振动轮两侧加速度差异及连续压实指标优化研究

连续压实控制技术主要通过振动轮单侧振动响应描述土体压实状态,已在工程中得到广泛应用。然而,研究发现压实过程中存在振动轮两侧加速度响应不一致的现象,这可能导致现有测试方法在相同位置出现不同的刚度测试结果,因此研究振动轮两侧振动差异性对提高连续压实测试精度具有重要意义。结合现场试验,采集压路机振动轮两侧的加速度信号,重点分析了不同压实遍数、振动频率下两侧加速度峰值、倍频幅值的变化与分布规律;以双侧响应为基础提出平均指标,通过相关性分析对指标适用性进行验证。研究结果表明：随着压实遍数的增加,两侧加速度峰值差异逐渐减小,经4遍压实后差异由24.4%降至13.3%;振动轮结构偏心会造成振动轮两侧加速度频谱中基频幅值差异的产生,被压土体两侧刚度不均会造成2倍频、3倍频幅值差异的产生;双侧平均指标μ_AICV与动态变形模量的相关性为0.75,表明双侧平均指标μ_AICV可用于路基压实质量控制,相比单侧连续压实控制指标,可有效提高现场质量控制精度。     

基于自适应Morlet小波变换滚动轴承声学故障诊断的研究

基于声音信号的测试与分析是滚动轴承故障检测与诊断的一种新方法,提出了基于自适应Morlet小波变换诊断轴承声学信号故障的新方法。首先利用最小Shannon熵对Morlet小波的形状参数进行优化,找到与所测声音信号特征成份最匹配的小波,再对小波系数矩阵进行奇异值分解,通过奇异值与变化尺度的关系曲线得到最佳小波变换尺度,最后对滚动轴承故障信号进行Morlet小波变换进行故障特征提取。结果表明:该方法能有效地从强噪声背景下提取出轴承声学信号的故障。     

采用谐波比值法的路基碾压实时检测技术研究

在依靠理论研究的基础上利用压实度和振动频率间的正比关系,对压实度进行实时连续检测。结合高速公路建设中现场试验抽取的两种砂砾土压实度与加速度谐波比之间的关系表达式;通过回归探索发现了压实度谐波比的有效值等式和土体粒料组成的联系。探索结论可以直接使用到各等级公路路基基床压实检测工序中去,并且能够使压实检测工作提高效率,减少工序间隔时间,而且有助于在过程中进行压实度质量控制,在公路施工建设领域有着重要的意义。     

路基振动压实过程中振动波传播规律北大核心

通过有限元软件建立考虑阻尼比、弹塑性本构关系的振动压路机-填料耦合数值仿真模型,得到振动压实过程中振动压路机及填料动力响应曲线,探究振动压实过程中振动波垂直及水平方向传播规律,提出了基于振动波的填料压实质量综合判别方法。结果表明:结合现场实测振动压路机及填料动力响应曲线,振动压路机-填料耦合模型能够较好地模拟填料振动压实过程;在垂直方向,加速度幅值的衰减呈现先快后慢的趋势,且在填料深度为0.5 m时衰减率达60%,路基深度为1.5 m时衰减率达90%;在填料表层水平方向,已压实土体与虚铺土体距压实作用点分别为0.8、0.5 m处,峰值衰减率均达90%;提出了基于振动波传播衰减率降低、动响应幅值增加与归一化动响应滞回圈的椭圆率增加的填料压实质量综合直接判别方法。     

地铁线路弯道与道岔路况识别方法研究

文章分析了弯道信号及道岔信号的时、频域特征,并以此提出了利用、来识别地铁线路中弯道与道岔的方法。研究表明:陀螺仪信号对弯道路况响应明显,通过小波包去噪后能够很好的识别弯道;车辆经过道岔,垂向加速度信号幅值短时间内急剧增大,且频谱特性发生变化,通过经验模式分解(EMD)提取信号特征值,再利用支持向量机(SVM)可以有效地识别道岔。     

