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基于ADAMS的车轮踏面擦伤信号动力学仿真分析

作　者: 张亚飞
导　师: 高晶波
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 一般力学与力学基础
关键词: 列车车轮检测车轮失圆轮轨系统 ADAMS BP神经网络
分类号: U270.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 44次
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内容摘要

近年来随着铁路运输速度的不断提高，列车车轮与钢轨间的相互作用力也逐渐增强，导致车轮失圆现象所带来的安全隐患也越来越明显。高速运行状态下的列车，其车轮上微小失圆缺陷就会引起轮轨间强烈的动力响应变化，影响列车行车稳定性和乘坐舒适性，严重时甚至会发生重大事故。鉴于现阶段我国对列车车轮检测方法较为传统，效率较低、盲区较大且影响列车正常运营，因此有必要对具有高精度、高效率且不影响列车正常运营的轮对自动检测方法进行研究。为了研究车轮上擦伤缺陷与钢轨的冲击问题，本文对轮轨系统模型进行简化，基于ADAMS动力学分析软件建立了轮轨系统动力学仿真模型和基于激光传感器的车轮检测装置模型，并对存在不同擦伤缺陷的车轮在不同工况条件下通过钢轨的过程进行大量仿真计算，仿真出检测装置检测的相应的过车信号。在擦伤信号的提取工作中研究了多种方法，通过比较选取合适的擦伤信号提取方法，并最终得到不同工况下、不同擦伤大小的擦伤冲击信号幅值仿真结果。为了研究擦伤缺陷大小与擦伤冲击信号幅值、列车行车速度、擦伤部位与轨道接触相对位置三个变量的关系，进而对车轮进行缺陷评估，本文采用BP神经网络的方法，通过上述仿真结果对神经网络进行训练，调整各层权值和阈值，最终实现了车轮擦伤大小的判定。本文的大量仿真分析与研究结果，在一定精度范围内实现了对擦伤车轮的检测与判伤的目的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题背景和研究的目的和意义  8-9
  1.2 列车车轮检测技术发展现状  9-13
    1.2.1 国外在车轮检测技术领域的研究  9-12
    1.2.2 国内在车轮检测技术领域的研究  12-13
  1.3 本文主要研究内容  13-14
第2章检测系统基本原理及轮轨冲击理论分析  14-25
  2.1 车轮失圆分类及产生原因分析  14-17
  2.2 基于激光传感器的车轮失圆检测系统  17-19
  2.3 车轮擦伤与钢轨冲击分析  19-24
    2.3.1 不同车速下擦伤与钢轨冲击机理分析  19-22
    2.3.2 检测单元检测信号预测  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章基于ADAMS的轮轨系统建模与仿真计算  25-38
  3.1 轮轨系统虚拟样机模型的建立  25-30
    3.1.1 轮轨系统模型类型选取  25-26
    3.1.2 ADAMS中建模简化与说明  26-28
    3.1.3 ADAMS中轮轨系统动力学模型建立  28-30
  3.2 基于激光传感器的检测装置建模  30-31
  3.3 仿真及工况设置  31-33
    3.3.1 仿真计算前的相关设置  31-32
    3.3.2 仿真工况设置与说明  32-33
  3.4 不同工况下仿真结果初步分析  33-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章擦伤信号的提取及擦伤大小的判定  38-51
  4.1 引言  38
  4.2 擦伤信号提取方法的探索研究  38-48
    4.2.1 基于小波分析法的擦伤信号提取  38-40
    4.2.2 基于滤波法的擦伤信号提取  40-42
    4.2.3 过车信号的平滑处理  42-45
    4.2.4 相减法擦伤信号提取  45-46
    4.2.5 擦伤信号提取结果  46-48
  4.3 基于BP神经网络的擦伤大小判定  48-50
  4.4 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-55
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  55-57
致谢  57

基于ADAMS的车轮踏面擦伤信号动力学仿真分析

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