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基于GCN的多源变工况滚动轴承故障诊断

铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 2109-2118页

作者：谢锋云王玲岚宋明桦樊秋阳孙恩广朱海燕华东交通大学机电与车辆工程学院江西南昌330013 智能交通装备全寿命技术创新中心江西南昌330013

滚动轴承是旋转机械的关键部件,其健康状况的识别非常重要。迁移学习作为一种有效工具被广泛应用于故障诊断领域,但单源迁移学习方法可能存在泛化性能较差甚至引起负迁移,造成识别效果不佳的问题。提出一种基于多感受野图卷积网络(GCN)... 详细信息

滚动轴承是旋转机械的关键部件,其健康状况的识别非常重要。迁移学习作为一种有效工具被广泛应用于故障诊断领域,但单源迁移学习方法可能存在泛化性能较差甚至引起负迁移,造成识别效果不佳的问题。提出一种基于多感受野图卷积网络(GCN)的多源迁移学习方法(MS-GCN),通过在多个源域数据上学习迁移知识,实现变工况下滚动轴承的故障诊断。该方法首先利用小波变换将振动数据样本转换为二维时频图样本,将获得的N组源域样本和目标域样本进行构建得到N组源域-目标域样本数据对;其次,先利用深度卷积网络学习每组数据对的高维特征,再由多感受野图卷积网络学习所提特征的数据结构,使得自适应方法能充分学习域不变特征,更有效地将源域与目标域特征进行对齐,训练得到N组分类器;最后,取N组分类器分类结果的平均值为目标域样本的状态识别结果。基于江南大学轴承数据集对所提方法展开实验验证,在3组不同的变工况轴承故障诊断任务中,所提方法对4种不同状态(正常、内圈故障、外圈故障及滚动体故障)的分类准确率均在99%以上,与其他方法相比诊断准确率提升了0.22~8.27个百分点。对比结果表明:所提方法对变工况下滚动轴承的故障进行识别,可以有效地诊断出轴承的故障类型,具有一定的工程实用价值。

关键词：故障诊断多感受野图卷积网络多源域迁移学习深度卷积网络滚动轴承

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STFT结合2D CNN-SVM的齿轮箱故障诊断方法

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噪声与振动控制 2024年第4期44卷 103-109页

作者：谢锋云汪淦王玲岚李刚朱海燕谢三毛华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013 华东交通大学智能交通装备全寿命技术创新中心南昌330013

为提高齿轮箱故障诊断的有效性和故障识别的准确率,提出一种基于短时傅里叶变换(Short-term Fourier transform,STFT)、二维卷积神经网络(Two-dimensional Convolutional Neural Network,2D CNN)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的齿轮箱故障识别方法。搭建JZQ250型定轴齿轮箱实验平台,利用加速度传感器获得齿轮箱振动信号,并对振动信号进行短时傅里叶变换得到二维时频图,然后将时频图输入到2D CNN中进行特征信息提取,通过2D CNN前向传播和反向传播对不同类别故障时频图信息进行训练,建立不同类别特征之间更深层次的联系,通过训练集和验证集loss曲线、准确率曲线和t-SNE可视化(t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding,t-SNE)多种方法来反映模型训练程度,最后由SVM对故障类型进行识别。通过将所提出的方法与FFT-2D CNN、1D CNN-SVM和2D CNN-SVM对齿轮箱故障识别结果进行对比,本方法故障识别准确率最高,达到97.94%,且提出的方法具有很好的鲁棒性。

关键词：故障诊断齿轮箱短时傅里叶变换二维卷积神经网络支持向量机

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城轨混合储能系统控制策略综述与展望

电源学报 2024年

作者：韩悦李佳静乔宇王佳兴石家庄铁道大学电气与电子工程学院河北省交通电力网智能融合技术与装备协同创新中心

随着城市轨道交通建设速度的不断加快，再生制动能量利用率低等问题日益凸显。储能系统是解决城轨再生能量利用问题的有效方式之一。对储能系统的合理控制可以提高城轨系统稳定性、加快储能系统响应速度。针对城轨交通混合储能系统，首... 详细信息

随着城市轨道交通建设速度的不断加快，再生制动能量利用率低等问题日益凸显。储能系统是解决城轨再生能量利用问题的有效方式之一。对储能系统的合理控制可以提高城轨系统稳定性、加快储能系统响应速度。针对城轨交通混合储能系统，首先，对车载式和地面式储能系统的安全性、灵活性、传输损耗、节能效率等特性进行分析；其次，结合储能介质特点分别归纳电池、飞轮、超级电容和混合储能四种用于车载式和地面式的主要储能方式；在此基础上，从控制方式和研究应用现状等多个角度，阐述和分析五种混合储能系统的控制策略。最后，对城轨混合储能系统的控制策略关键技术进行总结，展望未来发展方向。

