一种车轮寿命的分析预测算法制造技术

一种车轮寿命的分析预测算法，其特征在于包括四个部分：首先根据车轮镟修数据对车轮轮径磨耗建模求解；其次根据车轮镟修数据对车轮轮缘磨耗建模求解；然后根据镟修数据对车轮镟修建模求解；最后根据上述车轮磨耗镟修规律分析结果构建车轮寿命到限预测计算模型，在实际执行过程中，受限于轮缘厚相关限值的约束，轮缘不断磨耗且当其厚度退化到一定限值时，后续会在运用修或高级修中因补偿轮缘厚造成额外的轮径损耗，并且这种轮径损耗通常远大于日常相对固定镟修量，该部分同样会对车轮寿命到限产生较大的影响，在本发明专利技术中这种轮径损耗的也被纳入车轮寿命预测模型中，此外，车轮寿命预测的相关影响因素中还考虑了实际镟修执行误差。

【技术实现步骤摘要】
一种车轮寿命的分析预测算法
本专利技术属于轨道车辆车轮寿命预测
，尤其是涉及一种车轮使用寿命到限的分析预测算法。
技术介绍
车轮是动车组最重要的零部件之一，其服役状态关乎动车组运行安全与运行品质。同时车轮会因轮轨相互作用产生的摩擦磨损和定期的镟修而不断损耗，因此需要根据轮径到限情况判断车轮是否需要更换。由于车轮数量巨大，检修和更换也相对比较频繁。此外，车轮磨耗可能造成轮轨接触恶化，影响车辆的动力学性能，因此对车轮磨耗规律及使用寿命进行研究并实现研究成果的工程化应用具有重要的经济效益和社会效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种车轮使用寿命预测的分析算法，避免检修资源的过度配置，直接降低动车组的检修成本，提高车组在线运行时间，在保证车辆安全可靠、充分发挥运营效能的基础上，实现最优化的车组作业模式。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种车轮寿命的分析预测算法，其特征在于包括四个部分：首先根据车轮镟修数据对车轮轮径磨耗建模求解；其次根据车轮镟修数据对车轮轮缘磨耗建模求解；然后根据镟修数据对车轮镟修建模求解；最后根据上述车轮磨耗镟修规律分析结果构建车轮寿命到限预测计算模型，具体算法如下：一、对车轮轮径磨耗进行建模分析，具体算法如下：S01、获取镟修数据；S02、计算两次镟修间轮径差值，依次进入下列步骤；S03、依照轮径磨耗模型回归分析；S04、不同车厢类型、轮径区间的磨耗特征量提取；S05、建立车轮寿命预测轮径磨耗参数查询表；>二、对车轮轮缘磨耗进行建模分析，具体算法如下：S11、获取镟修数据；S12、计算两次镟修间轮缘厚差值，依次进入下列步骤；S13、依照轮缘磨耗模型回归分析；S14、不同车厢类型、轮径区间的磨耗特征量提取；S15、建立车轮寿命预测轮缘磨耗参数查询表；三、对轮径镟修进行数学建模分析，具体算法如下：S21、镟修误差正态分布拟合并提取特征参数；S22、镟修量分段线性拟合并提取特征参数；S23、轮缘厚模板选择概率分布统计并建立相应函数模型；S24、建立车轮寿命预测镟修参数查询表；四、根据上述车轮轮径、轮缘磨耗和车轮镟修规律计算结果，能够实现车轮使用寿命预测，具体算法如下：S31、查车轮寿命预测参数表，计算镟前轮径、轮缘厚；S32、依据轮径限值判断是否到限，如果是，进入S33，否则进入S34；S33、计算周期内的车轮使用寿命；S34、计算镟后轮径、轮缘厚，依据轮径限值判断是否到限，如果是，进入S35，否则回到S31；S35、记录累计使用周期；由S33和S35，得到轮对累计剩余使用寿命。本专利技术相比现有算法主要的优点体现在以下几个方面：(1)数据利用充分车轮服役过程中累积的数据量巨大且种类繁多，需要进行有效整合而充分利用其价值。由于车轮检修具有一定的周期性，本专利技术不但只关注单周期内轮径退化情况，而且有效整合相邻周期之间的镟修数据，实现车轮全寿命预测建模。LY数据虽然在一定程度上可以辅助判断轮径退化情况，但是对于单周期内车轮磨耗量而言其误差相对较大。虽然镟修数据精度很高，但是数据在机床解析、传输、存储过程中会有少量的缺失，无法确定车轮寿命预测的起点。基于不同数据存在的优缺点，本专利技术将这些数据进行了有效地整合，深度挖掘上述历史数据的价值，建立更精确的车轮寿命预测模型。(2)预测模型合理对于车轮磨耗量的计算一般仅针对数据进行分析而忽视车轮磨耗的相关机理而选择比较简单的线性、一次或二次回归等方法对其进行建模，选用的模型相对比较简单。车组运行过程中累积的LY检测数据具有较大的误差，如果直接对其进行回归分析可能造成为了尽量涵盖多的样本点而造成曲线异常扭曲等，虽然在单个周期内可能获得较高的拟合精度，但是其它轮径区间内预测误差偏大，单周期预测误差后续不断累积使得最终预测结果严重偏离实际，也就失去使用寿命预测的工程应用价值。