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原文传递高速动车组轮对多边形检测系统开发

论文题名：	高速动车组轮对多边形检测系统开发
关键词：	高速动车组;轮对多边形检测系统;动力学性能;软件开发
摘要：	高速动车组运行速度的不断加快使得轮轨间的交互作用力逐渐增强，导致轨道表面的多边形磨耗现象越来越普遍。由车轮多边形产生的冲击振动会严重破坏车轮和轨道等零部件，严重威胁列车运行的稳定性与安全性。因此，开展高速动车组轮对多边形检测技术研究显得尤为重要。轮对多边形检测技术又可称为车轮多边形检测，可分为接触式检测与非接触式检测两种，当前国内主要采用接触式测量技术，这种方法会对车轮踏面造成磨损导致测量结果不准确。针对这一问题，研究学者对车轮踏面滚动圆的非接触式测量方法进行研究，这种方法无需直接接触车轮表面即可检测车轮的踏面滚动圆。然而，这些非接触式检测系统软件大都来源于国外，购买费用较为昂贵，而国内在这方面起步较慢，技术还不够成熟。针对这一现状，本文通过分析车轮多边形对车辆动力学性能的影响，确定了车轮多边形检测系统的总体方案；通过点激光传感器对车轮踏面进行数据采集，设计了小波算法和改进最小二乘法实现数据滤波和异常值处理；最后开发一款高速动车组车轮多边形非接触式检测系统，自动生成动车组轮对的检测报告。本文主要研究内容如下：　　（1）建立车辆-轨道耦合系统的动力学模型对车轮多边形问题进行分析，观察不同阶数以及不同波深的车轮多边形对动车动力学性能的影响。相对于低阶车轮多边形而言，高阶车轮多边形对车辆整体系统的轮轨动态作用力和车辆行驶的临界速度影响非常大，并且随着波深的增加不断加剧。　　（2）分析车轮多边形检测系统需求，搭建高速动车组车轮多边形检测系统框架，提出具体的系统实施方案和检测原理，明确系统的测试目标。对系统关键设备的选型进行详细说明，设计一种自主研发的减震装置降低机器人检测设备工作时的振动，提高系统测量精度。最后将系统整体方案分为机器人运动和传感器采集数据两部分，进行仿真实验验证。　　（3）针对传感器进行数据采集存在的测量噪声问题，提出基于小波阈值的数据滤波算法对采集后的数据进行滤波降噪处理。首先对其相关参数进行实验数据对比，然后选取最优参数后与EMD去噪进行实验对比，验证设计算法的可行性。　　（4）针对测量数据存在异常点的问题，提出利用改进的移动最小二乘法拟合对异常点进行处理，通过移动最小二乘法中权函数的权重半径和迭代因子的设计，提高对数据异常点的处理效率和准确性。在实际检测实验系统上实现所提方法，验证基于移动最小二乘法拟合剔除异常点的正确性和可行性。　　（5）编程实现一套高速动车组轮对多边形检测系统软件，搭建实物平台进行现场实验，与上述提到的系统检测方案以及数据处理方法相结合，最终实现高速动车组车轮多边形检测系统软件开发。
作者：	吴浩彬
专业：	机械
导师：	李海艳;魏登明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2023