关键词：城市轨道交通混合储能再生制动能量控制策略

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链式海底地震仪节点结构设计与试验

地震工程学报 2024年第3期46卷 672-679页

作者：张川周建平阮爱国翁利春段磊曾锦锋陈宁特上海交通大学海洋学院上海200030 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 自然资源部海洋智能观测技术创新中心浙江杭州310012 江苏深远海洋信息技术与装备创新中心江苏常州213001 杭州瀚陆海洋科技有限公司浙江杭州311200 上海交通大学船建学院上海200240

海底地震仪是一种重要的海洋地震观测设备。针对中国近岸浅海洋流噪声大和人类活动频繁的特点,提出链式地震观测方式并对链式海底地震仪节点进行机械结构设计。首先根据内部构件尺寸与布局对地震仪节点整体结构进行设计;然后通过理论计... 详细信息

海底地震仪是一种重要的海洋地震观测设备。针对中国近岸浅海洋流噪声大和人类活动频繁的特点,提出链式地震观测方式并对链式海底地震仪节点进行机械结构设计。首先根据内部构件尺寸与布局对地震仪节点整体结构进行设计;然后通过理论计算与有限元仿真方式确定地震仪节点仓体的壳体厚度、端盖厚度和密封尺寸;最后通过压力试验验证所设计的地震仪节点结构的耐压和水密性能符合要求,通过地震观测对比试验验证其接收天然地震的能力。此链式海底地震仪未来将应用于浙江近海的实际地震观测,提供实时连续的地震观测数据。

关键词：链式地震仪结构设计仿真计算压力试验地震试验

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基于物联网技术的智慧公路车辆监测与调度系统设计

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中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第8期 0038-0041页

作者：吴孝随河北中岗通讯工程有限公司-河北省公路交通智能装备技术创新中心河北石家庄050000

在社会和经济飞速发展的背景下,高速公路交通数量急剧增加,同时也带来了交通拥堵、交通事故、交通堵塞等一系列问题。因此,加强公路交通安全监督是非常必要的。在此基础上,提出了一种新的智能高速公路车辆监控调度方法,并对其实现方法... 详细信息

在社会和经济飞速发展的背景下,高速公路交通数量急剧增加,同时也带来了交通拥堵、交通事故、交通堵塞等一系列问题。因此,加强公路交通安全监督是非常必要的。在此基础上,提出了一种新的智能高速公路车辆监控调度方法,并对其实现方法进行了研究。通过对车载终端、中央管理平台、数据库及用户接口的设计,达到了智能化高速公路车辆监控与调度的目的。实验表明,本系统可以对车辆的定位、行驶路线等进行实时的采集、存储和显示,同时还可以进行故障报警。通过本项目的实施,可以有效地降低由人为因素引起的道路堵塞等问题,保证道路交通的安全、畅通。

关键词：物联网智慧公路车辆监测调度

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无人值守收费站智能监控系统设计与实现

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第8期 0034-0037页

作者：范淼河北中岗通讯工程有限公司-河北省公路交通智能装备技术创新中心河北石家庄050000

目前,我国高速公路收费站主要采用的是“人工收费”模式,但该模式存在着许多弊端:一是收费站工作人员多,劳动强度大,需要大量的人力;二是收费人员没有经过专业培训,工作中容易出现差错;三是人工收费方式受天气等外界因素影响较大,且容... 详细信息

目前,我国高速公路收费站主要采用的是“人工收费”模式,但该模式存在着许多弊端:一是收费站工作人员多,劳动强度大,需要大量的人力;二是收费人员没有经过专业培训,工作中容易出现差错;三是人工收费方式受天气等外界因素影响较大,且容易出现“跑、冒、滴、漏”现象。因此,亟需通过技术手段提升收费站的自动化水平,实现无人值守。本文从实际应用出发,对无人值守收费站智能监控系统进行了设计与实现,提出了“无人值守智能监控系统”的建设思路和方法。该系统不仅可以提升收费站的通行效率,还能避免不必要的安全事故发生。

关键词：无人值守收费站智能监控系统设计

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输送机刮板的受力分析与优化设计

机械设计 2024年第6期41卷 160-164页

作者：翟学军杨超范宝冬王俊涛中煤张家口煤矿机械有限责任公司河北张家口076250 河北省高端智能矿山装备技术创新中心河北张家口076250

文中根据输送机刮板的实际受力情况,运用材料力学知识对刮板进行受力分析并建立刮板弯矩方程,根据弯矩方程绘制刮板弯矩分布图。从刮板弯矩分布图可以看出,在刮板链距处所受弯矩最大,且随着刮板链距的加大,刮板最大弯矩会减小,当链距加... 详细信息

文中根据输送机刮板的实际受力情况,运用材料力学知识对刮板进行受力分析并建立刮板弯矩方程,根据弯矩方程绘制刮板弯矩分布图。从刮板弯矩分布图可以看出,在刮板链距处所受弯矩最大,且随着刮板链距的加大,刮板最大弯矩会减小,当链距加大到一定数值时,刮板中间弯矩变为负值,当刮板链距处的弯矩与刮板中间位置的弯矩绝对值相等时,刮板的最大弯矩最小,并以此计算出刮板最优链距l=0.586L,并绘制不同链距刮板最大弯矩变化图。刮板采用最优链距会大幅减小刮板的最大弯曲应力,增加刮板安全系数,延长刮板使用寿命。同时,应用Pro/Engineer三维设计软件建立刮板三维实体模型,寻找出刮板链距处为危险截面,并对刮板外形进行优化设计,最后根据煤炭行业标准提供的力-挠度试验数据应用SolidThinking Inspire软件对刮板优化前后分别进行仿真分析,根据分析结果可知,优化设计后刮板挠度满足行业标准要求。优化刮板外形不仅去掉了危险截面处的应力集中,而且还减小刮板质量,降低材料成本及运行阻力,该计算过程及结果分析对输送机刮板的改进及优化设计具有重要指导作用。

关键词：刮板受力分析优化设计最优链距挠度校核仿真分析

基于R-L分数阶定义的CCM Flyback变换器建模与分析

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太阳能学报 2024年第6期45卷 217-225页

作者：王硕禾符屹男常宇健杨鹏李倩石家庄铁道大学河北省交通电力网智能融合技术与装备协同创新中心石家庄050043 石家庄铁道大学电气与电子工程学院石家庄050043 国网河北省电力公司石家庄050000

针对电容电感都为分数阶这一事实,利用分数阶微积分R-L定义和状态空间平均法,对工作在电感电流连续模式(CCM)下的分数阶Flyback变换器进行建模与分析。推导CCM分数阶Flyback变换器的静态工作点和小信号传递函数以及变换器工作在CCM模式... 详细信息

针对电容电感都为分数阶这一事实,利用分数阶微积分R-L定义和状态空间平均法,对工作在电感电流连续模式(CCM)下的分数阶Flyback变换器进行建模与分析。推导CCM分数阶Flyback变换器的静态工作点和小信号传递函数以及变换器工作在CCM模式下的条件。其次,讨论Caputo模型与R-L导数模型的区别,得出在R-L分数阶定义下直流静态工作点不仅与占空比相关,而且还与电感和电容的阶数以及负载有关。最后,在PSIM中搭建R-L分数阶CCM Flyback变换器电路模型,得到不同分数阶电感电容阶数下分数阶Flyback变换器输出电压和电感电流的仿真波形,通过仿真结果与理论计算结果对比,验证所建模型的正确性,得出分数阶电感电容的阶数会影响闭环控制器的设计和分数阶模型能更加精确地描述Flyback变换器的工作特性。

关键词： DC-DC变换器电力电子仿真平台 R-L定义分数阶建模

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地下管道抢险对轨道高架桥梁的影响研究

武汉交通职业学院学报 2024年第2期26卷 116-122页

作者：鲜李罗睿姚博戚沁菡杨永昕重庆市勘测院自然资源部智能城市时空信息与装备工程技术创新中心重庆401120

某地下管网抢险工程下穿运营的轨道线路,为研究地下管网抢险对轨道高架桥的影响。在充分对现场资料进行分析的基础上,提出了采用钢便桥方案对地下管网进行临时抢险保通,同时采用顶管方案恢复地下管网的永久服务功能。为探明地下管道抢... 详细信息

某地下管网抢险工程下穿运营的轨道线路,为研究地下管网抢险对轨道高架桥的影响。在充分对现场资料进行分析的基础上,提出了采用钢便桥方案对地下管网进行临时抢险保通,同时采用顶管方案恢复地下管网的永久服务功能。为探明地下管道抢险的实施引起顶管结构、管涵围岩、城市主干路以及轨道高架桥的变形规律,通过有限元分析模型分析了其变形规律,研究结果表明:城市主干路及轨道高架桥位于顶管施工扰动区;顶管结束后,城市主干路路面变形较小,满足变形控制要求;顶管结构应力值小于规范规定的设计值;轨道高架桥的桥墩沉降差及竖向位移均满足轨道运营要求。研究成果对于顶管施工安全、轨道高架桥和城市主干路的正常运营具有重要意义,同时相关研究成果也为类似地质工况条件下分析研究提供借鉴。

关键词：轨道高架桥顶管法城市主干路地下管网临时保通变形规律