專利名稱：一種鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉄道機車車輛的運行安全檢測領(lǐng)域，尤其涉及ー種鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
列車是交通和運輸?shù)闹匾ぞ?，它具有運輸量大、速度快、便捷、安全系數(shù)高、線路固定及時間和?？空窘y(tǒng)一編組運行的特點。如何采取有效的管理和技術(shù)手段保障鉄道機車車輛、鉄路軌道以及鐵路路基的安全，以保障列車無故障隱患的進入運行狀態(tài)，防止出現(xiàn)人身財產(chǎn)安全事故，成為鐵路工作的重點。以鐵道機車車輛為動車組列車為例，鐵道的檢測包括動車組安全檢測、鐵路軌道的損傷監(jiān)測及鐵路路基病害監(jiān)測三部分。目前，動車組的安全檢測仍以常規(guī)的溫度監(jiān)測儀 為主，也有若干振動監(jiān)測及故障診斷儀，但是它們都沒有對轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件輪軸的旋轉(zhuǎn)振動特性進行監(jiān)測，無法對輪軸的旋轉(zhuǎn)不平衡、不對中等故障進行診斷判別，因此，仍有部分動車組故障產(chǎn)生了漏判。鐵路軌道的損傷監(jiān)測以傳統(tǒng)的手推式探傷儀和大型探傷車為主，隨著列車速度的提高和軸重的增加，鋼軌軌道損傷的發(fā)展速度也相應(yīng)加快，加之行車密度大，傳統(tǒng)的探傷設(shè)備效率太低，已不能適應(yīng)鉄路的發(fā)展的需要。而新開發(fā)的超聲波鐵路軌道損失的檢測技術(shù)存在檢測速度慢等一系列問題。鐵路路基病害監(jiān)測采用輕型動力觸探、地質(zhì)雷達(dá)、瞬態(tài)面波法和取土試驗等多種手段對路基進行試驗，從而獲取路基的病害信息，但是，這種監(jiān)測方法工作量大且監(jiān)測效率低，將逐漸滯后于鐵路高速發(fā)展的需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)，其解決了傳統(tǒng)鐵道檢測系統(tǒng)對鐵道機車車輛的故障不能全面診斷，以及對鐵路軌道損傷和鐵路路基病害的檢測效率低的問題。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)感知単元、數(shù)據(jù)采集単元及數(shù)據(jù)處理単元；所述數(shù)據(jù)感知單元設(shè)置于轉(zhuǎn)向架上，用于實時探測轉(zhuǎn)向架輪軸的轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承的溫度信號和振動信號、轉(zhuǎn)向架輪對軸承的溫度信號和振動信號及牽引電機的傳動齒輪的溫度信號和振動信號，并輸出給數(shù)據(jù)采集單元；所述數(shù)據(jù)采集單元用于將輸入的所述轉(zhuǎn)速信號、溫度信號和振動信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)處理單元可以識別的標(biāo)準(zhǔn)信號，并輸出給數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元用于將輸入的所述標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并對該數(shù)字信號進行分析，獲得轉(zhuǎn)向架輪軸、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪的狀態(tài)信息和故障信息。特別地，所述數(shù)據(jù)感知単元還用于實時探測由于鐵路軌道損傷產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號；該振動沖擊信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入數(shù)據(jù)處理単元處理，獲得鐵路軌道的損傷信息。特別地，所述數(shù)據(jù)感知単元進ー步用于實時探測由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號；該振動沖擊信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入數(shù)據(jù)處理単元處理，獲得鐵路路基病害信息。特別地，所述數(shù)據(jù)處理單元還用于分析轉(zhuǎn)向架輪軸、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪的狀態(tài)信息，對可能存在的故障進行預(yù)警。