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基于小波包分解与广义隐马尔科夫模型的机车牵引座裂纹状态识别

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机械设计 2022年第6期39卷 35-41页

作者：谢锋云闫少石冯春雨王二化刘翊肖乾华东交通大学机电与车辆工程学院江西南昌330013 常州信息职业技术学院机电工程学院江苏常州213164 中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412000

牵引座作为连接机车车体和转向架、承受传递机车纵向力的重要部件,其状态影响着机车的安全。文中针对机车牵引座正常、小裂纹故障、大裂纹故障等3种状态,提出了一种基于小波包分解(WPD)与广义隐马尔科夫模型(GHMM)的状态识别方法:通过db... 详细信息

牵引座作为连接机车车体和转向架、承受传递机车纵向力的重要部件,其状态影响着机车的安全。文中针对机车牵引座正常、小裂纹故障、大裂纹故障等3种状态,提出了一种基于小波包分解(WPD)与广义隐马尔科夫模型(GHMM)的状态识别方法:通过db5小波包分解方法对机车牵引座的振动信号进行特征提取,同时结合时域敏感特征组成时频敏感特征向量,由模态区间不确定性分析方法构建模态区间特征向量,最后通过模态区间与隐马尔科夫模型组成的广义隐马尔科夫模型进行状态识别。识别结果表明,针对牵引座的3种不同状态,广义隐马尔科夫模型识别方法相较于传统的隐马尔科夫模型有更高的识别率,而且由于输出结果的模态区间形式包含更多的信息,使机车牵引座裂纹状态结果更加可靠。

关键词：牵引座小波包模态区间广义隐马尔科夫模型

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机车牵引座裂纹故障状态识别方法研究

机车牵引座裂纹故障状态识别方法研究

作者：冯春雨华东交通大学

学位级别：硕士

机车牵引座是连接车体和转向架的重要部件,承受并传递着机车的纵向力,因此牵引座的状态影响着机车的行车安全。本文以机车牵引座为研究对象,以特征提取与模式识别为基础,研究牵引座裂纹故障状态的识别方法。提出基于集合经验模态分解(EE... 详细信息

机车牵引座是连接车体和转向架的重要部件,承受并传递着机车的纵向力,因此牵引座的状态影响着机车的行车安全。本文以机车牵引座为研究对象,以特征提取与模式识别为基础,研究牵引座裂纹故障状态的识别方法。提出基于集合经验模态分解(EEMD)与K邻近算法(KNN)相结合的识别方法、基于小波包分解与隐马尔科夫模型(HMM)相结合的识别方法,通过实验与分析验证各自的有效性并进行了对比;在此基础上,结合模态区间理论对小波包-HMM方法进行改进,形成小波包-广义隐马尔可夫模型(GHMM)的识别方法并进行了验证。首先,本文对机车牵引座结构特点、故障产生原因、故障分级等方面展开分析,确定了牵引座模型的具体参数,通过模态分析确定了模型激振频率,搭建了裂纹故障实验平台并获取了相关实验数据。然后提出了一种利用EEMD-KNN算法进行识别的方法,通过特征提取后进行牵引座三种不同状态的识别,识别结果验证了该方法的可行性与有效性。其次,针对EEMD特征提取耗时长导致EEMD-KNN方法识别过程漫长、占用内存量大的不足,提出了一种基于小波包分解与HMM模型的识别方法。对同样的数据进行小波包分解,提取小波包能量占比值作为敏感特征,结合时域特征导入到HMM模型中进行模型库的建立与优化,待测样本与模型库相匹配得到最大的对数似然值,对应出的模型即为识别结果。对比发现小波包-HMM方法的特征提取方式计算量小、耗时短,使得其识别效率与准确率都得到提升,表明了该识别方法的优越性。最后,针对实验过程存在不确定性的问题,小波包-HMM方法对其分析不足,故提出了一种基于模态区间与HMM模型进行识别的算法。将模态区间理论与HMM模型相结合,形成GHMM模型。将处理后的广义数据同样进行小波包分解获得广义特性的敏感特征区间,结合区间时域特征建立并优化GHMM模型。利用GHMM模型进行状态识别。结果表明,该方法具有更好的识别准确率,同时有效地解决了实验过程中数据的不确定性问题,提高了识别结果的可信度与可靠性。

关键词：牵引座 EEMD KNN 小波包分解模态区间 GHMM

汽车半挂列车牵引座结构对汽车运行稳定性的影响

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汽车技术 1996年第5期 14-16页

作者：张介民宁波市汽车运输总公司

汽车半挂列车具有装载质量大，转弯灵活，燃油单耗低，经济效益高等优点。介绍了目前普遍采用的牵引车与半挂车的连接方式，也就是仅有纵向摆动的牵引鞍座，并做了有关性能分析。同时也推荐了一种能增加稳定性的牵引鞍座。

