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基于声学技术的列车车轮擦伤故障诊断研究
| 论文题名： | 基于声学技术的列车车轮擦伤故障诊断研究 |
| 关键词： | 列车运行;车轮擦伤故障;声学诊断;数据采集;时频分析 |
| 摘要： | 车轮是运行列车的关键机构。随着我国铁路技术的飞速发展，列车车轮的质量影响着列车的安全运行和乘客生命财产的安全，及时地发现运行列车车轮表面的擦伤故障，拥有关键且现实的意义，本文提出一种声学技术的列车车轮故障诊断系统。 本文提出的基于声学技术的列车车轮擦伤故障诊断系统主要由四部分组成，分别是声学传感器、数据采集卡、工业单板机和无线通信模块。本故障诊断系统依据声学检测原理进行研究，当运行列车的车轮表面擦伤故障发生时，车轮与钢轨间的接触会产生异常的声音信号，该声音信号在时域部分和频域部分均与正常的声音信号有明显差异，以此差异作为判断基准，可以诊断出运行列车的车轮表面的擦伤故障，进而分析出擦伤的程度。 故障诊断系统由安装在车轮附近的声学传感器和车厢内的数据采集卡完成车轮声音信号的采集，数据处理和故障诊断由数据处理系统，即工业单板机来完成，处理完成的结果通过无线通信模块发送到终端工控机，在工控机上进行故障信息显示，相关人员进行操作处理。 本文基于车轮擦伤的理论基础，详细介绍基于声学技术诊断系统的硬件部分、软件部分和故障诊断方法。声学故障诊断系统的硬件设计主要包括由声学传感器和数据采集卡PCH2001组成的数据采集部分、由工业单板机PCM3362Z组成的数据处理系统、由无线通信设备PC1212组成的数据通信部分和由工控机组成的数据显示部分。软件部分包括声音采集、声音保存、数据处理、故障通信等的程序编写，其中处理判断部分的预处理阶段、时域分析阶段和频域分析阶段是本文研究工作的重点和难点，采用的开发软件工具为VC++6.0和MATLAB。 最后，关于特征提取与故障诊断部分的研究，采用时域与频域结合的方法，时域初步判断，频域最终验证，利用时域特征参数，如有效值、平均值、峭度系数等的时域初步故障判断，结合相应的故障程序进行频域阶段的验证分析，为了提高诊断效率，采用的是FFT，即快速傅里叶变换。 本文提出的基于声学技术的列车车轮擦伤故障诊断系统已经在相关实验列车上安装调试，能够诊断出列车的擦伤故障和擦伤程度，取得了不错的效果，该车载故障诊断系统克服了以往系统的缺点，具有研究及使用价值。 |
| 作者： | 刘超 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 何平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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