基于MSE与PSO-SVM的机车轮对轴承智能诊断方法

针对DF4型内燃机车轮对轴承单一和复合故障在内的7种不同健康状态的识别问题,提出了一种基于多尺度熵(Multiscale Entropy,MSE)和粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)的机车轮对轴承故障识别方法.计算轴承不同健康状态下振动信号在多个尺度上的样本熵构成MSE特征向量,利用PSO-SVM识别轴承所属故障类型及故障程度.收集了DF4型内燃机车包含单一和复合故障在内的7种不同健康状态的轮对轴承试件,在南昌机务段的JL-501机车轴承检测台上采集了各轴承试件的振动信号样本.实验数据分析结果表明,MSE的特征提取效果优于多尺度近似熵(Multiscale Approximate Entropy,MAE)和小波包分解,PSO-SVM的故障识别效果优于参数不经优化的SVM和参数网格寻优法的Grid-SVM.本文方法能够有效诊断机车轮对轴承的不同故障,为提高机务段检测机车轮对轴承故障的精度提供了一种有效的方法.     

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。     

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ICEEMDAN-MPE-RF和SVM的齿轮箱特征提取与故障诊断

针对齿轮箱非平稳振动信号特征提取难、特征向量冗余度高和故障识别率低的问题，提出基于改进的自适应噪声完备集成经验模态分解（Improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN）、多尺度排列熵（Multi-scale permutation entropy,MPE）、随机森林（Random forest,RF）特征重要性排序和支持向量机（Support vector machine,SVM）的齿轮箱特征提取与故障诊断方法。首先，通过ICEEMDAN将各种故障状态的齿轮振动信号分解为一系列不同频率分布的本征模态分量（Intrinsic mode functions,IMF）；然后，计算各阶IMF的MPE值获得非平稳信号时频分布下的非线性动力学特征；最后，通过RF算法评估特征重要性，选择高重要性敏感特征组成最优特征子集输入SVM进行故障模式识别。试验结果表明，该方法特征提取和表征能力强，在不同工况下的平均识别率可达99.79%，在多工况和小样本数据集上比其他方法更具稳健性。     

基于SVD-MOMEDA的高速列车齿轮箱轴承故障诊断

针对强背景噪声环境下高速列车齿轮箱轴承故障信号难以检测的问题以及多点优化最小熵解卷积修正(multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjusted,MOMEDA)方法受滤波器阶数、故障周期影响的问题,提出了基于奇异值分解(singular value decomposition, SVD)改进的MOMEDA的轴承故障诊断方法。首先采用SVD作为MOMEDA的前置滤波器滤除部分噪声,然后通过MOMEDA多点峭度谱追踪故障周期成分,采用变步长搜索法迭代求解MOMEDA滤波器最优阶数,最后利用最优参数相对应的MOMEDA增强信号中的周期性脉冲,并通过包络谱提取故障特征。仿真信号和试验数据分析表明:该方法能实现高速列车齿轮箱轴承故障的精确诊断,且故障诊断效果优于互补经验模态分解方法。     

基于IMF熵价值的轮对轴承故障自适应诊断

针对集成经验模态分解(EEMD)方法中本征模态函数(IMF)不能自主筛选的问题,提出IMF价值评价方法,以此评价IMF价值高低。将IMF能量熵作为IMF价值高低的核心评价标准,并基于此建立轮对轴承故障自适应诊断模型。该模型将轴承振动信号进行EEMD分解得到不同尺度的IMF,依据IMF熵价值算法,筛选出价值更高的IMF进行信号重构,对重构信号进行希尔伯特变换,应用其边际谱提取轮对轴承振动特性频率。应用无故障轴承及三种不同故障轴承对本模型进行试验验证。结果表明,该方法能凸显轴承特性频率,能够有效提取轴承旋转频率倍频、故障特征频率及其倍频,并且轴承垂向和横向振动对轴承故障特征频率的检测在谱分辨率及故障表征上都有较好的表现力。     

