原理

2．2．3 道岔病害的模拟

2．3 车辆仿真模型介绍

2．4 本章小结

3 转向架振动信号分析

3．1 信号时域分析理论

3．2 小波包分解理论

3．3 尖轨不密贴信号分析

3．3．1 时域范围信号分析

3．3．2 小波包分解分析

3．4 尖轨轧伤信号分析

3．4．1 时域范围信号分析

3．4．2 小波包分解信号分析

3．5 叉心沉落信号分析

3．5．1 时域范围信号分析

3．5．2 小波包分解分析

3．6 导曲线反超高

3．6．1 时域范围信号分析

3．6．2 小波包分解分析

3．7 本章小结

4 基于SVM的病害识别

4．1 支持向量机概述

4．2 SVM分类原理

4．3 应用支持向量机对识别道岔病害

4．3．1 病害所在区域的识别

4．3．2 同一区域的病害识别

4．3．3 不同程度的病害识别

4．4 本章小结

5 模型验证及可行性分析

5．1 基于实验台的模型验证

5．1．1 实验台的组成与功能

5．1．2 实验台数据分析

5．2 工程应用可行性分析

5．2．1 运营线路道岔位置确定

5．2．2 运营车辆振动信号分析

5．3 本章小结

6 结论及展望

6．1 工作总结

6．2 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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