李奕璠　刘伟渭　林建辉

摘要：结构元素是数学形态学滤波器的重要组成部分，直接影响滤波的精度。针对目前广泛使用的直线和三角结构元素的缺陷，提出一种基于汉明窗的结构元素，对形态滤波方法进行提升，用于高速列车万向轴不平衡故障检测。首先从结构元素的基本构成形式以及频率响应的角度，在理论上对直线和三角结构元素存在的不足进行了分析。再通过对多种常用的窗函数进行比较，论证汉明窗的优势所在，据此构建汉明结构元素，并将其应用于形态滤波中。在万向轴不平衡试验台进行了试验，结果表明：基于汉明结构元素的形态滤波方法能有效地识别出万向轴不平衡引起的基频和倍频故障特征，与传统的三角结构元素相比，此方法更能彰显故障特征。

关键词：故障诊断；高速列车；万向轴；形态滤波；结构元素

中图分类号：TH165⁺.3；U463.216 文献标志码：A 文章编号：1004-4523（2018）01-0176-07

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2018.01.021

引言

万向轴是CRH5型列车传动系统的重要组成部件，其两端通过十字万向节分别与牵引电机和齿轮箱相连。由于万向轴为细长杆状结构，其弯曲和扭转刚度都较小。而传动时，万向轴既要传递牵引力矩，又要适应各种运动关系，在此过程中引起的附加力矩容易导致扭转振动。此外，列车长期运行也会使得万向节轴的磨损间隙增大，导致万向轴偏心。上述因素均可能使万向轴产生不平衡，从而加剧传动系统的振动，加速传动系统万向节和轴承的破坏，危及行车安全。……