基于證據(jù)理論的城軌車輛走行系融合故障診斷

1、基于證據(jù)理論的城軌車輛走行系交融故障診斷0 引 言城軌交通具有準(zhǔn)時(shí)、快速、綠色、運(yùn)量大等優(yōu)勢(shì)，已成為各大城市公共交通的重點(diǎn)開(kāi)展方向。隨著城軌交通的快速開(kāi)展及車輛的大量運(yùn)營(yíng)使用，使車輛的運(yùn)行平安成為近年來(lái)關(guān)注的焦點(diǎn)。走行系不但承受車體重量，還傳遞鋼軌與車輛間的制動(dòng)力及驅(qū)動(dòng)力，是城軌車輛系統(tǒng)中影響運(yùn)行平安的重要部件之一，因此走行系必須保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，否那么將嚴(yán)重影響行車平安。國(guó)內(nèi)城軌車輛走行系均未安裝相關(guān)檢測(cè)裝置，停留在以手工測(cè)量和經(jīng)歷判斷為主的走行系故障診斷階段，因此存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)過(guò)程繁瑣、檢測(cè)精度低等缺陷。隨著故障診斷技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開(kāi)展，部分專家學(xué)者陸續(xù)對(duì)城軌車輛的走行系展開(kāi)

2、深化研究。孫鵬沖通過(guò)諧波小波包分解實(shí)現(xiàn)了列車軸承故障信號(hào)的特定頻帶選擇，然后采用加速度包絡(luò)技術(shù)對(duì)分解后的信號(hào)進(jìn)展包絡(luò)解調(diào)，最后通過(guò)分析加速度包絡(luò)譜，提取軸承故障特征頻率進(jìn)展有效的故障診斷，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了診斷方法的有效性和實(shí)用性。蘇大鵬等人采用非接觸式傳感器響應(yīng)故障特征，運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和模糊識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輪扁疤和軸溫異常的檢測(cè)及嚴(yán)重程度分析。宋飛飛分析了地鐵齒輪傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)及故障形式，研究了振動(dòng)信號(hào)的構(gòu)成特征及其調(diào)理機(jī)制，設(shè)計(jì)了齒輪傳動(dòng)裝置的故障診斷試驗(yàn)裝置。李建偉分析了列車輪對(duì)踏面擦傷故障的機(jī)理，介紹了輪軌振動(dòng)信號(hào)分析方法和車軌耦合動(dòng)力學(xué)模型，并采用頻率切片小波變換法實(shí)現(xiàn)了輪

3、對(duì)軸箱故障診斷。張興寶等人對(duì)地鐵車輛運(yùn)行時(shí)的噪聲及其產(chǎn)活力理進(jìn)展了說(shuō)明，介紹了地鐵車輛在正線運(yùn)營(yíng)時(shí)走行部出現(xiàn)異響的可能情況及判斷方法，并給出了出現(xiàn)異響后的處理建議。許艷華等人分析了城軌交通車輛走行部關(guān)鍵機(jī)械部件的常見(jiàn)故障，基于廣義共振和共振解調(diào)的故障自動(dòng)診斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了走行部軸承、齒輪、踏面等關(guān)鍵部件的故障早期預(yù)警和分級(jí)報(bào)警。走行系故障形式多，檢測(cè)手段也有所不同，已有研究均是根據(jù)單個(gè)詳細(xì)證據(jù)進(jìn)展故障診斷，尚未檢索到交融多個(gè)證據(jù)進(jìn)展診斷的案例，因此本研究采用一種改進(jìn)的證據(jù)理論進(jìn)展走行系交融故障診斷。傳統(tǒng)的證據(jù)理論在進(jìn)展交融時(shí)存在一定的局限性，對(duì)于低置信度高沖突的情況往往會(huì)得出違犯人類推理習(xí)慣的悖論