基于改进LMD和MED的滚动轴承故障诊断研究

针对轨边声学轴承信号有用特征微弱、易被强噪声掩盖的问题,设计实现了一种将最小熵解卷积与改进局域均值分解相结合的方法,达到信号降噪与故障诊断目的。利用三次Hermite插值改善LMD并提高LMD分解精度。将采集到的强噪信号进行MED降噪,再利用改进LMD算法进行分解,使多分量信号分解成单分量信号,并计算各分量的峭度值,挑选出峭度值最大的分量,最后利用包络谱分析,提取滚动轴承的故障特征。计算信号的峰值信噪比(PSNR,Peak Signal to Noise Ratio),将其作为降噪指标,体现方法的降噪性能。实验结果表明,设计的方法应用于轴承故障诊断,能将信号信噪比提高5.13 dB,能精准定位并提取轴承缺陷位置和信号特征,具有较好降噪和信息分辨能力。     

列车轴箱轴承在途鲁棒可视化故障诊断方法

为使列车轴箱轴承在非平稳工况下的故障识别更加有效,本文提出基于融合相关熵特征的鲁棒可视化滚动轴承故障诊断方法。通过快速集成经验模态分解FEEMD对轴承振动信号进行时频分解,提取本征模函数IMF矩阵;计算IMF与原始信号的线性相关系LCC作为相关熵的调幅系数,进而通过相关统计计算获得样本集的多维相关熵矩阵CM;利用主元分析PCA对CM进行数据空间变换,通过提取变换后的融合相关熵矩阵ICM,实现相关熵矩阵的可视化。通过实验分别提取匀加速、匀速及匀减速3种运行工况下的滚动轴承ICM特征,通过对比EMD、EEMD和FEEMD 3种信号分解方法,发现FEEMD的信号分解效率更高,且ICM比传统特征对非平稳工况下轴承故障辨识的鲁棒性更好。FEEMD-ICM为轴箱轴承快速、客观且稳定的故障诊断实现提供了可靠的理论依据和技术支持。     

考虑川藏铁路控制性工程的甲供物资基地选址决策方法

剖析国内外关于选址问题的研究理论与方法,通过考虑决策者的决策心理行为,改进前景理论中的价值函数和概率权重函数,利用直觉模糊交叉熵定义新的记分函数,基于G1赋权法和熵值法构建组合赋权模型,提出基于改进前景理论的直觉模糊多属性决策方法。针对川藏铁路雅安至林芝段的"两桥两隧"控制性工程建设特征和沿线重点工程布局情况,拟设定11个甲供物资基地作为备选址方案,考虑决策者的不同决策偏好,运用本文提出的改进决策方法,得到不同决策偏好下的最优选址方案排序。结果表明:如果决策者是冒险型的,则最佳选址方案为康定和波密;如果决策者是中间型的,则最佳选址方案为林芝和康定;如果决策者是保守型的,则最佳选址方案为林芝和泸定。     

信号自适应分解对比研究及其在机车轴承故障诊断中的应用

为有效提取机车轴承故障特征,开展信号自适应分解方法对比研究。分析了经验模态分解、局域均值分解和局部特征尺度分解3种常用方法的局部均值计算、分解成分和分解能力。针对局域均值分解存在的问题,提出了改进方案并有效验证。进一步提出了先做改进局域均值分解,再采用1(1/2)维谱处理得到的乘积分量的机车轴承诊断的方法,成功用于DF_4型机车的故障诊断。     

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。     

基于小波包和RBF神经网络的轨道车辆滚动轴承故障诊断

针对轨道车辆的滚动轴承故障诊断问题,提出了一种小波包与RBF神经网络相结合的故障诊断方法.首先对采集到的振动数据进行小波消噪,然后利用小波包分解提取故障信号的能量特征向量,最后利用提取的能量特征训练RBF神经网络,进行故障诊断.诊断结果表明,基于小波包和RBF神经网络的轨道车辆滚动轴承故障诊断方法能够较好的诊断出轨道车辆的轴承故障类型,具有一定的实际应用价值.     

