[发明专利]轨道工程车辆换向箱缺油故障识别方法

权利要求书

1.轨道工程车辆换向箱缺油故障识别方法，其特征在于包括以下步骤：

1)采集轨道工程车辆换向箱的高频振动监测信号，基于短时傅里叶变换对监测的高频振动监测信号进行处理，对比换向箱供油正常与缺油故障两种工况下的高频振动监测信号差异，寻找出三个故障脊线带，提取三个脊线带对应的幅值能量曲线，对能量曲线所有数据取均方根值；

2)利用能量曲线均方根值，构建啮合能量比OME21、啮合能量比OME31两个指标，当满足啮合能量比OME21、啮合能量比OME31同时数值小于1.5时，换向箱供油正常，否则，视为缺油故障。

2.根据权利要求1所述的轨道工程车辆换向箱缺油故障识别方法，其特征在于：上述步骤1)中，所述能量曲线所有数据取均方根值的具体步骤如下：

S1：采集长度为N的轨道工程车辆换向箱的高频振动监测信号，并记为x(n),n＝1,2,…,N，其对应的转速信号为f_m；

S2：对x(n)进行短时傅里叶变换的公式如下：

其中，T＞0和F＞0分别为时间变量和频率变量的采样周期，m和k为整数，分别为T和F所对应的序号数列，h*(nT-mT)为窗函数，公式①将加速度信号x(n)从时域映射到时间与频率的二维平面上，随着时间变量T的变化，窗函数h*(nT-mT)在时间域滑移，在窗函数内对x(n)截取，求频谱，得到(T,F,Y)上的三维谱图；

S3：对比供油正常与缺油故障两种工况下的三维谱图，可以发现两种状态下高频振动监测信号的差异，然后按照自动搜索方法寻找出三个故障脊线带PY¹(m,k)、PY²(m,k)、PY³(m,k)，最后通过下式寻找出这三个故障脊线带的幅值能量曲线：

其中K为故障脊线带PY¹(m,k)、PY²(m,k)、PY³(m,k)的频率方向的最大数据序号，按照下式分别求取三个故障脊线带幅值能量曲线的均方根值：

其中M为故障脊线带PY¹(m,k)、PY²(m,k)、PY³(m,k)的时间方向的最大数据序号，分别为E¹(m)、E²(m)、E³(m)的平均值。

3.根据权利要求2所述的轨道工程车辆换向箱缺油故障识别方法，其特征在于：上述步骤S3)中，按照自动搜索方法寻找出三个故障脊线带PY¹(m,k)、PY²(m,k)、PY³(m,k)的具体步骤如下：

S31：对比供油正常与缺油故障两种工况下的三维谱图，以m＝1提取供油正常与缺油故障下两根曲线，对比并人工标记处m＝1时三个故障脊线带中心的频率坐标及其对应的序号k₁、k₂、k₃，进而得到三个故障脊线带的中心坐标

S32：以坐标为起点，以正负转速信号f_m为范围，通过以下公式寻找每个时间点m上的三个故障脊线带中心幅值最大值：

S33：以三个故障脊线带中心幅值最大值为条件，更新每个时间点上的脊线中心的频率坐标：

S34：以f₁^new、为起点，以正负转速信号f_m为范围，获取三个故障脊线带曲线：

4.根据权利要求1所述的轨道工程车辆换向箱缺油故障识别方法，其特征在于：上述步骤2)中，所述啮合能量比OME21和啮合能量比OME31两个指标的确定以及换向箱供油正常或缺油故障的确定包括以下步骤：

首先，按照以下公式计算啮合能量比OME21和啮合能量比OME31两个指标：

然后，通过啮合能量比OME21和啮合能量比OME31两个指标判断缺油故障，当满足啮合能量比OME21和啮合能量比OME31同时小于1.5时，换向箱供油正常，否则，视为换向箱缺油故障。