Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Monitoring Vehicle Suspension Elements Using Machine Learning Techniques
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Aeronautical and Vehicle Engineering, Rail Vehicles.
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Tillståndsövervakning av komponenter i fordonsfjädringssystem genom maskininlärningstekniker (Swedish)
Abstract [en]

Condition monitoring (CM) is widely used in industry, and there is a growing interest in applying CM on rail vehicle systems. Condition based maintenance has the possibility to increase system safety and availability while at the sametime reduce the total maintenance costs.This thesis investigates the feasibility of using condition monitoring of suspension element components, in this case dampers, in rail vehicles. There are different methods utilized to detect degradations, ranging from mathematicalmodelling of the system to pure "knowledge-based" methods, using only large amount of data to detect patterns on a larger scale. In this thesis the latter approach is explored, where acceleration signals are evaluated on severalplaces on the axleboxes, bogieframes and the carbody of a rail vehicle simulation model. These signals are picked close to the dampers that are monitored in this study, and frequency response functions (FRF) are computed between axleboxes and bogieframes as well as between bogieframes and carbody. The idea is that the FRF will change as the condition of the dampers change, and thus act as indicators of faults. The FRF are then fed to different classificationalgorithms, that are trained and tested to distinguish between the different damper faults.This thesis further investigates which classification algorithm shows promising results for the problem, and which algorithm performs best in terms of classification accuracy as well as two other measures. Another aspect explored is thepossibility to apply dimensionality reduction to the extracted indicators (features). This thesis is also looking into how the three performance measures used are affected by typical varying operational conditions for a rail vehicle,such as varying excitation and carbody mass. The Linear Support Vector Machine classifier using the whole feature space, and the Linear Discriminant Analysis classifier combined with Principal Component Analysis dimensionality reduction on the feature space both show promising results for the taskof correctly classifying upcoming damper degradations.

Abstract [sv]

Tillståndsövervakning används brett inom industrin och det finns ett ökat intresse för att applicera tillståndsövervakning inom spårfordons olika system. Tillståndsbaserat underhåll kan potentiellt öka ett systems säkerhet och tillgänglighetsamtidigt som det kan minska de totala underhållskostnaderna.Detta examensarbete undersöker möjligheten att applicera tillståndsövervakning av komponenter i fjädringssystem, i detta fall dämpare, hos spårfordon. Det finns olika metoder för att upptäcka försämringar i komponenternas skick, från matematisk modellering av systemet till mer ”kunskaps-baserade” metodersom endast använder stora mängder data för att upptäcka mönster i en större skala. I detta arbete utforskas den sistnämnda metoden, där accelerationssignaler inhämtas från axelboxar, boggieramar samt vagnskorg från en simuleringsmodellav ett spårfordon. Dessa signaler är extraherade nära de dämpare som övervakas, och används för att beräkna frekvenssvarsfunktioner mellan axelboxar och boggieramar, samt mellan boggieramar och vagnskorg. Tanken är att frekvenssvarsfunktionerna förändras när dämparnas skick förändras ochpå så sätt fungera som indikatorer av dämparnas skick. Frekvenssvarsfunktionerna används sedan för att träna och testa olika klassificeringsalgoritmer för att kunna urskilja olika dämparfel.Detta arbete undersöker vidare vilka klassificeringsalgoritmer som visar lovande resultat för detta problem, och vilka av dessa som presterar bäst med avseende på noggrannheten i prediktionerna, samt två andra mått på algoritmernasprestanda. En annan aspekt som undersöks är möjligheten att applicera dimensionalitetsminskning på de extraherade indikatorerna. Detta arbete undersöker också hur de tre prestandamåtten som används påverkas av typiska förändringar i driftsförhållanden för ett spårfordon såsom varierande exciteringfrån spåret och vagnkorgsmassa. Resultaten visar lovande prestanda för klassificeringsalgoritmen ”Linear Support Vector Machine” som använder hela rymden med felindikatorer, samt algoritmen ”Linear Discriminant Analysis” i kombination med ”Principal Component Analysis” dimensionalitetsreducering.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 118
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2019:332
Keywords [en]
Condition monitoring, condition based maintenance, FDI, diagnostics, machine learning, classification algorithms, dimensionality reduction, feature selection, feature transformation, frequency response functions.
Keywords [sv]
Tillståndsövervakning, tillståndsbaserat underhåll, FDI, diagnostik, maskininlärning, klassificeringsalgoritmer, dimensionalitetsreducering, särdragsextrahering, särdragstransformering, frekvenssvarsfunktioner.
National Category
Vehicle Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-262916OAI: oai:DiVA.org:kth-262916DiVA, id: diva2:1365507
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-10-25 Created: 2019-10-25 Last updated: 2019-10-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2643 kB)22 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2643 kBChecksum SHA-512
45a469d494263f98a184dd0a84737c5f29691b49f1783c750cb12b68f309217684a1a7896dea6c1a19a89a662eed16d419a5cd4c9477bb9abea32f0f382b7af1
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Rail Vehicles
Vehicle Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 22 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 29 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf