[发明专利]一种识别车轮密集剥离麻面故障的自动化诊断方法

说明书

一种识别车轮密集剥离麻面故障的自动化诊断方法，实现在车轮运行中对密集剥离麻面故障的冲击监测、报警、提请适时维修，及时防止密集剥离麻面故障继续扩展，不仅防止了车轮因此导致的事故，也通过及时消除损伤、防止快速扩展而延长车轮的使用寿命，并防止了对相邻部件的危害。

技术领域

本发明属于轨道交通车辆故障诊断、安全保护与可靠性设计技术领域，涉及一种识别车轮密集剥离麻面故障的自动化诊断方法。

背景技术

随着我国机车车辆向高速化、重载化方向的发展，剥离现象已成为车轮踏面故障的主要形式之一。经典的故障通常发生在车轮踏面的局部，然而，由于设计时对其它方面的权衡(如降低对钢轨的损伤)以及材料缺陷和设计缺陷，踏面故障的表现形式也变得复杂起来，不再局限于发生在踏面局部，密集剥离甚至整圈剥离、麻面故障大量出现。

经典的踏面故障，踏面总是首先出现一处缺陷故障点，在车轮运转过程中踏面每转动一圈只与钢轨产生一次冲击。假如转速跟踪采样技术设定车轮每转动一圈采集400个采样点，则时域、频域呈现出的故障特征为：时域每隔400个点产生一次冲击，频域的踏面各阶幅值逐阶递减，如附图1所示。然而对于踏面密集剥离麻面故障，在车轮运转过程中每个剥离点均会激发出冲击信号，其冲击强度及相位与剥离点的大小和位置相关。因此，在踏面转动一圈的400个采样点中存在大量冲击脉冲，时域的周期性远不及经典故障明显，频域上故障高阶也是无规律分布，其最高谱线的分布与几个大剥离点的相对位置有关，如附图2所示。这使得踏面故障的在线监测面临新的挑战。

在在线故障监测领域，我国的基于广义共振/共振解调故障诊断技术居于国际前列。踏面在线自动化诊断报警过程中，通常的做法是在识别出车轮踏面出现故障后，通过共振解调谱低频段的某些故障特征谱计算出冲击强度，并换算出故障级差，即诊断dB值。因此在面对经典的踏面局部剥离、擦伤等故障时，应用效果较好，也得到了应用方的肯定。但在面对整圈缺陷故障时，则往往出现漏诊。

目前对于踏面的整圈缺陷故障，主要依靠人工目测检查，还没有一种成熟的、有效的在线技术实现工程化应用。因此，迫切需要提供一种识别车轮密集剥离麻面故障的自动化诊断方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种识别车轮密集剥离麻面故障的自动化诊断方法。本发明基于现有的应用广义共振/共振解调技术的轴承故障检测装置，检测机车车辆运转过程中所输出的包含踏面故障冲击的信息，并通过转速跟踪采样技术获取包含踏面故障冲击信息的样本，针对踏面进行是否存在密集剥离麻面故障的深层次诊断。

频谱分析理论指出：

1、如果踏面只存在一个缺陷故障点，则在机车运行过程中踏面每转动一圈只与钢轨产生一次冲击。例如转速跟踪采样技术设定车轮每转动一圈采集400个采样点，则时域、频域呈现出的故障特征为：时域每隔400个点产生一次冲击，频域的踏面各阶频谱的幅值逐阶递减；

2、如果踏面存在两个缺陷故障点，则在机车运行过程中踏面每转动一圈会与钢轨产生两次冲击。即转速跟踪捡测的时域数据每400个采样点会存在两个冲击脉冲，而频域的踏面各阶幅值则呈现无规则递减现象，幅度最高的谱与两次冲击的相位有关。若两次冲击相位相差180度，则2阶谱幅值最高。若两次冲击相位相差120度，则3阶谱幅值最高；

3、如果踏面存在K个缺陷故障点(即整圈密集剥离、麻面或裂纹等内部缺陷)，则踏面每转动一圈会与钢轨产生K次冲击。即时域数据每400个采样点会存在K个冲击脉冲，此时频域的踏面高阶较多，但分布不规则，其分布规律与各剥离点产生的冲击相位密切相关。

此外，通过已有案例的共振解调监测数据同样可以发现：踏面密集剥离故障的高阶均呈现出不规则分布的现象，这与经典的、踏面首先出现单个故障的监测数据存在明显差异。

因此，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：