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HHT的改进及其在轨道结构振动分析中的应用
| 论文题名： | HHT的改进及其在轨道结构振动分析中的应用 |
| 关键词： | 轨道结构振动;响应波;经验模态分解;插值拟合;信号降噪 |
| 摘要： | 轨道交通引起的振动与噪声日益显著，地铁引起的轨道结构振动通过隧道壁等周围地层向外传播，进一步诱发地下结构和周围建筑的二次振动。从信号分析的角度对铁路环境下轨道结构振动分析，将响应波的本质表现出来。受车辆－轨道耦合系统非线性非平稳性的影响，以傅里叶方法为代表的谱分析在分析轨道结构振动响应时存在局限性。而希尔伯特—黄变换（HHT）方法是一种非常适合分析实际非线性、非平稳信号的时频分析方法，但由于经验模态分解（EMD）存在包络线拟合、“过包络”、“欠包络”问题和模态混叠等问题，会导致EMD分解失真，影响HHT方法在实际信号中的应用。 本文基于 HHT分析方法的研究及其在轨道结构振动响应分析中的应用展开了如下研究： （1）详细介绍HHT方法理论并对其进行研究，掌握EMD分解和希尔伯特谱分析的方法，了解HHT方法的优点和不足，并分别对HHT在仿真信号和实测信号的应用效果提出评价方法。 （2）针对EMD存在的问题进行改进。通过对比分析常用插值函数的拟合效果，选取Pchip拟合方法来代替三次样条插值拟合，以解决EMD存在的“过包络”、“欠包络”问题，并提出改进的EMD分解方法；对EEMD方法研究，以解决EMD存在的模态混叠问题；检验以上新构建的方法应用效果。 （3）对白噪声做数值试验分析，利用白噪声特性提出EMD的信号降噪方法。基于EMD分解后IMF分量的能量密度与其平均周期的乘积为一个常数这一特性，提出EMD阈值降噪方法；基于白噪声的归一化自相关函数能量主要集中在零点附近这一特性，提出EMD自相关降噪方法；比较并检验两种信号降噪方法的有效性。 （4）结合南昌地铁1号线振动测试项目，将本文提出的改进型EMD和信号降噪方法，应用在轨道结构振动实测信号分析中，通过实测信号降噪、频谱分析和Z振级分析三步，实现改进型HHT方法在轨道结构振动分析中的应用；对比傅里叶频谱和HHT边际谱，检验的改进型HHT的实际应用效果。 |
| 作者： | 王文达 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 刘林芽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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