基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法及终端设备技术

本发明专利技术涉及铁路安全监测技术领域，公开了一种基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法及终端设备：获取车轮运行速度v1、在v1下轴箱振动加速度主频率值f1和加速度最大值a1；根据f1和理想圆顺车轮作用下轴箱的加速度振动主频率值f2，判断车轮是否存在多边形化损伤；若存在，结合预设的第一特征表、v1及f1，判断车轮的多边形化损伤类型；根据车轮的多边形化损伤类型，结合预设的第二特征表、v1及a1，判断车轮的多边形磨耗深度。该方法通过在时频域角度分析高速铁路列车运行时的轴箱振动加速度时频域参数与车轮损伤类型及损伤程度的关系，解决了现有车轮多边形状态检测技术中存在的无法同时检测高速运行的铁路列车车轮多边形类型和损伤程度的问题。

Wheel polygon detection method and terminal equipment based on axle box vibration time-frequency domain characteristics

The invention relates to the technical field of railway safety monitoring, and discloses a wheel polygon detection method and terminal equipment based on the time-frequency domain characteristic of axle box vibration: obtaining the wheel running speed v1, the main frequency value F1 of axle box vibration acceleration under V1 and the maximum acceleration value a1; according to the accelerated vibration of axle box under the action of F1 and ideal round wheel. The dynamic principal frequency value F2 is used to judge whether the wheel has polygonal damage or not; if it exists, the polygonal damage type of the wheel is judged by combining the preset first characteristic table, V1 and f1; and the polygonal wear depth of the wheel is judged by combining the preset second characteristic table, V1 and A1 according to the polygonal damage type of the wheel. By analyzing the relationship between vibration acceleration parameters in time-frequency domain and damage type and degree of wheel in high-speed railway train running, the method solves the problem that the existing polygon shape detection technology can not simultaneously detect the polygon type and damage degree of wheel in high-speed railway train running. The problem.

【技术实现步骤摘要】
基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法及终端设备
本专利技术涉及铁路安全监测
，特别是涉及一种基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法及终端设备。
技术介绍
随着我国轨道交通的跨越式发展，铁道车辆的车轮在运用一段时间后会因滚动接触、牵引制动和车辆振动等多种因素影响而形成车轮多边形化现象，即车轮圆周在不均匀磨耗等因素作用下形成的周期性径向偏差。早在20世纪80年代就有人详细描述了荷兰铁路出现的车轮多边形现象，1998年震惊世界的德国ICE(InterCityExpress，城际特快列车)列车脱轨事故，其原因就是轮毂材料磨损产生了车轮多边形现象，导致轮箍疲劳断裂，造成101人死亡，194人受伤。高速情形下，即使幅值微小的车轮多边形也可能引起轮轨间强烈的冲击振动，对列车运行的平稳性、安全性和乘坐舒适性产生不容忽视的影响。由于车轮多边形化的磨耗深度一般在毫米级别，肉眼检测十分困难，根据测试原理的不同，目前国内外列车车轮运行状态检测有位移法、图像法、振动加速度法、超声遥测法、激光传感器法、噪声检测法和机械外形监测法等，基于这些方法的监测系统大多把传感器安装在轨道上实现一对多的监测模式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法，该方法应用于铁路列车，所述铁路列车包括车轮和轴箱，其特征在于，该方法包括：获取所述车轮的运行速度v1、在所述运行速度下所述轴箱振动的加速度主频率值f1和加速度最大值a1；根据所述f1和预设的理想圆顺车轮作用下所述轴箱的加速度振动主频率值f2，判断所述车轮是否存在多边形化损伤；若所述车轮存在多边形化损伤，结合预设的第一特征表、所述v1及所述f1，判断所述车轮的多边形化损伤类型，其中，所述第一特征表为所述车轮多边形化损伤类型与所述车轮的运行速度、所述轴箱的加速度振动主频率值的对应关系表；根据所述车轮的多边形化损伤类型，结合预设的第二特征表、所述v1...

【技术特征摘要】
1.一种基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法，该方法应用于铁路列车，所述铁路列车包括车轮和轴箱，其特征在于，该方法包括：获取所述车轮的运行速度v1、在所述运行速度下所述轴箱振动的加速度主频率值f1和加速度最大值a1；根据所述f1和预设的理想圆顺车轮作用下所述轴箱的加速度振动主频率值f2，判断所述车轮是否存在多边形化损伤；若所述车轮存在多边形化损伤，结合预设的第一特征表、所述v1及所述f1，判断所述车轮的多边形化损伤类型，其中，所述第一特征表为所述车轮多边形化损伤类型与所述车轮的运行速度、所述轴箱的加速度振动主频率值的对应关系表；根据所述车轮的多边形化损伤类型，结合预设的第二特征表、所述v1及所述a1，判断所述车轮的多边形磨耗深度，其中，所述第二特征表为所述车轮多边形化损伤类型与所述车轮的运行速度、所述车轮的多边形化损伤类型、所述轴箱的加速度最大值及所述车轮的磨耗深度的对应关系表。2.根据权利要求1所述的一种基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法，其特征在于，所述第一特征表是根据公式f＝v/λ＝v·n/2πR计算得到的，其中，公式中v是所述车轮的运行速度，n是所述车轮的多边形阶数，R是所述车轮的半径。3.根据权利要求1或2所述的一种基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法，其特征在于，根据所述f1和预设的理想圆顺车轮作用下所述轴箱的加速度振动主频率值f2，判断所述车轮是否存在多边形化损伤之前，该方法还包括：通过仿真模拟获得所述f2；根据所述f1和预设的理想圆顺车轮作用下所述轴箱的加速度振动主频率值f2，判断所述车轮是否存在多边形化损伤具体包括：若f1＝f2，则所述车轮不存在多边形化损伤；若f1＞f2，或若f1≠f2，则所述车轮存在多边形化损伤。4.根据权利要求1或2所述的一种基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法，其特征在于，所述第二特征表的获取方法包括：建立车辆-轨道耦合系统动力学模型，所述模型包括车辆和轨道，所述车辆包括车体、转向架、轮对和轴箱，所述车体、转向架和轮对具有伸缩、横移、浮沉、侧滚、点头和摇头六个刚体自由度，所述轴箱具有点头一个刚体自由度，所述轴箱与所述轮对相连接，所述轮对的多边形激励通过所述轮对传递到所述轴箱上，所述轨道为移动质量轨道，所述轨道与所述轮对相连接；根据所述车辆-轨道耦合系统动力学模型进行仿真模拟，获取所述第二特征表。5.根据权利要求1或2所述的一种基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法，其特征在于，所述若所述车轮存在多边形化损伤，结合预设的第一特征表、所述v1及所述f1，判断所述车轮的多边形化损伤类型具体包括：获取所述第一特征表中v1所对应的所有轴箱的加速度振动主频率值f’1,f’2……f’x……f’n，若f’x-△≤f1≤f’x+△，则判定f1＝f’x，其中△为预设误差值；获取f’x在所述第一特征表中对应的车轮多边形阶数m，所述m为所述车轮多边形化损伤类型。6.根据权利要求1或2所述的一种基于轴箱振动时频域特征车轮多边形检测方法，其特征在于，当所述车轮的运行速度和磨耗深度固定时，所述轴箱振动的加速度最大值与所述车轮的多边形阶次呈正比例函数关系，所述第二特征表为b1种磨耗深度、c1种车轮运行速度、轴箱的振动加速度最大值与车轮的多边形阶次的正比例函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋颖，谢晓芩，杜彦良，孙宝臣，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北,13