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车轮踏面擦伤识别方法_李奕璠

第32卷第22期

动与冲击

Vol.32No.222013

JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK

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车轮踏面擦伤识别方法

1,22222

李奕璠,林建辉,刘建新,王开云,陈双喜

(1.西南交通大学峨眉校区机械系,四川峨眉614202;2.西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都610031)

摘要:为研究车辆车轮踏面擦伤的动态检测及识别方法,建立车辆轨道耦合动力学模型及车轮擦伤模型,计算

EMD)、Hilbert-Huang变换(HHT)分析方法研究车辆动态响应;通过改进的经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition,

正常车轮与擦伤车轮引起的轴箱垂向振动特征,对比不同深度、长度车轮擦伤的Hilbert谱间差异及车辆运行速度对Hil-bert谱影响;用小波包(WaveletPackage,WP)变换对擦伤程度定量判断。研究结果表明,该方法能有效对车轮踏面擦伤进且不受车速影响。行识别,

关键词:踏面擦伤;轴箱垂向振动;改进EMD;Hilbert谱;小波包中图分类号:U211.5

文献标识码:A

Identificationmethodofwheeltreadflat

2

LIYi-fan1,,LINJian-hui2,LIUJian-xin2,WANGKai-yun2,CHENShuang-xi2

(1.DepartmentofMechanicalEngineering,E'meiCampus,SouthwestJiaotongUniversity,E'mei,614202China;

2.TractionPowerStateKeyLab,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)

Abstract:Inordertostudythedynamicdetectionandidentificationmethodofwheeltreadflatofarailwayvehicle,

avehicle-trackcoupleddynamicmodelandawheelflatmodelweresetupfirstlytocalculatethevehicledynamicresponse.Andthen,theaxle-boxverticalvibrationcharacteristicscreatedbyanormalwheelandawheelwithflat,respectivelywerestudiedusingtheimprovedempiricalmodedecomposition(EMD)andHilbert-Huangtransformation(HHT).HilbertspectraldifferencesbetweendifferentdepthandlengthwheelflatswerecomparedandtheinfluenceofrunningspeedonHilbertspectrumwasanalyzed.Finally,theabrasionlevelwasjudgedquantitativelywithwaveletpackage(WP)transformation.Theresultsshowedthattheproposedmethodcaneffectivelyidentifywheeltreadflatandtherunningspeedhasnoeffectonthismethod.

Keywords:treadflat;axel-boxverticalvibration;improvedEMD;Hilbertspectrum;waveletpackage列车运行中车轮踏面常因制动或空转打滑等原因

产生局部擦伤。擦伤车轮运行时轮轨间会产生周期性冲击,引起整个车辆轨道系统的耦合振动,危及行车安全。因此,对车轮踏面擦伤进行实时检测与识别非常必要。

对车轮踏面擦伤检测国内外已有大量研究。文献[1]通过在轨道上布置应变片,测试轮轨垂向力判断车轮状态,但应变片布置数量有限,只能测试几个点的轮

2]易漏判;文献[利用平行四边形机构及位移传轨力,

通过测量平行四边形机构平板相对于钢轨的垂感器,

向位移,获得车轮擦伤深度,但只在车辆运行速度较低

3-4]用图像处理时才能获得较好的测量精度;文献[

方法检测车轮踏面缺陷,对车轮缺陷识别率较高,但此5]在轨两装置均在停车状态时使用,实时性差;文献[道上安装加速度传感器,通过测量轨道振动推断车轮是否存在擦伤,但缺点在于擦伤位置恰好作用于传感器安装位置的概率较小,且不能同其它可能造成轮轨冲击的缺陷区分开。但该测试方法最简便,只需安装同时数据后处理亦较简单;而对振加速度传感器即可,

5]动信号处理,文献[采用倒谱分析识别车轮擦伤。但对中高速运行车辆识别效果不佳且对较小擦伤易产生6]漏判。文献[通过观察振动信号小波变换三维图峰7]值判断是否存在踏面擦伤,具有一定主观性。文献[

基金项目:国家863计划资助项目(2009AA11Z202);国家自然科学基金资

助项目(51075340);第12届高等院校青年教师基金基础性研究课题(121075);牵引动力国家重点实验室自主研究课题(2012TPL_T09)收稿日期:2012-08-17

修改稿收到日期:2012-12-31

1985年4月生第一作者李奕璠男,博士,讲师,

对振动信号进行小波分解,将所得部分小波系数进行组合,再与已设定的阈值进行比较,判断车轮状态。该方法不足之处在于未考虑车辆运行速度与车辆轴重等因素影响。不同速度、不同轴重车辆,即使相同尺寸车产生的冲击也会相差较大。轮擦伤,

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