本专利技术在车轮磨耗相关机理的基础上建模，并通过历史数据对数学模型进行训练求解，建立更加精确的车轮磨耗预测算法，实现车轮使用寿命的准确预测。(3)因素考虑周全车轮服役过程中轮径损耗包括因轮轨作用而产生的磨耗和定期镟修产生的轮径损耗，车轮实际镟修时，镟修量通常选用一个定值，标准统一，镟轮工计算镟前轮径和镟修量的差值作为目标轮径输入机床内进行镟修作业。在实际执行过程中，受限于轮缘厚相关限值的约束，轮缘不断磨耗且当其厚度退化到一定限值时，后续会在运用修或高级修中因补偿轮缘厚造成额外的轮径损耗，并且这种轮径损耗通常远大于日常相对固定镟修量，该部分同样会对车轮寿命到限产生较大的影响，在本专利技术中这种轮径损耗的也被纳入车轮寿命预测模型中。此外，车轮寿命预测的相关影响因素中还考虑了实际镟修执行误差。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是预测结果与实测数据的对比图；图3是一定条件下的车轮剩余使用寿命预测；图4是一定位置的车轮剩余使用寿命预测；图5是一定时间内车轮轮径退化趋势预测；图6是某一类型车轮的全寿命预测。具体实施方式参照图1，本专利技术预测算法包括四个部分：首先根据车轮镟修数据对车轮踏面磨耗建模求解；其次根据车轮镟修数据对车轮轮缘磨耗建模求解；然后根据镟修数据对车轮镟修建模求解；最后根据上述车轮磨耗镟修规律分析结果构建车轮寿命到限预测计算模型，具体算法如下：S0对车轮轮径磨耗进行建模分析，具体算法如下所示：S01：输入需要建模的车型以获取相应的镟修数据、LY检测数据、高级修计划、履历；S02：根据7日内车组镟修数据量大于车组车轮数的60％判断车组全列镟时间，同时筛选同一车轮相邻全列镟中前一次全列镟镟后轮径和后一次全列镟镟前轮径，通过前一次全列镟镟后轮径减去后一次全列镟镟前轮径计算单周期内轮径磨耗量；S03：分别按照头车、中间动车、中间拖车筛选上述计算结果，相应的磨耗数据数量分别记为n1、n2、n3，同一车轮对应的轮径记为一条数据，轮径记为x1i、x2i、x3i，轮径磨耗量分别记为回归模型中的头车、中间动车、中间拖车轮径分别记为x1、x2、x3，回归模型中的轮径磨耗量分别记为S04：求解不同位置车厢轮径磨耗的数学回归模型，令ωi＝1分别求解然后求解方程组令同理求解中间动车、中间拖车的轮径磨耗量分别为和S05：将轮径从830至930每5mm划分一个区间，取区间中点带入上式分别计算头车、中间动车、中间拖车对应的轮径磨耗量z1、z2、z3，建立轮径磨耗的参数配置表1以供后续查阅调用。S1对车轮轮缘磨耗进行建模分析，具体算法如下：S11：输入需要建模的车型以获取相应的镟修数据、LY检测数据、高级修计划、履历；S12：根据7日内车组镟修数据量大于车组车轮数的60％判断车组全列镟时间，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车轮寿命的分析预测算法，其特征在于包括四个部分：首先根据车轮镟修数据对车轮轮径磨耗建模求解；其次根据车轮镟修数据对车轮轮缘磨耗建模求解；然后根据镟修数据对车轮镟修建模求解；最后根据上述车轮磨耗镟修规律分析结果构建车轮寿命到限预测计算模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种车轮寿命的分析预测算法，其特征在于包括四个部分：首先根据车轮镟修数据对车轮轮径磨耗建模求解；其次根据车轮镟修数据对车轮轮缘磨耗建模求解；然后根据镟修数据对车轮镟修建模求解；最后根据上述车轮磨耗镟修规律分析结果构建车轮寿命到限预测计算模型。


2.根据权利要求1所述的一种车轮寿命的分析预测算法，其特征在于对车轮轮径磨耗进行建模分析的具体算法如下：
S01、获取镟修数据；
S02、计算两次镟修间轮径差值，依次进入下列步骤；
S03、依照轮径磨耗模型回归分析；
S04、不同车厢类型、轮径区间的磨耗特征量提取；
S05、建立车轮寿命预测轮径磨耗参数查询表。


3.根据权利要求1所述的一种车轮寿命的分析预测算法，其特征在于对车轮轮缘磨耗进行建模分析的具体算法如下：
S11、获取镟修数据；
S12、计算两次镟修间轮缘厚差值，依次进入下列步骤；
S13、依照轮缘磨耗模型回归分析；
S14、不同车厢类型、轮径区间的磨耗特征量提取；

【专利技术属性】
技术研发人员：高明亮，邵俊捷，高珊，李鹏飞，
申请(专利权)人：中车长春轨道客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22