华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (4): 72-80.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.240173
何喆1,2 张钰荧1,2 刘尚昆1,2 高春雷1,2
HE Zhe ZHANG Yuying LIU Shangkun GAO Chunlei
State Key Laboratory for Track System of High-speed Railway/ Railway Engineering Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China
摘要:
钝化后的打磨砂轮会引发材料去除效率降低和磨削区域温度升高等问题,为避免上述问题对打磨作业的负面影响,需及时更换寿命到限的砂轮。本文提出一种基于神经网络的钢轨打磨砂轮磨损程度与寿命的预测方法,以合理地确定砂轮更换时机。该方法原理如下:采集与砂轮连接的电机主轴轴向加速度信号,并基于该信号提取出描述砂轮磨损程度的特征参数。对特征参数进行Z-Score变换,去除特征参数量纲并提高各参数间的可比性。利用XGBoost算法依据各特征参数的平均增益大小进行筛选,选择与寿命强相关的特征参数作为分析对象进一步处理。以磨损时间与砂轮磨损量融合策略作为判断砂轮磨损程度与寿命的标准,搭建神经网络建立筛选后的特征参数与砂轮磨损量、砂轮厚度的映射关系,对网络进行训练与验证。经验证试验表明,该方法在训练集与验证集中的判断正确率与预测精度基本持平。在验证集中,对砂轮磨损程度的判断正确率为87.8%,判断错误样本主要集中在磨损程度变化的过渡区间;对砂轮寿命的预测精度为-5.3%。不同打磨工艺参数下,该方法具有一定的通用性。