重载组合列车管路泄漏诊断系统的研究与设计

论文摘要

重载组合列年是我国货物运输的重要工具,其制动系统中空气管路的泄漏会严重影响行车安全。空气管路泄漏的诊断和定位是亟待解决的关键问题。论文对管路状态信号进行实时捕捉,并采用多传感器协同定位技术开发研制重载组合列车管路泄漏诊断系统。以大(同)秦(皇岛)线2万吨重载组合列车为研究对象,在分析列车制动系统的结构、特点和工作原理的基础上,探讨列车管路泄漏的原因和诊断方法,给出重载组合列车管路泄漏诊断系统的整体设计方案。针对列车管路状态检测中干扰较大、小泄漏难以确定的难点,提出一种信号相关性增强算法捕捉状态信号的奇异点。首先,采用预滤波和自适应滤波方法对状态信号中的干扰和噪声进行滤除；然后利用模2抽取的小波变换将信号分成高频细节和低频概貌,将相邻的高频信号进行乘积运算,增强信号的自相关性,捕捉出管路状态信号在突变时的奇异点,为确定小泄漏的发生时刻奠定基础。根据列车管路结构复杂、受控源多、控制域长等特点,提出一种多传感器协同迭代定位算法,实现并发多点泄漏的准确定位。采用多个传感器对管路压力和流量联合检测,以区分列车空气管路的正常工况和泄漏状态；根据捕捉到的超长管路负压波信号的奇异点,确定泄漏的相对发生时刻；引入时间校准机制同步多传感器采样时间,在此基础上,把重叠区域的传感器监测信息进行迭代运算,实现并发多泄漏点的准确定位。最后,采用模块化设计,给出重载组合列车管路泄漏诊断系统的软硬件实现,验证方案和诊断方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 重载组合列车制动系统空气管路泄漏分析
• 2.1 重载组合列车的制动系统
• 2.1.1 机车级制动系统结构与特点
• 2.1.2 车辆级制动系统结构与特点
• 2.2 制动系统空气管路工作原理和模型
• 2.2.1 空气管路工作原理
• 2.2.2 空气管路模型
• 2.3 空气管路泄漏分析及诊断难点
• 2.3.1 空气管路泄漏分析
• 2.3.2 空气管路泄漏诊断难点
• 2.4 多传感器泄漏诊断系统设计方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 相关性增强的列车管路状态信号检测
• 3.1 列车管路状态信号中存在的干扰及噪声
• 3.2 列车管路状态信号的滤波处理
• 3.2.1 管路状态信号的预滤波
• 3.2.2 管路状态信号的自适应滤波处理
• 3.3 管路状态信号的小波变换分析
• 3.3.1 用于列车管路信号的小波基选取
• 3.3.2 管路信号奇异点与小波变换模极值点关系
• 3.3.3 管路状态信号的小波变换及反变换
• 3.4 相关性增强的管路状态信号奇异点捕捉
• 3.4.1 相关性增强的信号奇异点捕捉算法
• 3.4.2 仿真和对比分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 重载组合列车多传感器协同泄漏定位诊断
• 4.1 重载列车多传感器节点分布
• 4.2 压力流量联合判别的管路泄漏判断
• 4.2.1 列车管路运行工况研究
• 4.2.2 空气流量分流检测法
• 4.2.3 管路泄漏压力流量联合判别法
• 4.3 列车管路负压波泄漏定位机理
• 4.4 列车管路并发多点泄漏定位诊断
• 4.4.1 并发多点泄漏迭代定位算法
• 4.4.2 子管路非同区域内的并发多点泄漏
• 4.4.3 实例数据验证
• 4.5 本章小结
• 第五章 重载组合列车管路泄漏诊断系统的设计
• 5.1 管路泄漏诊断系统硬件设计
• 5.1.1 系统硬件的总体结构
• 5.1.2 系统各模块的设计
• 5.2 管路泄漏诊断系统软件设计
• 5.2.1 系统软件总体结构
• 5.2.2 传感器数据发送格式
• 5.2.3 系统工作流程
• 5.3 管路泄漏诊断系统的工作实例
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的主要研究成果