4、，從而直接影響證據(jù)理論的正確性和可靠性，為此眾多學(xué)者相繼提出不同的修改方法。部分學(xué)者提出把沖突因子作為未知的不確定項(xiàng)加到算法中，但該方法中證據(jù)的不確定性會(huì)在組合后增大。部分學(xué)者對(duì)證據(jù)理論的組合規(guī)那么進(jìn)展了評(píng)價(jià)與改進(jìn)，但該方法中證據(jù)組合順序變化會(huì)影響組合結(jié)果。平均法簡(jiǎn)化組合規(guī)那么為簡(jiǎn)單的平均運(yùn)算過(guò)程，但該方法不適用于獨(dú)立證據(jù)的交融。本研究提出一種基于證據(jù)理論的城軌車輛走行系交融故障診斷方法，該方法可有效進(jìn)步走行系故障診斷準(zhǔn)確率。首先筆者通過(guò)根據(jù)可信度和證據(jù)間隔 得到矛盾因子和信任度因子，并據(jù)此對(duì)根本信任分配函數(shù)進(jìn)展修訂，然后采用證據(jù)合成對(duì)修正后的證據(jù)進(jìn)展交融診斷。1 證據(jù)理論及其改進(jìn)1.1 理論

5、概要證據(jù)理論為交融決策的推理方法，可更加客觀地對(duì)事物的不確定性作評(píng)價(jià)，在眾多故障診斷應(yīng)用領(lǐng)域受到眾多學(xué)者的普遍關(guān)注。1.2 合成規(guī)那么當(dāng)同一命題出現(xiàn)多個(gè)證據(jù)時(shí)會(huì)得到多個(gè)根本信任分配函數(shù)，因此需要將多個(gè)證據(jù)單獨(dú)的判斷結(jié)果用證據(jù)合成規(guī)那么進(jìn)展交融。2 走行系交融故障診斷本研究以城市軌道交通車輛的走行系為研究對(duì)象，采用證據(jù)理論對(duì)走行系的不同故障診斷方法進(jìn)展交融診斷。2.1 識(shí)別框架建立本研究針對(duì)城軌車輛走行系的軸承及輪對(duì)建立故障集合，那么走行系所有可能發(fā)生的故障均與識(shí)別框架 的一個(gè)子集相對(duì)應(yīng)。2.2 證據(jù)源確定本研究的故障診斷原始數(shù)據(jù)來(lái)自走行系軸箱振動(dòng)傳感器、軌旁振動(dòng)傳感器和軌旁軸溫傳感器，其中，軸

6、箱振動(dòng)信號(hào)和軌旁診斷信號(hào)采用EMD+BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)軸承和輪對(duì)進(jìn)展故障診斷，其準(zhǔn)確率分別為29%和33%，軸溫?cái)?shù)據(jù)通過(guò)閾值分類對(duì)軸承進(jìn)展故障診斷，其準(zhǔn)確率為80%。3 實(shí)例分析針對(duì)3個(gè)證據(jù)源E1、E2和 E3，每個(gè)證據(jù)源所有故障形式所賦予的根本信任度之和為1，因此本研究采用專家經(jīng)歷確定了3種證據(jù)源的初始根本信任度，共邀請(qǐng)5位專家進(jìn)展信任度分配，其中3位相近專業(yè)高校教師。由此可見(jiàn)，與傳統(tǒng)的單獨(dú)故障診斷方法相比，基于證據(jù)理論的交融故障可以進(jìn)步城軌車輛走行系故障診斷的準(zhǔn)確性。4 完畢語(yǔ)本研究提出了一種基于證據(jù)理論的城軌車輛走行系交融故障診斷方法，首先筆者根據(jù)可信度和證據(jù)間隔 計(jì)算矛盾因子和信任度因子，并據(jù)此對(duì)根本信任分配函數(shù)進(jìn)展修訂，然后采用證據(jù)合成對(duì)修正后的證據(jù)進(jìn)展了交融診斷。通過(guò)對(duì)軸箱振動(dòng)診斷、軌旁振動(dòng)診斷和軸溫診斷3個(gè)證據(jù)源