【摘要】：近10年,中國鐵路迅速發(fā)展,鐵路運輸?shù)膹姸群兔芏炔粩嗵嵘?道岔設(shè)備是鐵路信號系統(tǒng)的基本組成部分,其性能好壞與鐵路運輸?shù)陌踩托拭芮邢嚓P(guān)。鐵路現(xiàn)場的道岔設(shè)備的維護維修工作主要由工作人員通過查看信號集中監(jiān)測系統(tǒng)記錄的轉(zhuǎn)轍機電流、功率曲線完成,按照經(jīng)驗人工處理故障,效率低下,而且該方法只在道岔故障發(fā)生后實施,沒能對其日常維護提出指導,不能形成系統(tǒng)的維護維修規(guī)劃。針對以上問題,本文提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的道岔故障預測和診斷方法。以道岔的緩變故障為研究重點,通過研究正常非故障數(shù)據(jù)構(gòu)建退化性能指標,以PSO-ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為基礎(chǔ)搭建道岔緩變故障預測模型,同時,通過分析各類故障數(shù)據(jù)的特征,以ELM算法為基礎(chǔ)搭建道岔故障診斷模型。實現(xiàn)道岔設(shè)備故障預測和診斷的智能化并為現(xiàn)場維護維修工作提供理論支持,本文的研究工作如下:(1)道岔設(shè)備故障模式分析。學習道岔的工作過程和監(jiān)測原理,研究道岔功率曲線的形成機理,從道岔功率曲線角度出發(fā),通過歷史數(shù)據(jù)分析和總結(jié)道岔故障模式及其形成原因,構(gòu)建道岔故障樣本數(shù)據(jù)庫。(2)數(shù)據(jù)處理和特征處理研究。采用統(tǒng)計學方法對道岔功率數(shù)據(jù)進行特征提取,針對各類故障之間數(shù)據(jù)的不平衡性,使用SMOTE算法進行數(shù)據(jù)調(diào)整,組成特征數(shù)據(jù)集,引入Fisher線性判別方法和t-SNE算法進行特征降維,得到合適維度的特征數(shù)據(jù)作為故障診斷模型的輸入。(3)道岔緩變故障預測方法研究。針對正常非故障數(shù)據(jù),利用特征處理的方法得到退化狀態(tài)和各類故障模式的聯(lián)系,確立退化性能候選指標,采用KPCA算法構(gòu)建退化性能指標及其失效閾值,能夠明顯表征道岔設(shè)備退化狀態(tài),最后建立PSO-ELM模型預測退化性能指標變化趨勢,對比BP、ELM、SVR模型預測的結(jié)果,最終發(fā)現(xiàn)當PSO-ELM模型的隱含層神經(jīng)元數(shù)目為30時,預測性能最優(yōu)。(4)道岔故障診斷研究。針對故障數(shù)據(jù),建立t-SNE-ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行道岔故障診斷,對比PCA-ELM模型和t-SNE-SVM模型診斷的結(jié)果,最終發(fā)現(xiàn)當輸入維數(shù)為5維時,t-SNE-ELM方法識別準確率為95.8%。本文通過對道岔正常和故障功率數(shù)據(jù)進行研究,針對正常數(shù)據(jù)進行緩變故障的退化性能指標預測,針對故障數(shù)據(jù)進行故障定位和識別,從而實現(xiàn)道岔設(shè)備的健康管理,為鐵路現(xiàn)場的維護維修工作提供理論支持。圖52幅,表12個,參考文獻72篇。
【圖文】：

