Research on speed pulse of railway-vehicle driving wheels with the application of drive modelling techniques and wavelet transform of current signal

Kozłowski, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Research on speed pulse of railway-vehicle driving wheels with the application of drive modelling techniques and wavelet transform of current signal

Autorzy

Kozłowski M.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

Warianty tytułu

Badania tętna prędkości obrotowej kół napędzanych pojazdów szynowych z zastosowaniem techniki modelowania napędu i transformaty falkowej sygnału prądowego

Języki publikacji

Abstrakty

The paper presents a thesis that a wavelet analysis of current and voltage measuring signals of a traction motor set makes possible to detect torsional vibration in an axle set of traction vehicle powered wheels. Analysis of that type can be useful for detecting loss changes of rolling friction in a wheel-rail system that can lead to the loss of tractive adhesion. In order to support the initial statements, solutions to the following tasks have been presented: elaboration of a master circuit model for the description of instantaneous current signals in systems that comprise direct current converters and series motors; emulation of discrete model parameters for an assumed sampling frequency of instantaneous signals in order to generate signal patterns; wavelet analysis of signal patterns including such operations as approximation, denoising, and compression; observation of motor velocity on the basis of filtered-out signal components; verification of the signal modelling method on the basis of measuring signals; application of the modelling method for determination of driving-wheel rotational speed pulse and final evaluation of the method applicability to analyse traction signals.

W artykule przedstawiono tezę, że analiza falkowa sygnałów pomiarowych prądu i napięcia grupy silników trakcyjnych umożliwia wykrycie drgali skrętnych zestawu kołowego kół napędzanych pojazdu szynowego. Tego typu analiza może być przydatna w wykrywaniu stanów zmian tarcia tocznego układu koło - szyna prowadzących do zerwania przyczepności. W celu udokumentowania stawianych tez, przedstawiono rozwiązania następujących zadań: utworzenie modelu obwodu głównego do opisu przebiegów chwilowych prądów w układach z przekształtnikami prądu stałego i silnikami szeregowymi, emulacja parametrów modelu dyskretnego dla zakładanej częstotliwości próbkowania przebiegów chwilowych w celu utworzenia sygnałów wzorcowych, analiza falkowa sygnałów wzorcowych, opracowanie metody obserwacji drgań skrętnych prędkości silnika na podstawie odfiltrowanych składowych sygnałów i jej weryfikacja z zastosowaniem eksploatacyjnych sygnałów pomiarowych.

Słowa kluczowe

tram driving system measuring current signals modelling simulating wavelet transform rotational speed pulse

układ napędowy tramwaj sygnał pomiarowy prądu modelowanie transformata falkowa

Wydawca

Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering

Czasopismo

Archives of Electrical Engineering

Rocznik

2008

Tom

Vol. 57, nr 3-4

Strony

303--321

Opis fizyczny

Bibliogr. 36 poz., rys.

Twórcy

autor

Kozłowski M.

