摘要：提出一种基于谱变换的IIR移变滤波器的设计方法,并利用分块翻转技术实现滤波器的线性相位特性．在满足提取100 m范围内的长波不平顺成分的设计参数条件下,仿真计算IIR滤波器的频响误差．仿真结果表明:当翻转块长度为1 600时,IIR线性相位滤波器能满足线性相位特性和幅频特性要求,比传统轨检FIR滤波器节省了95．5％的乘法运算和98．0％的加法运算,前者与后者所需的缓存量之比为9 614／2 135．利用实测信号计算验证了线性相位IIR移变滤波的正确性和有效性．

摘要：加强轨道不平顺的控制是提高列车运行品质的重要措施,而利用自动化测试系统是检测轨道平顺性的有效手段。介绍一种用于高速磁浮轨道长波不平顺检测的便携式测试系统。该系统采用了基于惯性测量原理的检测方法,并结合GPS定位技术实现轨道的定位。应用多线程并行处理技术实现GPS数据和数采卡数据的同步记录,设计了相应的数字滤波器对信号进行处理。测量结果表明:该检测系统能实现磁浮轨道长波不平顺的精确测量,测量结果不受列车运行速度的影响。

摘要：针对上海地铁阿尔斯通车型设计了一种轨道车辆轴箱传感安装结构。首先,通过对轴箱的结构及力学分析,确定了轴箱的载荷与约束条件;其次,利用实车试验,采集并分析获取了轴箱的振动主频特征和加速度功率谱密度;最后,应用ANSYS Workbench和nCode有限元软件,分析了安装结构的冲击强度、模态和疲劳强度。结果表明:在极限冲击下设计的轴箱传感安装结构最大等效应力为121 MPa,小于材料的屈服应力,且大于1.5倍的安全系数;安装结构的前6阶固有频率远离轴箱振动主频,保障了结构的稳定性;车辆3.60×10^(6) km里程对应的累计损伤为1.76×10^(-3),小于破坏阈值,安装结构满足车辆使用要求。经6个月的安装测试,该安装结构无明显裂纹、变形和损伤,实现了轴箱传感器的可靠安装,为车-轨安全监测的传感器安装提供了设计分析方法和工程实践经验。

摘要：为提高轨道车辆振动可再生能源利用效率,提出了一种压电梁阵列设计方案。首先,基于欧拉-伯努利理论建立扇形双晶悬臂梁阵列的分布参数机电模型,对其机电耦合特性进行分析;其次,针对上海地铁列车采集的轴箱振动信号,采用ANSYS软件进行有限元分析,提出一种具有12个梁单元的多维圆盘阵列采集系统;最后,搭建振动测试平台进行了实验。结果表明,可以采取机械调谐策略调整压电阵列的设计参数,在20.95,40.45和204.19 Hz这3个振源频率处产生工作频率点,从而与轴箱振动环境实现宽频匹配,结构的前12阶低频谐振宽度达到35.68 Hz。提出的扇形压电阵列式俘能器的宽频响应及输出性能良好,可以根据所需轨道车辆环境振动特性进行匹配,提高智能监测用小型无源传感器的输出性能。

摘要：轨道扣件检测系统机械结构包含吊臂系统、减振器、梁体、摄像安装系统等部分。针对机械结构疲劳振动设计要求,对其进行模态分析、分别提取前六阶模态。仿真结果显示,其固有频率范围避开了各传感器的共振频率区域,不会影响轨道扣件的正常巡检;采用Miner线性疲劳累积理论和高斯分布的三区间法,根据国标对机械机构加载第二类转向架的标准随机振动,仿真结果表明,扣件检测系统机械结构的总体设计满足疲劳损伤要求,处于安全状态,为实际运行中机械机构的疲劳破坏提供了参考依据。

摘要：在轨道交通向低碳化、智能化方向发展的需求驱动下,用于实现轨道车辆在线状态智能监测的小型车载传感设备的无源无线化日趋广泛。压电响应元件可以将轨道车辆振动能量用于供电,从而避免采用传统的电池和外部接线方式,减少车辆改造及维护成本、增强系统的抗干扰能力。但是由于压电元件在工程应用中普遍存在着工作频率与振源频率匹配偏差问题,其俘获振动能量的能力难以得到有效的开发。针对这一问题,提出一种对扇形压电悬臂梁元件进行频率匹配最优化设计的方法:为了大幅减少有限元仿真精确计算的次数、节约设计时间,使用拉丁超立方采样法从参数化的ANSYS有限元模型中获取用于训练模型的样本点集,建立精确度较高的Kriging代理模型;通过实际测试采集、分析轴箱处固有的频域振动特性;以压电梁的工作频率点与轴箱振动频率集中点的距离、结构自重最小构建多目标优化模型,采用基于分解和检测-逃逸策略的多目标进化优化算法(MOEA/D-DAE)求解,获得相对较优的解的集合——Pareto前沿;最后采用聚合树方法筛选出最优解。研究结果表明:所采用的方法相比于NSGA-II降低了计算复杂度、设计准确性高,输出电压最高提升至初始设计的219%,理论最大输出功率相比于初始设计提高了0.28 W,得出的最优化设计在输出电压和理论输出功率方面得到了显著提升,为实现车载自供电设备的最优化设计提供了理论参考。

摘要：针对滚动轴承振动信号非平稳、非线性且易受噪声干扰的特点,以及单一振动信号对某些轴承故障识别率偏低的问题,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)灰度图像编码和卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)的多传感融合轴承故障诊断方法。首先,采用VMD对驱动端和风扇端振动信号分解,提取各阶本征模态分量与原始信号相关系数最大的分量;其次,将筛选出的本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量依次排列并转换成灰度图像;最后,设计CNN结构,将训练集输入网络进行训练,测试集验证网络的有效性,实现滚动轴承故障识别。CWRU数据集和西安交通大学XJTU-SY数据集测试准确率分别达到99.90%和100%,结果表明:该方法能够准确识别变工况下轴承故障类别及损伤程度;对原始信号加入高斯噪声后的测试准确率分别达到99.75%和99.90%,证明该方法具有良好的泛化能力和抗噪性能。

摘要：一种基于机器视觉的轨距检测系统是通过硬件触发和软件多线程并行处理流程实现4台摄像机的同步图像采集处理、视觉计算、结果记录和通信。设计和推导了检测系统定标方法和轨距点获取的定标方法。试验测量结果表明:该检测系统适用于轨距参数的精确测量,精度可到达0.2 mm,重复性好,可有效地实现轨距参数的高精度动态测量。

摘要：以往钢轨磨耗检测中,测量轮廓与设计曲线的匹配难度大,这将导致测量结果无法为钢轨维护提供可靠的依据。提出一种基于测量轮廓中特征点动态生成标准模板的方法。首先,利用摄像机的投影关系和光平面方程计算钢轨轮廓图像中每个像素点的三维空标,得到钢轨的测量轮廓;然后,在测量轮廓中提取轨腰圆弧中心和轨头下端两个特征点;最后,根据特征点的世界坐标与设计轮廓中各段线段和曲线的尺寸关系得到该测量曲线的标准模板。试验结果表明:无论对于磨损或未磨损的钢轨轮廓,该方法都能精确地还原出标准模板,有利于磨耗的测量,也减少了计算量。

摘要：长期的高速行驶会引起车辆振动,使钢轨顶面形成孔洞、擦伤和疤痕等各种缺陷,这些缺陷不仅会影响钢轨顶面的外观,还会对钢轨的性能和安全性产生长期不利影响。针对钢轨顶面缺陷类型多变、背景杂乱、对比度低、噪声干扰等因素影响,提出一种基于级联网络的钢轨顶面缺陷检测方法。利用图像垂直微分投影法分割出钢轨顶面区域,在此基础上使用级联网络对钢轨顶面上的疤痕缺陷进行检测。其中,为更好地优化缺陷特征细节,在特征提取阶段引入轻量级的卷积注意力机制模块;采用信道加权模块与残差解码器模块相结合的方式进行缺陷特征恢复;为得到边缘清晰的缺陷对象,在特征恢复之后设计了一个边界精细化网络结构。实验结果表明,该方法的平均绝对误差仅为0.0012,AUC值达到0.9935,单张图片平均检测速度仅为0.041 s,对于Ⅰ型和Ⅱ型钢轨顶面疤痕缺陷的检测精度分别达到98.6%和96.4%。利用该深度学习网络模型能较好地检测出钢轨顶面的疤痕缺陷,具有较高的工程实用价值。