1、鐵路是我國交通運(yùn)輸?shù)闹匾A(chǔ)設(shè)施，而列車是鐵路運(yùn)輸?shù)木唧w載運(yùn)工具。列車輪對作為機(jī)車車輛的支撐走行部件，由于其長期處于高速重載多粉塵的工作環(huán)境，相關(guān)工作面長期承受交變接觸應(yīng)力的作用，極易引起零件的疲勞和裂紋等早期缺陷。如任由缺陷繼續(xù)發(fā)展，會給列車帶來額外的沖擊振動，導(dǎo)致零件發(fā)熱和車軸裂紋，繼而產(chǎn)生燃軸切軸，甚至導(dǎo)致車毀人亡的嚴(yán)重事故。因此，在列車運(yùn)行過程中對輪對關(guān)鍵部件開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測與故障診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期故障是非常有必要的。
　　

2、 本論文通過理論分析提出頻帶變化類故障的定義。在詳細(xì)分析列車輪對關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)和振動特性的基礎(chǔ)上，開展了牽引齒輪、機(jī)車軸箱軸承和電機(jī)軸承的故障振動特性、頻帶變化故障機(jī)理以及監(jiān)測方法和故障診斷信號處理算法的研究。通過理論分析、仿真研究、實(shí)驗(yàn)分析以及實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的方法開展研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)分析了列車輪對關(guān)鍵部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，分別對其振動特性和故障機(jī)理等進(jìn)行了研究，歸納了列車輪對常見故障的頻譜特性。詳細(xì)分析了列

3、車運(yùn)行過程中所受到的外部影響因素，在此基礎(chǔ)上歸納并提出了頻帶變化類影響因素的概念，提出了列車輪對頻帶變化類故障定義。并建立該類故障的通用數(shù)學(xué)模型。
　　 (2)定義與列車運(yùn)行狀態(tài)因素?zé)o關(guān)的故障特征參數(shù)K。分析故障特征頻率fg與故障特征參數(shù)K之間的相互關(guān)系，將常規(guī)的頻譜分析方法歸一化應(yīng)用到特征域信號中，實(shí)現(xiàn)特征域信號分析方法。并詳細(xì)分析了特征域分析的原理，研究了特征域分析實(shí)現(xiàn)的若干關(guān)鍵技術(shù)（整周期采樣電路的設(shè)計(jì)、采樣參數(shù)的選取、等

4、角度重采樣分析技術(shù)等）。并通過故障信號的仿真分析和列車輪對故障實(shí)驗(yàn)平臺的實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了特征域分析方法的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。仿真分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可以實(shí)現(xiàn)列車輪對故障的無轉(zhuǎn)速波動敏感性的精確診斷。
　　 (3)分析了列車輪對振動信號的似周期特性。研究了列車輪對頻帶變化類故障的自相關(guān)循環(huán)平穩(wěn)特性。選取譜相關(guān)密度函數(shù)作為列車振動信號的循環(huán)統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行研究。通過列車輪對振動信號的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)，對其降噪效果進(jìn)行了研究。以列車運(yùn)行過程中

5、最常見的加性噪聲為例，分析了循環(huán)自相關(guān)函數(shù)的降噪效果。繼而研究了譜相關(guān)密度函數(shù)對列車輪對振動信號中常見噪聲分量的降噪特性。通過仿真信號和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證，取得了較為理想的效果。
　　 (4)選取信號循環(huán)平穩(wěn)特性分析中的循環(huán)頻率α加以分析，提出了基于全頻段掃頻算法的循環(huán)頻率α提取算法。通過計(jì)算循環(huán)頻率α處的譜相關(guān)密度函數(shù)，提取列車輪對頻帶變化類故障特征。并研究了高階譜分析方法在輪對故障診斷中的應(yīng)用。結(jié)合等角度信號采集技術(shù)，提出了等

6、角度信號的雙譜分析方法，通過雙譜對角切片譜分析方法，提取故障特征信息。實(shí)際應(yīng)用研究表明該方法具有一定的實(shí)用性。
　　 (5)研究了列車輪對故障的局域均值分解方法（簡記為LMD），結(jié)合列車輪對故障信號的特點(diǎn)，采用LMD方法對信號加以分解。提出了窗口滑動平均處理的LMD技術(shù)，將多分量信號分解為若干單分量信號，提取列車輪對轉(zhuǎn)頻瞬時(shí)頻率，以實(shí)現(xiàn)無轉(zhuǎn)速跟蹤的特征域信號分析技術(shù)。對于LMD的端點(diǎn)效應(yīng)，提出基于原始信號局域波形統(tǒng)計(jì)特征的延拓特

7、征波方法，以消除分解算法的端點(diǎn)效應(yīng)。定義端點(diǎn)效應(yīng)烈度公式，定量分析消除效果。通過應(yīng)用分析，驗(yàn)證了上述方法。
　　 (6)采用信號時(shí)頻分析方法提取其時(shí)頻特征。提出了列車輪對狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測的修正多項(xiàng)式WVD。研究了考慮頻帶變化因素的時(shí)核函數(shù)改進(jìn)方法。針對多項(xiàng)式核函數(shù)的WVD分布圖較為復(fù)雜，提出了基于Viterbi算法的時(shí)頻分布圖最優(yōu)路徑搜索算法。通過列車輪對故障實(shí)驗(yàn)平臺和實(shí)際列車運(yùn)行數(shù)據(jù)分析加以驗(yàn)證。
　　 論文中針對列車輪對