可拓学在高速轨道车辆齿轮箱运行状态监测中的应用

提出一种基于可拓学理论的高速轨道车辆齿轮箱运行状态监测方法.通过选取适当的特征参数,建立齿轮箱正常运行时在各振动方向的物元模型.采用基于仿生优化方法的粒子群优化算法对物元模型特征参数的经典域进行优化.在特征参数经典域优化结果及关联函数基础上,基于Matlab GUI界面设计齿轮箱的运行状态监测系统,对齿轮箱在各方向的当前振动状态进行定性定量监测.其分析结果与齿轮箱的实际运行状态相一致,验证了该方法的正确性.      

基于模糊物元分析的变桨系统状态评估方法

针对现有风电机组状态评估方法实时可靠性差和过多人为因素影响的问题,提出了模糊物元分析评估方法,以实现对机组状态的准确评估.选择故障率较高的变桨系统为研究对象,分两步构建了变桨系统状态评估模型:1)分别以3σ准则和四分位分析法对变桨参数分类处理,避免对参数分布的主观评判;用ANFIS算法对数据进行训练来减小极端值影响,获得多特征参数故障检测结果.2)基于模糊物元分析理论,将上一步多特征参数检测结果作为模糊量值代入物元评估模型中,实现了检测结果模糊值与等级评价指标的统一.应用该方法对风电机组实际运行状态进行了测试,结果表明:与传统二元决策方法相比,能够明显反映变桨系统的运行状态,具有更好的评估效果.从定性角度对比分析,该方法较模糊综合评判方法、传统物元分析方法在变桨系统状态评估方面更有优势.     

基于实时可靠性的状态维修检测间隔期决策模型

针对目前的状态维修检测间隔期决策模型忽视了单个部件可靠性曲线的个体特征、没有充分利用状态检测数据等不足,提出基于实时可靠性的状态维修检测间隔期决策模型。首先利用实时可靠性评估方法计算部件在检测时的实时可靠性,将部件的实际状态与可靠性联系起来,在掌握实时可靠性的基础上,充分利用部件的历史状态信息,实时调整可靠性曲线,可更准确地进行趋势预测,最后通过故障风险约束对模型进行求解,保证部件在检测间隔期内的安全运行。应用算例表明,该模型可以合理地确定下一次的检测间隔期,在故障率低的时候检测间隔期设置得比较长,避免浪费,在后期故障率越来越高的时候,检测越来越频繁,因此该模型更符合实际,满足状态维修的要求。     

基于物元可拓模型的城市群运输通道可靠性评价

针对影响城市群运输通道可靠性的各种因素,从运输通道基础设施、通道网络结构、通道运输水平以及资源环境影响四个方面建立了城市群运输通道可靠性评价指标体系.基于物元可拓理论,考察待评物元到经典域和节域的关联度,建立了物元可拓模型的城市群运输通道可靠性评价模型.最后通过算例分析对评价模型的科学性和有效性进行了验证.     

城市轨道交通网络运营安全的综合评估

运营安全评估是保障轨道交通网络化安全运营的关键环节之一.基于熵权可拓物元模型提出了一种轨道交通线网运营安全评价的方法.该方法通过统计分析轨道交通线网历史运营情况,构建运营安全评价指标体系;利用数理统计划分评价指标的经典域;利用熵权模型计算指标权重;并利用可拓物元模型计算轨道交通线网的综合评价值和风险等级.研究结果表明,所构建的轨道交通线网运营风险评估的指标体系切实可行,基于熵权可拓物元模型提出的评价方法能客观有效地评估线网的运营风险.     

航空发动机转子轴承运行可靠性评估方法

为了提高少失效或零失效数据条件下的航空发动机轴承运行可靠性评估精度和可信性,提出了一种基于比例协变量模型(PCM)和Logistic回归模型(LRM)混合的可靠性评估方法。首先对轴承运行过程中的监测数据进行信号分析,提取状态特征指标,结合失效阈值确定设备状态,利用LRM先求解轴承的初始可靠性,进一步求解出轴承的初始故障率和基本协变量函数;然后与PCM相结合,通过响应协变量和基本协变量函数对系统故障率函数进行不断更新,动态揭示状态监测数据与可靠性的映射关系;最后利用更新后的故障率函数对航空发动机轴承进行运行可靠性评估。试验结果表明:该方法不需要人为确定基本协变量函数,避免了主观选择差异带入的估计偏差,所确定的寿命误差在5%以内,为少失效或无失效条件下的运行可靠性评估提供了一种新的手段。     

考虑损伤程度的设备运行可靠性研究

为了充分利用运行状态中特征参数的变化信息对设备的使用进行可靠性分析,采用设备运行状态主动监测的方法,提出了集成设备失效的先验分布,以及与设备状态的振动信号特征提取相结合的可靠性模型.通过监测设备运行过程中的动态性能退化信号,引入特征评估技术对设备退化信号进行分析,提取具有准确定义和明显趋势性变化的退化指标,将退化指标引入比例故障率模型,实现了不同损伤程度振动信号的设备运行可靠度的有效评估.通过滚动轴承实验装置的运行数据,运用比例故障率模型可靠性参数的极大似然估计方法,分析了在不同的运行状态和损伤程度时可靠度的大小及变化趋势,保障了设备在服役寿命周期内的可靠性和安全性.     

基于效能分析的网络可靠性评估模型

为了实时有效地评估现实网络的可靠性,针对目前可靠性分析方法大多基于静态模型的问题,提出了一种基于效能的网络可靠性评估模型.在使用Weibull函数表示故障率模型的基础上建立了链路和节点效能的时变模型,并根据求解全网可靠性的一般方法得到整个网络的时间效能模型,通过网络效能的变化动态评价网络的可靠性.实验仿真结果表明,该网络效能模型在可修复系统与不可修复系统中能够客观描述网络效能随时间的变化.随着时间的增长,对于故障率时不变系统,网络效能将趋于稳定值;而对于故障率时变系统,网络效能将趋于0.时变故障系统模型更加适合于实时的网络效能分析,为网络可靠性的分析提供了更加有效的方法.     

综合考虑检修策略和设备健康指数的配电网可靠性评估

针对配电网传统可靠性评估方法未充分考虑设备的差异性、时效性等缺陷,提出了一种综合考虑检修策略和设备健康指数的配电网可靠性评估方法,以合理评估配电网的可靠性,从而为配电网的规划和检修安排提供依据.首先基于logistic回归模型计算设备的健康指数,根据健康指数和故障率的关系曲线计算设备的故障率、可用率和不可用率;然后基于最小路法与故障枚举法,枚举配电网的可行运行方案与故障状态;最后利用设备故障率与负荷点负荷信息,计算系统整体的故障概率和故障后果,从而获得配电网的可靠性指标.对中国南方某地区10 kV实际电网进行仿真分析,验证了所提方法的有效性.     

基于物元描述的风电机组关键部件状态评价

结合风电机组自身系统状态特点,在可拓物元理论的基础上,建立了风电机组关键部件的多源物元描述模型.通过关联函数的引入,对国内某风电场主轴承采取润滑脂分析技术,建立多维定量化描述模型,并对其所处系统状态进行了可拓综合评价.     

TY2TL型接触网作业车设计

TY2TL型接触网作业车是专为马来西亚米轨电气化铁路接触网检修作业而设计。该车采用成熟技术及已验证的可靠结构，充分满足马来西亚铁路限界、环境条件、连挂、接触网线路等要求，并针对用户的特定需求进行设计制造。经在马来西亚应用，运行平稳，牵引性能良好，制动灵活可靠，作业功能完善，操纵维护便利、具有较高的作业安全可靠性及节能环保等特点。     

贵州省规划铁路网滑坡危险性评估

基于地理信息系统(GIS)平台,结合贵州省中长期铁路网规划以及基于逻辑回归模型编制的贵州省滑坡易发性区划图,提出区域铁路网滑坡危险性评估的3项指标:沿线区域滑坡易发性、历史滑坡对线路的影响度以及线路设计速度,并进行相应的指标量化工作。基于可拓学理论,将铁路滑坡危险性划分为4个级别,建立铁路滑坡危险性综合评价的物元模型,完成研究区域内17段铁路的滑坡危险性评估。研究结果表明:在省级尺度上,贵州省中长期规划铁路网中,成都—贵阳铁路等4段铁路属于极高危险,长沙—昆明铁路等4段铁路属于高危险,贵阳—广州铁路等5段铁路属于中危险;铜仁—玉屏城际铁路等4段铁路属于低危险。评价结果可用于辅助贵州省铁路网的规划、建设和运营养护工作。     

突发事件下高速铁路区间通过能力计算

分析突发事件条件下区间通过能力计算涉及的不确定因素. 针对其动态性、模糊性、随机性及无后效性等特点,建立了基于马尔可夫链的区间通过能力计算方法. 当特殊运营条件发生或列车运行受到随机干扰时,利用模糊评判法建立状态转移矩阵,而后根据列车速度对路网能力进行快速折算. 实验证明,基于马尔科夫链的能力计算方法更能容错各类不确定性因素,可预测未来某时段的路网通过能力.     

游梁式抽油机传动系统的扭转振动与传动效率

以游梁式抽油机皮带减速箱传动系统为研究对象,综合考虑皮带与减速箱传动系统的弹性,建立游梁式抽油机皮带减速箱传动系统有阻尼多自由度扭转受迫振动的力学与数学模型及各振动元件参数的计算模型;以传动系统扭转振动仿真结果为基础,建立皮带减速箱及皮带瞬时传动效率的仿真模型。分析影响皮带减速箱传动效率的因素。仿真结果表明:传动系统的扭转振动对系统的运动规律与动态参数有显著影响;系统瞬时传动效率并非常数,受曲柄扭矩影响较大,特别是在正负扭矩换向点附近瞬时效率显著降低;传动系统的扭转振动降低了皮带减速箱的传动效率。皮带减速箱平均传动效率的仿真结果为70%~82%,与实际测试结果吻合。     

利用设备响应状态信息的运行可靠性评估

为了保障关键设备的运行安全可靠,以克服经典的可靠性分析方法难以评估单台运行设备可靠性的不足,提出了一种利用设备响应状态信息的运行可靠性评估方法.该方法利用设备响应状态信息,应用小波包分析和距离评估技术,提取并优选反映设备运行状态的敏感特征指标,然后结合比例协变量模型,给出基本响应协变量函数的定量计算方法,从而建立了设备的可靠性评估模型,实现了设备的运行可靠性评估.该方法通过特征优选将敏感响应协变量特征指标引入到设备可靠性评估中,实现了基本响应协变量函数的准确定量计算及设备运行可靠性的有效评估.将该方法应用到数控机床刀具的可靠性分析中,有效地评估了数控机床刀具的运行可靠性,并验证了提出方法的合理性和有效性.     

河流健康复杂系统评价的IFMMAAM

在模糊物元分析原理的基础上,对隶属度函数进行分析,建立了基于改进隶属度函数的模糊物元多属性评价模型(IFMMAAM).给出了不同标准评价等级的改进隶属度函数的构造方法,把河流健康复杂系统评价的等级作为物元的事物,以各项评价指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元,通过计算与理想模糊物元之间的加权海明贴近度构造综合评价等级.澜沧江应用结果表明,运用IFMMAAM评价河流复杂系统健康是可行的,结论是合理的,IFMMAAM不仅能较好地处理多等级评价各等级之间的过渡问题,而且对于各种极端值问题也适用.     

采用趋势状态分析的风机齿轮箱状态在线评估云模型

为预防风机齿轮箱严重故障的发生,提出了一种结合正态云模型和趋势状态分析法的齿轮箱状态评估模型.首先,基于数据采集与监控(SCADA)系统的历史数据,采用支持向量机方法建立齿轮箱运行温度预测模型,对齿轮箱不同状态下的趋势预测特征进行分析,求取正常和异常状态时预测值的相对误差序列.然后,采用改进无确定度逆向正态云发生器,利用所求取的相对误差序列提取正常云和异常云的数字特征,构建齿轮箱状态评估云模型.该模型能够根据风机SCADA系统的实测数据,求取齿轮箱当前状态对正常云和异常云的贴近度,并采用最大贴近度原则确定齿轮箱状态.最后,利用辽宁某风机齿轮箱的实测数据对所提模型进行验证.结果表明:该模型能够对齿轮箱的早期缺陷及时预警,达到实时监测的目的.     

基于驾驶模拟器的车联网环境搭建及对驾驶行为的影响

为研究网联环境下车载设备对驾驶行为的影响,设计了车载终端人机交互界面,搭建了基于驾驶模拟仓的车、车通信环境,并开展模拟驾驶实验,采集了4个场景下车辆运行数据。通过对速度、加速度、跟车间距、超速驾驶员比例等驾驶行为数据以及人口学的统计分析,研究不同交通状态下,是否配备车载终端对驾驶行为影响的差异性。实验数据表明,实时提供前车运行状态的车载终端能够提高车辆运行效率和安全性。     

ANSYS/PDS风电齿轮箱收缩盘联接可靠性分析

笔者建立了某风电齿轮箱主轴收缩盘联接的轴对称参数化有限元模型,并结合主轴扭矩作用应用ANSYS非线性接触对该模型进行了强度分析。由于材料属性、制造过程、边界条件以及载荷等设计参数的不确定性会影响计算的精确性,应用ANSYS／PDS模块,根据失效模式确定整体功能函数并由此建立结构极限状态方程,采用蒙特卡罗超拉丁采样方法对收缩盘联接进行可靠性分析,得到整体联接的可靠度和失效率,并给出累积概率分布。研究结果表明：收缩盘传扭联接性能和结构件强度均满足设计要求,其联接的可靠度达到94．8％,达到了工程设计要求,对风电齿轮箱收缩盘联接的可靠性设计具有一定的指导意义。