[發明專利]基于相似度的列車懸掛系統故障分離方法

無效

• 申請號: 201210548762.6
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103018058A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 魏秀琨;賈利民;柳海;汪煜婷;郭淑萍;林帥;郭昆
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01M17/10
• 分類號: G01M17/10
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及基于相似度的列車懸掛系統故障分離方法。

背景技術

列車懸掛系統位于列車車體與轉向架之間以及轉向架與輪對之間，由大量不同的部件構成，包括螺旋彈簧、阻尼器、空氣彈簧等。軌道車輛的懸掛系統通常分為一系（位于輪對與轉向架之間）與二系（位于轉向架與車體之間），同時也根據其對列車運動狀態的影響分為橫向與垂向系統。一方面，懸掛系統支撐著車體與轉向架；另一方面，懸掛系還起到緩沖由軌道不平順所引起的輪軌作用力、控制列車行駛方向、保持運行舒適性等作用。

當前國內外較為成熟的列車在途故障檢測系統大多針對列車動力系、輔助系、制動系等子系統，即牽引電機、逆變器、空調系統、車門系統、空氣制動系統的故障檢測。在針對列車走行系狀態監控的技術系統中，也以車輪、軸承、轉向架構架等部位為主，幾乎沒有明確以列車懸掛系統作為狀態監控與故障檢測對象的系統與方法。懸掛系統故障定位分離則尚屬空白，因此需要一種針對列車懸掛系統進行故障定位分離的全新方法。

發明內容

針對以上現有技術的不足，本發明提供一種基于相似度的列車懸掛系統故障分離方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

基于相似度的列車懸掛系統故障分離方法，該方法包括以下幾個步驟：

1)利用加速度傳感器與陀螺儀獲取列車運行時各個位置的運動狀態信息；

2)對步驟1中獲得的加速度信號進行抗混疊濾波、高通濾波、二次積分處理，對角速度信號只進行抗混疊濾波與高通濾波處理，以獲得系統輸出；系統輸出即車體垂向、橫向位移與車體點頭、搖頭、側滾角位置，以及前后轉向架的垂向、橫向位移與前后轉向架的點頭、搖頭、側滾角位置；

3)建立車輛懸掛系統動力學模型：

x·=Ax+Bdd]]>

y=Cx+D_dd

其中x為車輛運動狀態變量，d為軌道激勵，y為位移信號，A,B,C_d,D_d為空間狀態方程相應的系數矩陣,設計相應的Kalman濾波器，對步驟2所述的系統輸出進行處理，估計步驟2中車體垂向、橫向位移與車體點頭、搖頭、側滾角位置，以及前后轉向架的垂向、橫向位移與前后轉向架的點頭、搖頭、側滾角位置等運行狀態，獲得系統輸出殘差；

4)利用故障檢測單元依據步驟3中的殘差輸出進行故障檢測，在檢測到故障后報警，并啟動故障分離程序；

5)在故障檢測單元檢測到系統中存在故障后，采集步驟3中Kalman濾波器的系統輸出殘差，數據長度為10秒，對這段數據做快速傅立葉變換（FFT）：

R(k)=Σn=1Nr(n)e-j2π(k-1)n-1N,1≤k≤N]]>

獲得故障信號頻域信息。其中r(n)表示步驟3中Kalman濾波器的輸出殘差，R(k)為故障信號的頻域信息；