特別地，所述數(shù)據(jù)感知単元具體包括轉(zhuǎn)速傳感器、電機軸承溫度傳感器、電機軸 承振動傳感器、輪對軸承溫度傳感器、輪對軸承振動傳感器、電機齒輪溫度傳感器、電機齒輪振動傳感器、軌道損傷振動傳感器及路基病害振動傳感器；所述轉(zhuǎn)速傳感器用于實時探測轉(zhuǎn)向架輪軸的轉(zhuǎn)速信號；所述電機軸承溫度傳感器和電機軸承振動傳感器分別用于實時探測轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承的溫度信號和振動信號；所述輪對軸承溫度傳感器和輪對軸承振動傳感器分別用于實時探測轉(zhuǎn)向架輪對軸承的溫度信號和振動信號；所述電機齒輪溫度傳感器和電機齒輪振動傳感器分別用于實時探測電機齒輪溫度傳感器及電機齒輪振動傳感器；所述軌道損傷振動傳感器設(shè)置于轉(zhuǎn)向架上，用于實時探測由于鐵路軌道損傷產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號；所述路基病害振動傳感器設(shè)置于轉(zhuǎn)向架上，用于實時探測由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號。本發(fā)明能夠?qū)崟r監(jiān)測鐵道機車車輛運行過程中轉(zhuǎn)向架輪軸轉(zhuǎn)速信息及轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承、牽引電機的傳動齒輪的溫度信息和振動信息，并對轉(zhuǎn)向架輪對牽引電機軸承的故障、轉(zhuǎn)向架輪對軸承的故障、牽引電機的傳動齒輪故障及轉(zhuǎn)向架輪軸旋轉(zhuǎn)不平衡和不對中故障進行實時在線診斷。同時，利用振動的實時傳遞特性，通過獲取由于鐵路軌道損傷產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號和由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號，對鐵路軌道損傷和路基病害進行監(jiān)測。本發(fā)明有效解決了傳統(tǒng)鐵道檢測系統(tǒng)對鐵道機車車輛的故障不能全面診斷，以及對鉄路軌道損傷和鐵路路基病害的檢測效率低的問題。


圖I為本發(fā)明實施例提供的鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步說明。請參照圖I所示，圖I為本發(fā)明實施例提供的鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。本實施例中鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)感知單元101、數(shù)據(jù)采集單元102及數(shù)據(jù)處理單元103。所述數(shù)據(jù)感知単元101包括轉(zhuǎn)速傳感器1011、電機軸承溫度傳感器1012、電機軸承振動傳感器1013、輪對軸承溫度傳感器1014、輪對軸承振動傳感器1015、電機齒輪溫度傳感器1016、電機齒輪振動傳感器1017、軌道損傷振動傳感器1018及路基病害振動傳感器1019。所述數(shù)據(jù)采集單元102選用信號采集器。所述數(shù)據(jù)感知単元101設(shè)置于轉(zhuǎn)向架上，用于實時探測轉(zhuǎn)向架輪軸的轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承的溫度信號和振動信號、轉(zhuǎn)向架輪對軸承的溫度信號和振動信號及牽引電機的傳動齒輪的溫度信號和振動信號，并輸出給數(shù)據(jù)采集單元102。需要說明的是，本實施例中轉(zhuǎn)向架輪軸、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪均為轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)的一部分。轉(zhuǎn)速傳感器1011用于實時探測轉(zhuǎn)向架輪軸的轉(zhuǎn)速信號。電機軸承溫度傳感器1012和電機軸承振動傳感器1013分別用于實時探測轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承的溫度信號和振動信號。輪對軸承溫度傳感器1014和輪對軸承振動傳感器1015分別用于實時探測轉(zhuǎn)向架輪對軸承的溫度信號和振動信號。電機齒輪溫度傳感器1016和電機齒輪振動傳感器1017分別用于實時探測電機齒輪溫度傳感 器1016及電機齒輪振動傳感器1017。由于振動具有實時傳遞特性，而且由于鐵路軌道損傷產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號和由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鐵道機車車輛運行時的振動沖擊信號的振動特性不同，因此可以通過探測振動沖擊信號對鐵路軌道的損傷情況和鐵路路基的病害情況的進行監(jiān)測。所述數(shù)據(jù)感知単元101還用于實時探測由于鐵路軌道損傷產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號；該振動沖擊信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集単元102處理后輸入數(shù)據(jù)處理単元103處理，獲得鐵路軌道的損傷信息。數(shù)據(jù)感知単元101通過設(shè)置于轉(zhuǎn)向架上的軌道損傷振動傳感器1018，實時探測由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號。