基于EEMD多尺度模糊熵的S700K转辙机故障诊断的研究
发布时间：2021-10-30 14:49
转辙机作为铁路信号设备室外三大件之一,是用来转换道岔,当道岔转换到位后对道岔进行锁闭并给出相应表示的设备,对铁路运输的安全与效率具有重要的影响。目前我国铁路信号系统通过对转辙机进行定期检修和设天窗点维修的手段来保证转辙机安全可靠的运行,这种维护方式不仅效率低、工人的工作量大,且仅依靠工人的经验进行故障识别,容易发生错判、漏判的现象而危及行车安全。随着我国铁路朝高速、重载运行的方向发展,S700K交流电动转辙机广泛应用于当前的铁路线路,为了提高其工作的安全性与可靠性,应用智能数据分析处理技术实现对S700K交流电动转辙机工作状态的智能感知和安全预警十分必要。针对上述提出的问题,本文的主要研究内容如下:第一,S700K交流电动转辙机输出功率的变化可以反映道岔尖轨推拉力的变化,而作用于道岔尖轨的推拉力可以反映转辙机内部的运行状态,本文以应用于提速道岔区段的S700K交流电动转辙机为研究对象,提出了一种基于EEMD（Ensemble Empirical Mode Decomposition）多尺度模糊熵的故障特征提取方法。该故障特征提取方法运用到了集合经验模态分解算法、模糊熵和参数归一化等知识...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高速铁路单开道岔结构示意图
基于EEMD多尺度模糊熵的S700K转辙机故障诊断的研究-8-轨到达规定的位置，对道岔位置进行直接锁闭。图2.2为最常见的钩式外锁闭装置示意图。锁轴锁钩尖轨锁闭铁基本轨锁闭框锁闭杆图2.2钩式外锁闭装置示意图当转辙机的动作杆带动尖轨移动时，密贴尖轨处的锁钩缺口随之移动并入槽，完成外锁闭装置的解锁。当转辙机继续转动，锁闭杆会带动尖轨进行移动转换，当动作到尖轨与另一侧尖轨密贴时，锁钩沿锁闭杆斜面向上爬起，当锁钩升至锁闭杆凸块顶面位置时，锁钩同时被锁闭铁和锁闭杆卡主不能落下，实现外锁闭装置的锁闭[36]。2.1.3转辙机的结构及动作原理转辙机是转辙装置的核心和主体，外锁闭装置的锁闭杆通过动作杆与转辙机直接相连，从而带动尖轨转换。转辙机的作用是根据需要将道岔位置转换至定位或者反位状态，当道岔转换至所需要的位置后对道岔实现锁闭，从而防止外力转换道岔。当道岔的尖轨与基本轨密贴后给出相应的表示，当道岔被挤时，及时给出相应的挤岔表示。根据不同的分类方式，可以将转辙机分为不同的类型。比如按照电源种类分，可以分为直流转辙机和交流转辙机。ZD6系列转辙机为典型的直流电动转辙机，相比于S700K交流电动转辙机，直流转辙机由于存在换向器和电刷，容易损坏、故障率比较高。根据传动方式不同，可以分为电动转辙机、电动液压转辙机及电空转辙机。相比于电液与电空转辙机，电动转辙机采用机械传动方式，机械磨损程度大，工人的维修工作量大。根据锁闭道岔的方式，可以分为内锁闭转辙机与外锁闭转辙机。ZD6型直流电动转辙机属于内锁闭转辙机，依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔尖轨，缺点是锁闭可靠程度差，列车经过道岔时对转辙机内部的冲击影响较大。当前我国铁路沿线用到的转辙机主要有ZD6系列转辙?
兰州交通大学工程硕士学位论文-9-且采用外锁闭装置对道岔尖轨进行直接锁闭，锁闭可靠程度高，一般用于提速线路道岔区段。ZYJ7型转辙机的动作速度在0.8s以下，属于快动转辙机，一般用于驼峰场，实现快速解体编组列车的作业。S700K转辙机与ZYJ7型转辙机除了动力传动方式不同外，其余设备装置以及控制电路与S700K型转辙机基本相同，本文选取S700K转辙机为研究对象，对转辙机故障类型进行分析。S700K转辙机主要由外壳、动力传动机构、检测和锁闭机构、安全装置和配线接口五部分组成。图2.3为S700K转辙机内部结构示意图。图2.3S700K转辙机内部结构示意图根据图2.3详述S700K转辙机的结构和功能，其中外壳部分主要由铸铁底壳、动作杆套筒、导向套筒、导向法兰等组成，主要是对转辙机内部结构起到保护隔离作用，防止内部结构的氧化腐蚀等。动力传动机构主要由380V三相交流电动机、齿轮组、摩擦联接器、滚珠丝杠、保持联接器及动作杆组成。三相电动机为转辙机提供动力，带动齿轮组转动。齿轮组包括摇把齿轮、电机齿轮、中间齿轮及摩擦联接器齿轮，电机齿轮与摇把齿轮使得可以人工对转辙机进行操纵，电机齿轮、中间齿轮及摩擦联接器齿轮是一个传动系统，将电动机高速的旋转运动传递到摩擦联接器。摩擦联接器将齿轮组变速后的旋转驱动力传递给滚珠丝杠，滚珠丝杠通过螺栓和螺母的减速作用，将二级减速后的电动机旋转运动变成丝杠的直线运动。保持联接器将动作杆与滚珠丝杠连在一起，动作杆与道岔尖轨连接，从而在丝杠的带动作用下道岔尖轨开始转换。检测锁闭机构主要由检测杆、锁闭块、速动开关组及指示标组成，检测杆与尖轨或者可动心轨连接，用来反映道岔在终端位置时的状态。锁闭块的正常弹出与缩入，可以断开或接通相应的速动开关组
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EEMD多尺度样本熵的S700K转辙机故障诊断[J]. 魏文军,刘新发. 中南大学学报(自然科学版). 2019(11)
[2]基于模糊聚类方法的S700K转辙机故障诊断[J]. 刘新发,魏文军. 中南大学学报(自然科学版). 2019(09)
[3]基于弗雷歇距离的道岔故障诊断方法[J]. 黄世泽,陈威,张帆,董德存. 同济大学学报(自然科学版). 2018(12)
[4]面向高速铁路道岔的隐患分析与故障定位改进[J]. 林海香,李阳庆. 铁道科学与工程学报. 2018(09)
[5]基于改进WNN分析功率曲线的S700K转辙机故障诊断[J]. 张钉,李国宁. 铁道科学与工程学报. 2018(08)
[6]基于PLSA和SVM的道岔故障特征提取与诊断方法研究[J]. 钟志旺,唐涛,王峰. 铁道学报. 2018(07)
[7]高速列车信息控制系统的故障诊断技术[J]. 周东华,纪洪泉,何潇. 自动化学报. 2018(07)
[8]改进模糊聚类方法的物流园交通小区划分[J]. 温惠英,卢德佑,吴亚平,曾强. 哈尔滨工业大学学报. 2018(03)
[9]基于样本扩张灰色关联分析的光伏出力预测[J]. 陈中,宗鹏鹏. 太阳能学报. 2017(11)
[10]基于转辙机牵引力和PSO-SVM的道岔故障诊断研究[J]. 杨小锐,王安,安邦军. 计算机测量与控制. 2017(07)
博士论文
[1]局部特征尺度分解方法及其在机械故障诊断中的应用研究[D]. 郑近德.湖南大学 2014
硕士论文
[1]基于聚类集成的转辙机故障数据挖掘[D]. 李孟澜.西南交通大学 2018
[2]基于故障树的高速铁路道岔故障分析与研究[D]. 郑辉.中国铁道科学研究院 2018
[3]灰色神经网络在S700K转辙机故障诊断系统中的应用研究[D]. 陈旺斌.兰州交通大学 2016
[4]基于ELMD多尺度模糊熵和概率神经网络的暂态电能质量识别[D]. 董国新.燕山大学 2016
[5]基于模糊神经网络的高速铁路道岔故障诊断方法研究[D]. 田健.北京交通大学 2015
[6]基于灰关联的道岔故障诊断方法研究[D]. 陆桥.北京交通大学 2015
[7]高速铁路道岔故障诊断方法研究[D]. 何攸旻.北京交通大学 2014
[8]道岔设备故障诊断专家系统实现方法研究[D]. 薛艳青.北京交通大学 2012
[9]基于灰关联的BPM软件可信评估工具的研究与实现[D]. 黄博.西北大学 2010
[10]基于故障树技术的铁路信号设备故障诊断专家系统的实现方法研究[D]. 杜洁.北京交通大学 2009
本文编号：3466923
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高速铁路单开道岔结构示意图
基于EEMD多尺度模糊熵的S700K转辙机故障诊断的研究-8-轨到达规定的位置，对道岔位置进行直接锁闭。图2.2为最常见的钩式外锁闭装置示意图。锁轴锁钩尖轨锁闭铁基本轨锁闭框锁闭杆图2.2钩式外锁闭装置示意图当转辙机的动作杆带动尖轨移动时，密贴尖轨处的锁钩缺口随之移动并入槽，完成外锁闭装置的解锁。当转辙机继续转动，锁闭杆会带动尖轨进行移动转换，当动作到尖轨与另一侧尖轨密贴时，锁钩沿锁闭杆斜面向上爬起，当锁钩升至锁闭杆凸块顶面位置时，锁钩同时被锁闭铁和锁闭杆卡主不能落下，实现外锁闭装置的锁闭[36]。2.1.3转辙机的结构及动作原理转辙机是转辙装置的核心和主体，外锁闭装置的锁闭杆通过动作杆与转辙机直接相连，从而带动尖轨转换。转辙机的作用是根据需要将道岔位置转换至定位或者反位状态，当道岔转换至所需要的位置后对道岔实现锁闭，从而防止外力转换道岔。当道岔的尖轨与基本轨密贴后给出相应的表示，当道岔被挤时，及时给出相应的挤岔表示。根据不同的分类方式，可以将转辙机分为不同的类型。比如按照电源种类分，可以分为直流转辙机和交流转辙机。ZD6系列转辙机为典型的直流电动转辙机，相比于S700K交流电动转辙机，直流转辙机由于存在换向器和电刷，容易损坏、故障率比较高。根据传动方式不同，可以分为电动转辙机、电动液压转辙机及电空转辙机。相比于电液与电空转辙机，电动转辙机采用机械传动方式，机械磨损程度大，工人的维修工作量大。根据锁闭道岔的方式，可以分为内锁闭转辙机与外锁闭转辙机。ZD6型直流电动转辙机属于内锁闭转辙机，依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔尖轨，缺点是锁闭可靠程度差，列车经过道岔时对转辙机内部的冲击影响较大。当前我国铁路沿线用到的转辙机主要有ZD6系列转辙?
兰州交通大学工程硕士学位论文-9-且采用外锁闭装置对道岔尖轨进行直接锁闭，锁闭可靠程度高，一般用于提速线路道岔区段。ZYJ7型转辙机的动作速度在0.8s以下，属于快动转辙机，一般用于驼峰场，实现快速解体编组列车的作业。S700K转辙机与ZYJ7型转辙机除了动力传动方式不同外，其余设备装置以及控制电路与S700K型转辙机基本相同，本文选取S700K转辙机为研究对象，对转辙机故障类型进行分析。S700K转辙机主要由外壳、动力传动机构、检测和锁闭机构、安全装置和配线接口五部分组成。图2.3为S700K转辙机内部结构示意图。图2.3S700K转辙机内部结构示意图根据图2.3详述S700K转辙机的结构和功能，其中外壳部分主要由铸铁底壳、动作杆套筒、导向套筒、导向法兰等组成，主要是对转辙机内部结构起到保护隔离作用，防止内部结构的氧化腐蚀等。动力传动机构主要由380V三相交流电动机、齿轮组、摩擦联接器、滚珠丝杠、保持联接器及动作杆组成。三相电动机为转辙机提供动力，带动齿轮组转动。齿轮组包括摇把齿轮、电机齿轮、中间齿轮及摩擦联接器齿轮，电机齿轮与摇把齿轮使得可以人工对转辙机进行操纵，电机齿轮、中间齿轮及摩擦联接器齿轮是一个传动系统，将电动机高速的旋转运动传递到摩擦联接器。摩擦联接器将齿轮组变速后的旋转驱动力传递给滚珠丝杠，滚珠丝杠通过螺栓和螺母的减速作用，将二级减速后的电动机旋转运动变成丝杠的直线运动。保持联接器将动作杆与滚珠丝杠连在一起，动作杆与道岔尖轨连接，从而在丝杠的带动作用下道岔尖轨开始转换。检测锁闭机构主要由检测杆、锁闭块、速动开关组及指示标组成，检测杆与尖轨或者可动心轨连接，用来反映道岔在终端位置时的状态。锁闭块的正常弹出与缩入，可以断开或接通相应的速动开关组
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EEMD多尺度样本熵的S700K转辙机故障诊断[J]. 魏文军,刘新发. 中南大学学报(自然科学版). 2019(11)
[2]基于模糊聚类方法的S700K转辙机故障诊断[J]. 刘新发,魏文军. 中南大学学报(自然科学版). 2019(09)
[3]基于弗雷歇距离的道岔故障诊断方法[J]. 黄世泽,陈威,张帆,董德存. 同济大学学报(自然科学版). 2018(12)
[4]面向高速铁路道岔的隐患分析与故障定位改进[J]. 林海香,李阳庆. 铁道科学与工程学报. 2018(09)
[5]基于改进WNN分析功率曲线的S700K转辙机故障诊断[J]. 张钉,李国宁. 铁道科学与工程学报. 2018(08)
[6]基于PLSA和SVM的道岔故障特征提取与诊断方法研究[J]. 钟志旺,唐涛,王峰. 铁道学报. 2018(07)
[7]高速列车信息控制系统的故障诊断技术[J]. 周东华,纪洪泉,何潇. 自动化学报. 2018(07)
[8]改进模糊聚类方法的物流园交通小区划分[J]. 温惠英,卢德佑,吴亚平,曾强. 哈尔滨工业大学学报. 2018(03)
[9]基于样本扩张灰色关联分析的光伏出力预测[J]. 陈中,宗鹏鹏. 太阳能学报. 2017(11)
[10]基于转辙机牵引力和PSO-SVM的道岔故障诊断研究[J]. 杨小锐,王安,安邦军. 计算机测量与控制. 2017(07)
博士论文
[1]局部特征尺度分解方法及其在机械故障诊断中的应用研究[D]. 郑近德.湖南大学 2014
硕士论文
[1]基于聚类集成的转辙机故障数据挖掘[D]. 李孟澜.西南交通大学 2018
[2]基于故障树的高速铁路道岔故障分析与研究[D]. 郑辉.中国铁道科学研究院 2018
[3]灰色神经网络在S700K转辙机故障诊断系统中的应用研究[D]. 陈旺斌.兰州交通大学 2016
[4]基于ELMD多尺度模糊熵和概率神经网络的暂态电能质量识别[D]. 董国新.燕山大学 2016
[5]基于模糊神经网络的高速铁路道岔故障诊断方法研究[D]. 田健.北京交通大学 2015
[6]基于灰关联的道岔故障诊断方法研究[D]. 陆桥.北京交通大学 2015
[7]高速铁路道岔故障诊断方法研究[D]. 何攸旻.北京交通大学 2014
[8]道岔设备故障诊断专家系统实现方法研究[D]. 薛艳青.北京交通大学 2012
[9]基于灰关联的BPM软件可信评估工具的研究与实现[D]. 黄博.西北大学 2010
[10]基于故障树技术的铁路信号设备故障诊断专家系统的实现方法研究[D]. 杜洁.北京交通大学 2009
本文编号：3466923
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