高速铁路供电运行状态检测系统的研究

牵引供电系统是高速电气化铁路的重要组成部分,其运行状态直接决定了高速铁路的安全和效益,但牵引供电系统故障是不可避免的。为确保牵引供电系统安全稳定运行和增强供电的可靠性和连续性,需要一种优质的牵引供电运行状态检测与故障分析系统,对其故障类别进行快速、正确的识别。本文主要介绍了如何改进牵引供电运行信号的数据采集方式,包括信号进行预处理和提取信号特征值,提出了利用数学统计学中的偏度与峰度概念对牵引供电特征信号进行特征提取的新方法,并对提取结果进行比较,以达到对牵引供电运行系统故障检测的目的。     

铁路路基质量检测试验对比分析

质量检测是新建铁路路基工程施工中重要的一环。本文在室内建立模型路基,用不同的检测方法进行检测,得到不同压实度条件下铁路路基质量检测指标的量值。经对比分析,将路基质量检测指标划分为表征路基压实状况的指标、表征路基刚度或变形性状的指标和表征路基承载力或强度的指标等3类,探讨同类型指标之间的关系。结果表明,压实度K与孔隙率n具有很好的相关性,两者之间呈线性关系;地基系数K30、变形模量Ev1和Ev2、动态变形模量Evd具有较好的相关性,宜选择Ev1和Ev2、Evd作为路基刚度评价的控制指标;建议在路基质量检测中增加强度或承载力检测指标。     

高速铁路路基压实参数对振动波演化特征的影响研究

以京雄城际铁路固安东站路基段为试验区段,从时域、频域、时频域和能量域四个方面研究不同压实参数下振动波的演化特征,结果表明:在路基压实过程中,随着压路机行驶速度的增加,路基填料加速度峰值减小,振动轮加速度峰值增大,两者加速度衰减率逐渐增大。随着压实遍数的增加,振动波在填料中沿水平方向传播的加速度峰值衰减率逐渐降低。振动波自振动轮至填料传播过程中,基波、一次谐波到五次谐波幅值呈指数分布,且有严格的指数函数相关性;对振动信号进行Hilbert-Huang变换,随着压实遍数的增加,振动轮和填料中振动波的能量峰值逐渐增加;随着振动压路机行驶速度的增加,振动轮和填料中振动波的能量峰值逐渐降低。     

高速列车监测数据处理及故障诊断

车体性能好坏直接影响列车的行车安全,文章利用安装在车体上的传感器所采集到的振动信号,选取合适的信号特征提取方法进行评估,达到列车故障早期预警的目的。试验数据表明,车体的振动信号具有非线性、非平稳的特点,先对振动信号提取小波包能量矩特征进行时频域分析,发现该特征提取方法可以直观地反映车辆横向和垂向振动情况。引入基于局部分析的拉普拉斯特征映射算法(LE),对故障工况的小波包能量矩熵特征所构造的高维特征向量空间进行降维,发现能够从垂向加速度信号识别出空气弹簧失气工况,从横向加速度信号识别出抗蛇行减振器故障和横向减振器故障。这与车辆动力学分析结果一致,同时也证实了流形学习方法对列车性能评估具有一定的作用。     

基于机-土耦合模型的铁路路基连续压实质量控制方法

连续压实技术可有效保障路基压实质量,但由于连续压实检测方法和常规检测方法的检测范围相差较大,导致现场试验结果离散性较大,限制了连续压实技术的进一步推广。为建立连续压实检测结果与路基物理力学性质的关系,建立了考虑压路机行驶的机-土耦合模型,并提出了模型参数确定方法。分析了土体剪切模量对振动轮加速度时频域特性、机-土相互作用力以及连续压实质量控制指标的影响,并与路基碾压足尺模型试验结果进行对比。结果表明,模型能够准确反映机-土系统的动力特性。基于机-土耦合模型,提出了一种铁路路基连续压实质量控制方法,实现了根据铁路路基设计参数直接确定连续压实质量控制指标的合格值,为铁路路基连续压实质量控制提供了理论依据和新的实现方法。     