所述數(shù)據(jù)感知単元101進ー步用于實時探測由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號；該振動沖擊信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集単元102處理后輸入數(shù)據(jù)處理単元103處理，獲得鐵路路基病害信息。數(shù)據(jù)感知単元101通過設(shè)置于轉(zhuǎn)向架上的路基病害振動傳感器1019，實時探測由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號。所述數(shù)據(jù)采集單元102用于將輸入的所述轉(zhuǎn)速信號、溫度信號、振動信號及振動沖擊信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)處理単元可以識別的標(biāo)準(zhǔn)信號，并輸出給數(shù)據(jù)處理單元103。因為數(shù)據(jù)感知単元101探測到的轉(zhuǎn)速信號、溫度信號、振動信號及振動沖擊信號不易處理和控制，所以數(shù)據(jù)感知単元101探測到的所有信號均要通過數(shù)據(jù)采集單元102轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)采集単元可以識別的標(biāo)準(zhǔn)信號。在實際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)采集単元102的種類有很多，本實施例中選用信號采集器。所述數(shù)據(jù)處理單元103用于將輸入的所述標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并對該數(shù)字信號進行分析，獲得轉(zhuǎn)向架輪軸、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪的狀態(tài)信息和故障信息，以及鐵路軌道的損傷信息和鐵路路基病害信息，既實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)向架輪軸、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪的在線監(jiān)測和故障診斷，又實現(xiàn)了對鐵路軌道損傷和鐵路路基病害的實時監(jiān)測。另外，當(dāng)數(shù)據(jù)處理単元103獲得轉(zhuǎn)向架輪軸、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪的狀態(tài)信息后，還將對該狀態(tài)信息進ー步分析，從而對轉(zhuǎn)向架輪軸、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪可能存在的故障進行預(yù)警。以鐵道機車車輛為動車組列車為例。數(shù)據(jù)處理単元103利用頻譜、倒頻譜技術(shù)完成對動車組運行狀態(tài)下轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪的振動情況的實時監(jiān)測，并對可能產(chǎn)生的故障進行實時診斷，當(dāng)存在故障時，及時依照我國的國標(biāo)GB11347-89和國際標(biāo)準(zhǔn)IS03945給予預(yù)警。其中，GB11347-89為我國的大型旋轉(zhuǎn)機械振動烈度現(xiàn)場測量與評定標(biāo)準(zhǔn)，IS03945為國際的大型旋轉(zhuǎn)機械振動烈度現(xiàn)場測量與評定標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)處理單元103對轉(zhuǎn)向架輪軸的轉(zhuǎn)速進行分析，獲得轉(zhuǎn)向架輪軸的軸心軌跡，完成對轉(zhuǎn)向架輪軸可能產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)不平衡和旋轉(zhuǎn)不對中故障的實時診斷。數(shù)據(jù)處理單元103利用振動沖擊識別技術(shù)完成對鐵路軌道損傷和鐵路路基病害的實時監(jiān)測。本發(fā)明的技術(shù)方案能夠完成對轉(zhuǎn)向架輪軸可能產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)不平衡和旋轉(zhuǎn)不對中 故障的實時診斷，對動車組運行狀態(tài)下轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪的工作狀態(tài)的實時監(jiān)測，并可對可能產(chǎn)生的故障進行實時診斷。同時，利用振動的實時傳遞特性，通過獲取由于鐵路軌道損傷產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號和由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鉄道機車車輛運行時的振動沖擊信號，對鐵路軌道損傷和路基病害進行監(jiān)測。與傳統(tǒng)的鐵道檢測系統(tǒng)相比，本發(fā)明不僅能夠?qū)﹁F道機車車輛的故障進行全面診斷，而且檢測效率高。上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)感知單元、數(shù)據(jù)采集單元及數(shù)據(jù)處理單元； 所述數(shù)據(jù)感知單元設(shè)置于轉(zhuǎn)向架上，用于實時探測轉(zhuǎn)向架輪軸的轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承的溫度信號和振動信號、轉(zhuǎn)向架輪對軸承的溫度信號和振動信號及牽引電機的傳動齒輪的溫度信號和振動信號，并輸出給數(shù)據(jù)采集單元； 所述數(shù)據(jù)采集單元用于將輸入的所述轉(zhuǎn)速信號、溫度信號和振動信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)處理單元可以識別的標(biāo)準(zhǔn)信號，并輸出給數(shù)據(jù)處理單元； 所述數(shù)據(jù)處理單元用于將輸入的所述標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并對該數(shù)字信號進行分析，獲得轉(zhuǎn)向架輪軸、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪的狀態(tài)信息和故障信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)感知單元還用于 實時探測由于鐵路軌道損傷產(chǎn)生的鐵道機車車輛運行時的振動沖擊信號；該振動沖擊信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入數(shù)據(jù)處理單元處理，獲得鐵路軌道的損傷信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)感知單元進一步用于 實時探測由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鐵道機車車輛運行時的振動沖擊信號；該振動沖擊信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入數(shù)據(jù)處理單元處理，獲得鐵路路基病害信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元還用于 分析轉(zhuǎn)向架輪軸、轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪的狀態(tài)信息，對可能存在的故障進行預(yù)警。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)感知單元具體包括轉(zhuǎn)速傳感器、電機軸承溫度傳感器、電機軸承振動傳感器、輪對軸承溫度傳感器、輪對軸承振動傳感器、電機齒輪溫度傳感器、電機齒輪振動傳感器、軌道損傷振動傳感器及路基病害振動傳感器； 所述轉(zhuǎn)速傳感器用于實時探測轉(zhuǎn)向架輪軸的轉(zhuǎn)速信號； 所述電機軸承溫度傳感器和電機軸承振動傳感器分別用于實時探測轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承的溫度信號和振動信號； 所述輪對軸承溫度傳感器和輪對軸承振動傳感器分別用于實時探測轉(zhuǎn)向架輪對軸承的溫度信號和振動信號； 所述電機齒輪溫度傳感器和電機齒輪振動傳感器分別用于實時探測電機齒輪溫度傳感器及電機齒輪振動傳感器； 所述軌道損傷振動傳感器設(shè)置于轉(zhuǎn)向架上，用于實時探測由于鐵路軌道損傷產(chǎn)生的鐵道機車車輛運行時的振動沖擊信號； 所述路基病害振動傳感器設(shè)置于轉(zhuǎn)向架上，用于實時探測由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鐵道機車車輛運行時的振動沖擊信號。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鐵道動態(tài)檢測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)感知單元、數(shù)據(jù)采集單元及數(shù)據(jù)處理單元。該系統(tǒng)能夠完成對轉(zhuǎn)向架輪軸可能產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)不平衡和旋轉(zhuǎn)不對中故障的實時診斷，對鐵道機車車輛運行狀態(tài)下轉(zhuǎn)向架的輪對牽引電機軸承、轉(zhuǎn)向架輪對軸承及牽引電機的傳動齒輪的工作狀態(tài)的實時監(jiān)測，并可對可能產(chǎn)生的故障進行實時診斷。同時，利用振動的實時傳遞特性，通過獲取由于鐵路軌道損傷產(chǎn)生的鐵道機車車輛運行時的振動沖擊信號和由于鐵路路基病害產(chǎn)生的鐵道機車車輛運行時的振動沖擊信號，對鐵路軌道損傷和路基病害進行監(jiān)測。與傳統(tǒng)的鐵道檢測系統(tǒng)相比，本發(fā)明不僅能夠?qū)﹁F道機車車輛的故障進行全面診斷，而且檢測效率高。
文檔編號G01D21/02GK102798413SQ20121027281
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者黎莎, 蘇志宵, 喻貴忠, 劉廣丹, 嚴(yán)翰新, 方琨, 李丹 申請人:北京鐵道工程機電技術(shù)研究所有限公司