邐道岔設(shè)備工作原理和典型故障分析邐逡逑２道岔設(shè)備工作原理和典型故障分析逡逑２．１道岔組成及工作原理逡逑鐵路道岔作為鐵路聯(lián)鎖的重要設(shè)備之一，是引導列車由一股道向另一股道運逡逑行的機械裝置。道岔主要由轉(zhuǎn)轍器、連接部分、轍叉及護軌組成。其中，轉(zhuǎn)轍器逡逑則可以通過扳動尖軌使其處于不同的位置以引導列車沿直線路徑或者側(cè)線路徑行逡逑駛，轉(zhuǎn)轍器由轉(zhuǎn)轍機、兩根基本軌、一對尖軌、各種聯(lián)結(jié)零件和根部結(jié)構(gòu)組成；逡逑轉(zhuǎn)轍器實現(xiàn)道岔的定位和反位，引導列車駛向不同方向，轉(zhuǎn)轍機則實現(xiàn)轉(zhuǎn)轍器的逡逑執(zhí)行功能，其電動機以驅(qū)動轉(zhuǎn)轍器的其他部分完成尖軌扳動過程，是轉(zhuǎn)轍器的動逡逑力源。轍叉由心軌、翼軌和聯(lián)結(jié)零件組成，具有不錯的沖擊幵性和強度，可以保逡逑證列車安全通過，其中可動轍叉利用翼軌密貼和心軌可動的特點來減小有害空間，逡逑有效地避免了車輪的沖擊，正廣泛應用于高速鐵路；護軌控制車輪運動方向，防逡逑止輪緣沖擊或爬上心軌尖端，保證行車安全。道岔基本結(jié)構(gòu)如圖２－１所示。逡逑

綜合道岔的電路控制過程和道岔動作過程，可以將道岔工作劃分為三個階段，逡逑即：（１）啟動解鎖階段：斷開表示電路進行機械解鎖；（２）轉(zhuǎn)換階段：進行道岔逡逑轉(zhuǎn)換；（３）鎖閉階段：機械鎖閉道岔，構(gòu)通表示電路。圖２－２為Ｓ７００Ｋ型轉(zhuǎn)轍機逡逑控制電路。逡逑Ｃｏｂｌｅ邋Ｂｏｘ邋ｈｚ－０４逡逑ｍ．邐＿＿：二一二：二＿＿逡逑ｃ邋辱》３邐本，」邐＾邐￣４邋＾邋Ｐｏｉｎｔ邋Ｍｏｃｈｉｎｅ逡逑ｌ－４邐４－＾＾＾－－ｈｈ逡逑ＳＫｎ邐Ａ邋ｎ邐．１逡逑１＿Ｉ邐＾＾－－ｅ——ｎ邐＿Ｊ逡逑ＢＤｌ－７邐Ｂ｜）逡逑邐？邋ｊ邐Ｊｌ邐Ｈ邐＾邋0邋ｊｌ邐Ｉｆ逡逑邐邋ｎ＊邐ｉ－ｉ邐ｎ－ｉ邋ｈ－ｉ逡逑ｍ邋ｕ邋ａｉ邐咖一ｒｒｖ邋智ｉ邋（咖逡逑邐卜N－N」＊邋——逡逑ｒＫ邐Ｕ邋山逡逑ｍｊ逡逑——ｐ——逡逑圖２－２邋Ｓ７００Ｋ轉(zhuǎn)轍機控制電路逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｏｆ邋Ｓ７００Ｋ邋ｐｏｉｎｔ邋ｍａｃｈｉｎｅ逡逑２．２邋Ｓ７００Ｋ轉(zhuǎn)轍機的監(jiān)測與采集逡逑信號集中監(jiān)測系統(tǒng)記錄到的道岔電流曲線可以反映道岔在轉(zhuǎn)換過程中控制電逡逑路的工作狀態(tài)以及轉(zhuǎn)轍機的運行情況，而道岔轉(zhuǎn)轍機功率則可以反映道岔尖軌扳逡逑動時的推拉力的大小，通過對道岔動作功率曲線進行分析，可以獲得道岔轉(zhuǎn)換過逡逑程的整體工作情況，，日常分析中道岔動作功率曲線能整體地反映道岔在轉(zhuǎn)換過程逡逑中的受力和機械性能，對于道岔設(shè)備運營維護具有指導作用。逡逑對于Ｓ７００Ｋ型道岔轉(zhuǎn)轍機來說，其信號監(jiān)測工作是分別采集交流轉(zhuǎn)轍機的電逡逑壓和電流、１ＤＱＪ的狀態(tài)、定位和反位表示狀態(tài)。電壓采集使用高阻加光隔的方法
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP183;U216.425

【參考文獻】

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本文編號：2665997