[发明专利]轨道工程车辆换向箱缺油故障识别方法

说明书

提供一种轨道工程车辆换向箱缺油故障识别方法，采集高频振动监测信号，基于短时傅里叶变换对信号处理，对比供油正常与缺油故障两种工况下的信号差异，寻找出三个故障脊线带，然后提取三个脊线带对应的幅值能量，对能量曲线取均方根值，最后利用能量曲线均方根值，构建啮合能量比OME21和啮合能量比OME31两个指标，当啮合能量比OME21和啮合能量比OME31同时满足小于1.5时，换向箱供油正常，否则，视为缺油故障，从而实现换向箱缺油故障的识别，本方法简单易行，换向箱缺油故障诊断准确高效，具有良好的工程使用价值。

技术领域

本发明属于轨道工程车辆监测诊断技术领域，具体涉及一种轨道工程车辆换向箱缺油故障识别方法。

背景技术

轨道工程车辆为轨道交通的施工、运营等提供全方位保障，其作业范围涵盖工程施工牵引、检测、救援、维修等方面。轨道工程车辆为轨道交通提供安全保障，其自身的安装保障更得重视，于是轨道工程车辆的监测诊断技术及系统应运而生。

在轨道工程车辆的监测诊断中，换向箱的缺油故障诊断是一个需要解决的重要难题；在轨道工程车上，采用一个发电机驱动两组转向架进行运动，且还要完成前进和倒退的换向操作，这些均是通过换向箱实现。换向箱在工作过程中，一个输入，两个输出，除了正常的传递转速和力矩之外，还要承担换向功能，其结构复杂，功能繁多，对其进行监测诊断，本身就非常难；对于换向箱的缺油故障基本上很难看到，偶尔关于设备缺油故障，也多是从油箱液位的角度研究；而在换向箱中，没有专门的油箱，是通过油泵对换向箱内部少量的液压油循环，不具备安装液位传感器的条件；换向箱的监测诊断又要求具备实时性，进一步加剧了研究的难题，因此，针对上述问题，有必要进行改进。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种轨道工程车辆换向箱缺油故障识别方法，采集高频振动监测信号，基于短时傅里叶变换对信号处理，对比供油正常与缺油故障两种工况下的信号差异，寻找出三个故障脊线带，然后提取三个脊线带对应的幅值能量，对能量曲线取均方根值，最后利用能量曲线均方根值，构建啮合能量比OME21和啮合能量比OME31两个指标，当啮合能量比OME21和啮合能量比OME31同时满足小于1.5时，换向箱供油正常，否则，视为缺油故障，从而实现换向箱缺油故障的识别，本方法简单易行，换向箱缺油故障诊断准确高效，具有良好的工程使用价值。

本发明采用的技术方案：轨道工程车辆换向箱缺油故障识别方法，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。

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；