基于灰色理論的車輛輪對踏面磨損預測研究.pdf

1、車輪作為列車的重要組成部件之一，其狀態(tài)的好壞直接關系到列車的運行安全。其中，車輪踏面磨損也是造成列車故障的主要原因之一，沒有預知的車輪失效不僅影響維修策略的制定，而且還可能造成災難性事故。因此，有效地預測車輪的磨損狀態(tài)并評估其剩余壽命有助于了解在役車輪的健康狀態(tài)并制定出合理、優(yōu)化的維修策略，減小車輪由于維修不足和過度維修造成的安全隱患和經(jīng)濟損失。
　　針對目前存在的列車運行過程中車輪狀態(tài)的實時監(jiān)測及車輪維修實際問題，本課題提出應用

2、灰色系統(tǒng)理論方法，對灰色模型進行改進的基礎上，構建灰色組合預測模型，實現(xiàn)車輪磨耗量的準確預測，并對其剩余壽命進行分析，具體研究內容如下：
　　(1)系統(tǒng)地介紹了灰色系統(tǒng)理論的相關知識及 GM(Grey Model,灰色模型)預測模型群中最重要的GM(1,1)預測模型，分析了應用灰色模型的前提條件，并對車輪踏面磨耗的灰特性進行了探討研究。
　　(2)指出灰色 GM(1,1)模型存在長期預測精度較低的問題，針對模型初始條件不能充

3、分利用新信息的現(xiàn)象，提出采用累加數(shù)列的最新值來代替初值的改進方法，同時采用新陳代謝的方法不斷等維滾動數(shù)列并更新初值，得到改進后的初值遞進等維新息GM(1,1)模型，根據(jù)預測結果評估車輪踏面剩余壽命，作為制定維修策略的依據(jù)，并通過實例分析研究了該方法對車輪踏面磨損預測的可行性和有效性。
　　(3)考慮到車輪踏面磨損預測具有灰色不確性特征及單個模型預測的局限性對預測精度造成的影響，提出構造灰色組合預測模型的思想，分別介紹改進的灰色GM

4、(1,1)模型、離散GM(1,1)模型和二次指數(shù)模型，并選用這三種模型作為組合模型的單一模型，構造以熵值法來確定權重系數(shù)的灰色定權組合預測模型和以各單一模型的絕對誤差來確定權重的灰色變權組合預測模型，提高預測模型的精度。
　　(4)以車輪踏面磨損作為研究對象，構建了基于三種單項模型的定權組合預測模型和變權組合預測模型，應用灰色組合預測模型對車輪踏面磨損實際數(shù)據(jù)進行實例仿真驗證，結果表明，文中所提組合預測方法能夠較好的反映車輪踏面磨

5、損趨勢，組合預測模型較任一單一模型精度更高，結果更具合理性與科學性。同時將定權組合模型結果與變權組合模型結果進行比較，并利用模型評價指標評價了兩種組合模型的預測性能，驗證了所提灰色變權組合預測模型的可行性與有效性。
　　本課題的研究將有利于提高列車運行的安全性和可靠性，有助于制定科學的車輛維修策略，減小維修人員的維修量，增加車輪的使用壽命，能夠極大地提高車輛的運用效率，在降低維修費用的同時也可為車輪的狀態(tài)監(jiān)測和實現(xiàn)車輛輪對的狀態(tài)修