关键词：汽车列车牵引座结构汽车半挂车稳定性

基于EEMD-KNN的机车牵引座状态识别方法

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机床与液压 2022年第13期50卷 32-36页

作者：谢锋云姜永奇冯春雨王二化刘翊华东交通大学机电与车辆工程学院江西南昌330013 常州信息职业技术学院常州市高端制造装备智能化技术重点实验室江苏常州213164 国家先进轨道交通装备创新中心湖南株洲412000

机车牵引座的安全可靠性对机车运行的安全性起到重要作用,因此对机车牵引座状态识别研究具有重要的经济价值和社会意义。为了开展牵引座的正常、小裂纹、大裂纹等3种状态识别研究,搭建机车牵引座的模拟实验台,用加速度传感器采集不同状... 详细信息

机车牵引座的安全可靠性对机车运行的安全性起到重要作用,因此对机车牵引座状态识别研究具有重要的经济价值和社会意义。为了开展牵引座的正常、小裂纹、大裂纹等3种状态识别研究,搭建机车牵引座的模拟实验台,用加速度传感器采集不同状态的振动信号,对原始数据进行时域特征提取,并进行集合经验模态分解(EEMD)提取时频域特征,采用K邻近算法(KNN)进行牵引座状态识别。实验结果表明:基于EEMD-KNN模式识别方法能对机车牵引座状态进行有效识别,识别率达到83.3%;而且添加时域特征之后的识别率更高一些,识别率达到90.5%。

关键词：牵引座特征提取集合经验模态分解 K邻近算法状态识别

机车车体牵引座及减振器座的疲劳寿命仿真分析

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内燃机车 2004年第9期 16-18页

作者：阳光武肖守讷金鼎昌西南交通大学机车车辆研究所四川成都610031

通过对机车进行动力学仿真分析,得到机车车体牵引座及减振器座的载荷—时间历程,结合有限元分析得到的应力应变结果和材料特性曲线,给出轨道激励作用下的车体牵引座及减振器座的薄弱位置和疲劳寿命。

关键词：机车车体牵引座减振器座疲劳寿命动力学有限元

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基于隐马尔科夫模型的牵引座状态识别

现代制造工程 2020年第6期 1-4页

作者：谢锋云冯春雨刘翊王二化符羽华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013 株洲国创轨道科技有限公司株洲412000 常州信息职业技术学院机电工程学院常州213164

牵引座是机车中连接车体和转向架的重要部件,承受并传递着机车的纵向力,因此牵引座的状态影响着机车的安全。针对牵引座正常、小裂纹故障及大裂纹故障这3种状态,提出了一种基于隐马尔科夫模型的状态识别方法:首先对机车牵引座运行的加... 详细信息

牵引座是机车中连接车体和转向架的重要部件,承受并传递着机车的纵向力,因此牵引座的状态影响着机车的安全。针对牵引座正常、小裂纹故障及大裂纹故障这3种状态,提出了一种基于隐马尔科夫模型的状态识别方法:首先对机车牵引座运行的加速度信号进行特征提取,选取敏感的特征量组成隐马尔科夫模型的训练集与测试集;然后进行状态识别;最后以最大的似然概率对应的状态作为识别结果。结果表明,针对牵引座的3种不同状态,该方法的识别结果比K邻近算法有更高的识别率。

关键词：转向架牵引座隐马尔科夫模型似然概率

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半挂车牵引座结构强度有限元分析

制造业自动化 2014年第24期36卷 57-59,71页

作者：蔡玉强赵飞孟欣刘迎娟河北联合大学机械工程学院唐山063009

在CREO中进行半挂车90#牵引座三维实体建模,利用ANSYS建立有限元分析模型,并在MATLAB中编制相应的路谱。通过MATLAB软件与ADAMS软件建立联合仿真,得到了半挂牵引车牵引座在C级路面激励作用下所受到的动态载荷,并将其施加到牵引座上表面... 详细信息

在CREO中进行半挂车90#牵引座三维实体建模,利用ANSYS建立有限元分析模型,并在MATLAB中编制相应的路谱。通过MATLAB软件与ADAMS软件建立联合仿真,得到了半挂牵引车牵引座在C级路面激励作用下所受到的动态载荷,并将其施加到牵引座上表面进行瞬态动力学分析,得到半挂车在行驶过程中牵引座的应力、应变云图。对结果进行理论分析,满足《道路车辆牵引座强度试验》的要求。