Faculty of Transport, Warsaw University of Technology, mkozlo@it.pw.edu.pl

Bibliografia

1. Kalker J. J.: On the rolling contact of two elastic bodies in the presence of dry friction. Ph. D. Thesis. Delf University of Technology, Delf, 1967.
2. Piec P.: Untersuchungen der Reibungseigenschaften von Bremsklötzen aus Sintermaterial. Glasers Annalen, H 11, 1982.
3. Madej J.: Mechanika transmisji momentu trakcyjnego (Mechanics of Traction Torque Transmission - in Polish). Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2000.
4. Kozłowski M: Determination of Torsional Vibrations of Electric Traction Vehicle Drive System. Conf. Proc. Transport System Engineering. Parth IV, Warszawa 1995, pp. 69-75.
5. Cygan M.: Disturbances Damping and Stiffness Modeling of DC Electromechanical Locomotive Propulsive System. Proceedings of the International Conference MV’2 Lyon, France, 5-6 October 1995, p. 509, New Advances in Modal Synthesis of Large Structures, Non-linear Damped and Non-deterministic Cases. Edited by Louis Jezequel, A. A. Balkema (Rotterdam) Broockfield 1997, ISBN 90 5410 859 2.
6. Lewandowski M.: A method of detection wheel-rail slip. 4th Conference ELEKTRO'2001, University of Żylina, Slovakia 2001.
7. Web Page.: www.metro.waw.pl/news.php?id=410. Wymiana kół rozpoczęta. Informacje 12.04.2006 (Wheel replacement has started. Information 12.04.2006 - in Polish). Metro Warszawskie Sp. z o. o. Oficjalny serwis Internetowy, Warszawa, 2006.
8. Soderberg E.: Optimum adhesion control of railway vehicles. ASEA Journal Vol. 48, No. 6, 1975, pp. 147-150.
9. Fleischer M.: Modal State Control in the Frequency Domain for Active Damping of Mechanical Vibrations in Traction Drive-Trains. AMC 2004 - Kawasaki, Japan, pp. 171-176.
10. Yoichi H., Yasushi T., Yoshimasa T.: Traction Control of Electric Vehicle: Basic Experimental Results Using the Test EV "UOT Electric March". IEE Transactions on Industry Aplications, Vol 34, No. 5, 1998, pp. 1131-1138.
11. Lewandowski M.: Wyznaczanie poślizgu koło-szyna pojazdu trakcyjnego w oparciu o analizę częstotliwościową momentu i algorytm (Determination of wheel-traction vehicle rail slip based on frequency analysis of torque and an algorithm - in Polish). 5th International Scientific Conference „Modern Electric Traction in Regional and Urban Transport", Gdańsk V, 2001.
12. KozłowskiM.: Analiza drgań skrętnych w mechanicznym układzie napędowym pojazdu szynowego małej mocy (Analysis of torque vibration in a Iow power railway vehicle with mechanical drive system - in Polish). Prace Naukowe Transport z. 38, Warszawa, 1998, pp. 87-115.
13. Białasiewicz J. T.: Falki i Aproksymacje (Wavelets and Approximations - in Polish). WNT, 2004.
14. Wojtaszczyk P.: A Mathematical Introduction to Wavelets. Cambridge University Press, 1997.
15. Kosicka M.: Transformata falkowa a przekształcenie Fouriera (Wavelet Transform and Fourier Transformation - in Polish). Przegląd Elektrotechniczny 7/1998, pp. 175-181.
16. Zieliński T.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań (Digital Signal Processing. From the Theory to Its Applications. - in Polish). WKiL, Warszawa, 2007.
17. Osowski S., Cichocki A., Siwek K.: Matlab w zastosowaniu do obliczeń obwodowych i przetwarzania sygnałów (Matlab applied to circuit calculations and signal processing - in Polish). Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2006.
18. Zimmler A., Englot A.: Identyfikacja obiektów i sygnałów. Teoria i praktyka dla użytkowników MATLABA (Identification of Objects and Signals. Theory and Practice for MATLAB Users – In Polish). Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków, 2005.
19. Misiti M., Misiti Y., Oppenheim G., Poggi J. M.: Wavelet Toolbox. For Use with MATLAB (PDF). http://saigon.ece.wisc.edu/~wavelab/Tutorial/book.html.
20. Buckheit J. et al.: About Wave Lab. Version 850. December 2005, http://www-stat.statford.edu/~wavelab.
21. Mathcad.: Engineering Calculation Software - PTC. http://www.mathsoft.com.
22. The MathWorks.: MATLAB and Simulink for Technical Computing. http://www.mathworks.com.
23. Eaton J. W.: GNU Octave 2.1.73 Manual. February 1997, http://www.che.wisc.edu/octave.
24. Kozłowski M.: An Analysis of Energy Increments of a Transition Coil Magnetic Field with the Application of a Circuit Model and a Wavelet Transformation of Measuring Current. The Archives of Transport, Vol. XVIII, No 4, 2006, pp. 39-55.
25. Kacprzak J., Koczara W.: Podstawy napędu elektrycznego pojazdów trakcyjnych (Princips of electrical drives of traction vehicle - in Polish). WKiL, Warszawa, 1990.
26. Meisel J.: Zasady elektromechanicznego przetwarzania energii (Principles of electromechanical energy conversion - in Polish). WNT, Warszawa, 1970.
27. Jaworski Cz.: Aproksymacja charakterystyk silnika trakcyjnego (Approximation of Traction Engine Characteristics - in Polish). Przegląd kolejowy elektrotechniczny, 1970, Vol. 17, No 1, pp. 1-8,
28. Bopp K.: Ausgleichserscheinungen bei Gleichstrom-Bahnmotor. Elektrische Bahnen. 1981, H.l, S. 92.
29. Früchtenicht J.: Analytische Beschreibung von Magnetisierungskennlinien bei harmonischer Erregung. ETZ-a, Bd 99, H. 11, 1978, S. 671-674.
30. Awrejcewicz J.: Matematyczne modelowanie systemów (Mathematical Modeling of Systems - in Polish). WNT, Fundacja „Książka Naukowo-Techniczna", Warszawa, 2007.
31. Bronsztejn I. N., Siemiendajew K. A.: Matematyka. Poradnik encyklopedyczny (Mathematics. Reference Guidebook - in Polish). PWN, 1970.
32. Mallat S.: A Wavelet Tour of Signal Processing. Academic Press, New York, 1998.
33. Daubachies I.: Orthonormal bases of compactly supported wavelets. Communications on Pure and Applied Mathematics, 1988, Vol. 36, pp. 961-1005.
34. Piróg S.: Energoelektronika. Negatywne oddziaływania układów energoelektronicznych na źródła energii i wybrane sposoby ich ograniczania (Negative Influence of Power Electronic Systems on the Energy Source and Methods for Its Reduction - in Polish). Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, AGH, Kraków, 1998.
35. Nowak M., Barlik R.: Energoelektronika. Poradnik inżyniera (Power Electronics. Vademecum for Engineers - in Polish). WNT, Warszawa, 1998.
36. Kozłowski M.: Wavelet Method for Extracting Characteristics of Traction Signals. The Archives of Transport, Vol. XIX, No 1/2, 2007, pp. 84-90.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPS2-0049-0045