基于自适应STFT的货车滚动轴承故障诊断

带故障的铁路货车滚动轴承振动信号表现为低频平稳信号与高频的周期性冲击信号的叠加。采用以三阶B样条函数作为窗函数的自适应短时傅立叶变换(STFT)对货车滚动轴承振动信号进行时频分析和故障信息提取。与传统的固定带宽的STFT相比,自适应STFT在不同频段自适应选取窗长,大大提高了振动信号的时频分辨率。应用该方法对197726型货车滚动轴承在内圈剥离、外圈剥离两种故障状态下的振动信号做了分析,求得故障频率分别为61.32 Hz和46.36 Hz,与内外圈的理论故障频率相符,可以有效地诊断出铁路货车滚动轴承内外圈故障。     

客车滚动轴承早期失效的原因及措施

济南车辆段部分客车滚动轴承报废量急剧上升,使用期多数都在100万km左右,属早期失效。在进行大量调查的基础上,分析了早期失效的原因和演变过程,并提出了相应的解决措施。     

基于小波分解改进算法和峭度最大原则的滚动轴承故障诊断研究

针对滚动轴承振动信号具有非平稳性以及工作情况下难以获得故障频率的情况,文章提出了一种基于小波分解改进算法和峭度最大原则对滚动轴承进行诊断的方法。首先,对小波分解改进算法进行验证,发现小波分解改进算法能够很好地克服小波分解传统算法过程中出现的频率混淆问题;然后,在小波分解改进算法的基础上,利用峭度最大原则选取故障频段,对其进行Hilbert包络解调和傅里叶变换来查看故障频率,最后通过美国凯斯西储大学实验室提供的数据对上述方法进行验证,并与小波分解传统算法进行了对比。结果表明,基于小波分解改进算法和峭度最大原则的故障诊断方法能够更加精准地识别故障频率,克服主频偏移的问题,有效地解决频率折叠现象和真实频率的映像问题,具有较好的可行性和优越性。     

日本铁道车辆用轴承的开发

介绍了为提高铁道车辆用轴承的安全性、可靠性并延长其寿命而开发的塑料保持架、搭载传感器轴承,以及车辆运动仿真试验机.     

大秦线重载车辆热轴防范技术创新与实践

随着我国大泰线重我运输水平的不断提升,重载车辆安全成为重中之重,红外线轴温探洲系(THDS)防范车辆热轴、保障运输安全中起到了重要的作用.文章以研究滚动轴承运转热规律为切入点,在大量的车辆轴承温度数据分析的基础上,建立了科学的热轴预报模式,通过技术创新实现了大秦线重载运输模式下高效的安全监控体系.     

机车车辆轴承清洗烘干设备的研制

设计研制的轴承清洗烘干设备采用压力热水冲洗方式,能将磁粉探伤后轴承上附着的磁悬液及润滑脂脂化碳化微粒冲洗干净,并应用远红外烘干器将清洗后的轴承零件烘干,提高了滚动轴承零件清洗的清洁度,防止轴承发生锈蚀。     

铁道车辆用轴承及润滑技术

介绍了铁道车辆车轴、牵引电动机、齿轮装置用轴承及其润滑技术的现状和新技术动向,并提出了提高轴承性能的对策。     

改进粒子群优化算法的BP神经网络在机车滚动轴承故障诊断中的应用

本文提出了一个基于改进粒子群优化算法的BP神经网络优化模型来进行轴承故障诊断,此模型融合粒子群优化算法的全局寻优能力和BP神经网络算法的局部搜索的优势,有效地防止了网络陷入局部极小值,同时又保证了诊断结果的精确性.仿真结果表明机车滚动轴承故障得到了有效诊断.相比于常规的BP神经网络模型,此方法不仅改进网络的收敛速度并且提高了预测准确性.