[發明專利]一種基于故障診斷的軌道交通車輛軸承剩余壽命預測方法

有效

• 申請號: 201710160858.8
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN107144428B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 魏秀琨;閆冬;賈利民;張曉中;王騰騰;張靖林;李巖;劉玉鑫;趙利瑞;耿毅軒;尹賢賢
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝;黃景燕

本發明公開一種基于故障診斷的軌道交通車輛軸承剩余壽命預測方法，包括：S100、進行多角度特征值提取與融合；S200、進行基于循環平穩理論的故障診斷；S300、通過進行多變量模型訓練實現基于多變量模型的故障分離；S400、基于半監督算法，協同使用BP神經網絡和支持向量回歸兩種算法進行基于故障診斷的剩余壽命預測。本發明實現了軸承發生早期故障的故障檢測、故障分離及剩余壽命預測，為車輛軸承維修決策的制定提供依據。

技術領域

本發明涉及軌道交通車輛軸承的故障診斷及剩余壽命預測領域。更具體地，涉及一種基于故障診斷的軌道交通車輛軸承剩余壽命預測方法。

背景技術

軌道交通的高速發展，對車輛的安全性和可靠性提出了更高的要求。早晚高峰時段很多運營線路均在超負荷運行，這就要求列車各個關鍵系統必須安全可靠，不能出現故障或是失效狀態下運行的現象。軸承是軌道交通中不可缺少的元件之一，同時也是最易損壞的元件，其有效性直接導致列車的運行安全。復雜時變的運行環境：載荷，軌道的平順程度、溫度等，對于軸承的健康狀態有很大的影響。當軸承中某一部位發生故障時，會產生連鎖反應，輕則導致車輛的相關系統受損，重則會導致車輛的停運甚至是人員的傷亡。

在現有的剩余壽命預測研究中，較少的考慮到故障類型對于剩余壽命預測的影響。當故障發生后軸承進入快速衰退狀態，而不同故障狀態下軸承的衰退特性大不相同，剩余壽命預測的結果也大不相同。

因此，需要提供一種基于故障診斷的軌道交通車輛軸承剩余壽命預測方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于故障診斷的軌道交通車輛軸承剩余壽命預測方法，以實現軸承發生早期故障的故障檢測、故障分離及剩余壽命預測，為車輛軸承維修決策的制定提供依據。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于故障診斷的軌道交通車輛軸承剩余壽命預測方法，包括如下步驟：

S100、使用局部均值分解法將軸承振動信號分解為若干PF單分量，對分離出的單分量進行時域、頻域、能量及統計量的多角度特征值提取，將提取到的多角度特征值使用主成分分析法降維與融合；

S200、進行基于循環平穩理論的故障診斷；

S300、通過進行多變量模型訓練實現基于多變量模型的故障分離；

S400、基于半監督算法，協同使用BP神經網絡和支持向量回歸兩種算法進行基于故障診斷的剩余壽命預測。

優選地，所述使用局部均值分解法將軸承振動信號分解為若干PF單分量進一步包括：

S111、尋找軸承振動信號x(t)所有局部極值點n_i，將上下極值點分別用三次樣條曲線進行連接，得到信號的上、下包絡線E_max、E_min，計算局部均值函數m₁₁(t)和包絡函數c₁₁(t)：

S112、從x(t)中分離出局部均值函數m₁₁(t)，得到：

h₁₁(t)＝x(t)-m₁₁(t)；

S113、對h₁₁(t)解調，將h₁₁(t)除以包絡函數c₁₁(t)得到：