基于WATV去噪的冲击特征提取方法在高速列车轴承故障诊断中的应用

提取高速列车轴承故障振动信号中的冲击特征,可以有效地对其进行故障诊断。利用"小波-全变差(Wavelet-Total Variation,WATV)"算法能够对信号进行稀疏引导的特点,提出了基于WATV去噪的冲击特征提取方法。该算法针对含噪声冲击特征的提取问题构建了目标优化函数,该函数融合了冲击特征的保真度度量算子以及惩罚因子。利用凸优化理论可对目标函数进行求解,从而增强信号在小波域和时域的稀疏性,使得特征提取结果最优化。通过构造一仿真信号对WATV算法的有效性进行了验证,并将该方法应用于高速列车齿轮箱轴承故障诊断中。结果表明,该方法能够很好地提取出信号中的冲击特征,并且频谱中的故障表征明显,能够有效地应用于高速列车轴承故障诊断中。     

红层泥岩路堤离心试验研究

红层是一种特殊岩土,具有填筑密实度对含水量很敏感等特点。本文首先介绍了离心试验原理和方法,然后介绍了通过离心模型对采用最佳含水量填筑的、压实度分别为87%、90%、93%、97%的四种红层路堤的模拟,得到沉降与压实度、沉降与加速度、施工期与工后沉降与时间的关系,从而确定路堤填筑施工参数。     

细粒土填料重型压路机强振碾压动力变形特性研究

通过理论分析推导不同铺填厚度条件下细粒土振动碾压压实度沿深度变化的基本规律,并通过有限元ABAQUS分析软件,针对不同铺填厚度条件下细粒土振动碾压进行三维有限元模拟。通过控制不同的碾压层厚度,模拟不同铺填厚度条件下细粒土的压实情况,得到相关应力、位移、塑性应变分布图,进而得出使用大功率超重吨位超大激振力全液压自行式强振压路机条件下细粒土的最佳碾压层厚度及碾压次数。研究结果表明:根据细粒土不同深度处压实度曲线,可以方便确定经济有效的碾压施工参数;最佳铺填厚度条件下可使压实能量有效传递至整个填层厚度,压实施工经济高效;当铺填层厚度超过最佳厚度后,传递至填层下部的压实能量很小,导致土的压实度相对较小,并影响碾压层上部土体的压实度。本文研究成果对细粒土的振动碾压施工具有参考价值。     

炭素制品X射线图像的缺陷特征选择

针对炭素制品X射线检测图像的特点,对缺陷特征提取与选择技术进行了研究。为排除噪声干扰的影响,采用数学形态学和迭代阈值分割相结合的方法从原始图像中提取缺陷区域。在此基础上,从缺陷样本中提取19个特征值。为提高缺陷模式识别对各种噪声及干扰的鲁棒性,提出以特征组合分类能力数学模型为适合度函数,设计基于遗传算法的特征选择策略,实现了对缺陷原始特征量的优化选择。利用BP神经网络分类器及选择的特征值对缺陷进行模式分类。研究结果表明,所提出的选择方法可以用于缺陷的识别与分类。     

循环载荷作用下基床力学特性对道床影响的动态模型试验研究

针对既有线提速改造及高速客运专线设计与施工中遇到的轨道与路基参数的合理匹配问题,以室内动载模型试验研究为依托,配制6组不同密实度的土样,对轨道与路基结构进行了动应力、弹性变形、塑性变形、反应模量等项目的测试,并通过不同压实系数下模型试验测试结果的对比分析,得出基床、道床弹塑性变形以及反应模量的变化趋势,探讨了轨道与路基结构地基系数、压实系数及动静刚度等参数之间的发展规律,提出基床对道床影响的临界值,即:基床压实度为0.93时,基床临界动刚度值为75 MPa/m,基床临界动弹性变形为1.5mm,道床的临界动刚度值为110 kN/mm。对基床与道床参数匹配及相互动力作用的规律研究,为既有线提速改造及新线轨道与路基结构参数设计具有重要意义。     