关键词： CREO MATLAB ADAMS ANSYS 牵引座结构强度分析

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半挂牵引车牵引座结构优化设计研究

半挂牵引车牵引座结构优化设计研究

作者：鞠康华北理工大学

学位级别：硕士

随着我国公路运输业的蓬勃发展,半挂牵引车作为当前物流运输中的主要车型得到了越来越多的重视。牵引座作为半挂牵引车上的关键构件,不仅起着联接牵引车和半挂车的作用,还承受车辆多种运行工况下的各种冲击载荷。随着半挂牵引车的运营... 详细信息

随着我国公路运输业的蓬勃发展,半挂牵引车作为当前物流运输中的主要车型得到了越来越多的重视。牵引座作为半挂牵引车上的关键构件,不仅起着联接牵引车和半挂车的作用,还承受车辆多种运行工况下的各种冲击载荷。随着半挂牵引车的运营速度不断提高,牵引座所承受的动态载荷也不断增加。为了节能降耗及提高企业竞争力,对牵引座的结构进行优化设计研究,具有非常重要的理论和实际意义。首先,以QD9020牵引座为研究对象,依照其尺寸参数,在CREO软件中建立三维实体模型,适度简化后导入ANSYS中创建牵引座的有限元模型。在受压、制动、受拉三种工况下对牵引座进行强度、刚度计算,根据分析得到的应力、应变情况验证牵引座是否满足相关要求。根据动力学理论,对牵引座结构进行约束模态分析,并得到前10阶的固有频率和振型,判断牵引座是否会发生共振现象。然后结合我国实际路况,通过MATLAB与ADAMS的联合仿真得到牵引座在C级路面激励下所承受的载荷谱,并将其施加在结构上表面,进行时间历程分析。研究结果表明,牵引座结构的静动态性能均符合相关标准,并且结构质量冗余严重,优化空间较大。依据静动态分析结果,对牵引座建立了以质量和一阶固有频率为目标函数的多目标优化数学模型,并应用分层序列法对其进行尺寸优化设计。最终得到牵引座的最优解,并对优化后的牵引座的静动态性能进行验证。以ANSYS n Code Designlife为平台,结合牵引座在车辆运输过程中的实际受载情况,利用名义应力法对优化后的牵引座结构进行疲劳分析,验证其疲劳可靠性。分析结果表明,在满足约束条件下,优化圆整后的牵引座结构质量下降了48.74 Kg,一阶固有频率提升了4.2Hz,达到了轻量化和安全性的统一。

关键词： ANSYS 牵引座有限元优化设计疲劳寿命分析

6K机车牵引座载荷分布特征及其结构延寿的研究

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6K机车牵引座载荷分布特征及其结构延寿的研究

作者：纪铅磊北京交通大学

学位级别：硕士

6K机车由于长期重载、疲劳的影响,导致其牵引座出现不同程度的裂纹;鉴于目前疲劳裂损情况越来越严重,随时可能造成机车行车事故,因此急需一种安全、可靠的牵引座结构延寿方案,以确保6K机车能安全的继续服务于我国铁路运输事业。本论文... 详细信息

6K机车由于长期重载、疲劳的影响,导致其牵引座出现不同程度的裂纹;鉴于目前疲劳裂损情况越来越严重,随时可能造成机车行车事故,因此急需一种安全、可靠的牵引座结构延寿方案,以确保6K机车能安全的继续服务于我国铁路运输事业。本论文结合洛阳机务段的意见与要求,以工程研究项目6K机车牵引座载荷分布特征及其结构延寿为研究内容,首先进行了机车实际运营工况下牵引座载荷信号的实测,然后通过平均应力修正以及载荷识别等编制了六个牵引座对应的载荷谱;为了全面了解载荷谱母体的分布形态,本文借助MATLAB软件,对载荷谱进行了统计推断和适应性检验,然后将各级载荷的实测与理论频数进行了比较,并给出了相对误差,最后利用概率计算的方法推断了其最大载荷。基于理论分析,给出了裂纹产生的原因,明确了牵引座结构延寿改进的目标与依据,借助ANSYS有限元建模与计算,得到了各延寿方案在推断最大载荷下的响应特点,通过比选,确定了牵引座的最佳延寿方案;为了确保延寿改进后牵引座的安全、可靠,对首台延寿改进机车进行了跟车动应力测试,研究中采用S-N曲线和Miner线性疲劳累积损伤准则计算了关键部位在不同延长寿命下的损伤等效应力幅,进行了延寿改进牵引座的疲劳强度评估。最后,论述了焊接质量对牵引座疲劳强度的影响;并在全路资金紧张的大背景下,对6K机车牵引座延寿的经济效益做了评估。

关键词：牵引座载荷谱统计推断有限元计算延寿疲劳强度