基于多小波包排列熵和流形学习的故障特征提取方法

针对振动信号非线性、非平稳性导致的故障特征难以准确提取的问题,提出了一种基于多小波包排列熵和流形学习的故障特征提取方法。首先,利用多小波包分解方法得到故障信号的多维多小波系数,通过计算排列熵初步提取了各个小波系数中的故障特征信息;然后利用局部切空间排列(LTSA)流形学习方法对多维特征信息进行处理,在有效降低信息冗余度的同时,提取了其中主要的故障特征;最后利用支持向量机(SVM)对滚动轴承正常、外圈、内圈和滚动体故障实测信号进行故障模式识别试验。结果表明,该方法可以准确地识别出轴承不同的故障类型,并且在提取故障特征准确性方面要优于传统的单小波包方法和主成分分析(PCA)方法。     

基于EWT-SVD方法的高速列车滚动轴承故障诊断

针对高速列车齿轮箱滚动轴承早期故障特征提取困难的情况,提出了基于经验小波变换(Empirical Wavelet Transform,EWT)和奇异值分解(Singular value decomposition,SVD)的轴承故障诊断方法。首先对信号进行EWT变换得到各阶固有模态分量,然后计算各阶固有模态分量的峭度值并选取较大峭度值对应的分量。将选取的分量构造矩阵进行正交化奇异值分解,选择合适的阶数重构信号,最后对重构信号进行Hilbert包络解调分析。分别对仿真信号和滚动轴承发生外环故障进行分析,可以较为清晰地看到滚动轴承故障特征。研究结果表明,结合EWT、峭度系数和SVD的诊断方法可以准确、快速地提取轴承故障信息,从而可以对滚动轴承进行有效诊断。     

隧道二衬脱空声振检测试验研究

研究目的:隧道二衬脱空严重威胁线路的安全运营,及时开展检测、预防工作尤为重要。为解决现有检测方法中存在的问题,降低检测成本,本文进行声振检测试验研究,通过对响应信号进行频谱转换、特征值提取、神经网络拟合以得到初步的脱空判定标准。研究结论:(1)严重脱空信号的低频成分(1 000 Hz左右)突出,密实信号的高频成分(8 000 Hz左右)突出,轻微脱空信号表现为比例相近的低、高频成分均匀分布,曲线为多峰值形态;(2)主峰值频率、次峰值频率及峰值下降率可作为信号特征值,全面反映二衬结构状态;(3)将特征值与对应二衬结构状态作为输入、输出值进行BP神经网络训练,并对网络进行测试,预测值的均方误差较小(mse=6.475e-5),网络具有较好的预测能力,能够初步实现对二衬结构状态的定性识别判定;(4)该研究成果可为声振法在隧道二衬脱空检测中的工程运用提供理论依据。     

基于现场试验的高铁路基智能压实过程中振动波垂向传播机制

以京雄城际铁路固安车站的路基段作为试验场地,从时域、频域、时频域及能量4个方面,研究振动压实过程中不同深度填料的动力特性及振动波从振动轮至填料全过程的传播机制。结果表明:振动信号从振动轮至填料的传播过程中,振动加速度峰值近似呈双曲线分布,且与埋深呈反向关系,其传播的临界深度为1.0 m左右;振动信号传播至填料中,基波频率有所增大,基波与各次谐波的幅值则逐渐减小;在任意埋深处,振动信号的基波、1次、2次至5次谐波的幅值呈现指数递减,具有严格的指数函数相关性;Hilbert-Huang变换谱能够全面、系统地反映任意时刻振动信号的时域特征,振动压路机对于填料的有效碾压时间大致为2 s;振动能量主要集中在20~50 Hz频率内,与基波和1次谐波频率基本一致;随着埋深的增加,振动能量逐渐减小,特别是在振动波从振动轮传至填料表面时,振动能量的损耗最为严重。     

基于Matlab的铁路环境噪声模糊评价

由于某种铁路环境噪声模糊评价方法存在应用的局限性,采用改进的相对隶属度建立指标隶属度模糊矩阵对原方法进行改进.依据模糊数学原理,由改进的实测值隶属度模糊矩阵、改进的指标标准值模糊矩阵和指标权重向量计算得到最优相对隶属度矩阵.由最优相对隶属度矩阵提取级别特征值,得到评价结果.根据铁路环境噪声模糊综合评价步骤,基于Matl...