專利名稱：機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)車載監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)車載監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中，由于線路不平順產(chǎn)生的激擾、司機(jī)誤操作或者機(jī)車本身固有部件的故障，會(huì)導(dǎo)致橫向晃動(dòng)和縱向沖動(dòng)異常，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就會(huì)危及行車安全。由于機(jī)車車輛系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的非線性振動(dòng)系統(tǒng)。在特定工況下，系統(tǒng)的特定部位的輸出信號(hào)在特定分析域內(nèi)是有一定的分布的，通過(guò)這種特定分析域內(nèi)信號(hào)能量的分布變化情況可以識(shí)別系統(tǒng)的狀態(tài)。在機(jī)車的轉(zhuǎn)向架和車體上安裝加速度傳感器，實(shí)時(shí)采集機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理、特征抽取和模式識(shí)別，對(duì)機(jī)車的橫向晃動(dòng)和縱向沖動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可對(duì)機(jī)車走行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線評(píng)估，確保運(yùn)行安全。現(xiàn)有一種便攜式機(jī)車晃動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置可以采集、處理和分析機(jī)車橫向加速度信號(hào)，但是處理結(jié)果是用來(lái)對(duì)機(jī)車運(yùn)行線路進(jìn)行間接測(cè)試，以評(píng)價(jià)線路的狀況，而不對(duì)機(jī)車的本身固有特性進(jìn)行判斷。另有一種便攜式列車沖動(dòng)檢測(cè)儀，該檢測(cè)儀采用加速度傳感器測(cè)量列車運(yùn)行過(guò)程中的縱向加速度信號(hào)，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，根據(jù)加速度和加速度變化率聯(lián)合表征的方法對(duì)列車縱向沖動(dòng)進(jìn)行判定。該裝置只是對(duì)縱向沖動(dòng)結(jié)果本身進(jìn)行評(píng)定，對(duì)產(chǎn)生沖動(dòng)的原因或者機(jī)車固有特性的改變沒(méi)有涉及。上述兩種方法的缺陷在于:都是便攜式設(shè)備，無(wú)法對(duì)機(jī)車運(yùn)行提供連續(xù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；都是對(duì)機(jī)車單一方向的振動(dòng)加速度進(jìn)行采集、處理和分析，以識(shí)別線路狀況或者沖動(dòng)等級(jí)，但是機(jī)車是一個(gè)復(fù)雜非線性系統(tǒng)，影響系統(tǒng)輸出的因素之間耦合十分緊密，只有對(duì)各種因素進(jìn)行綜合分析，才能對(duì)機(jī)車的狀態(tài)進(jìn)行有效評(píng)估，預(yù)防故障的發(fā)生；沒(méi)有傳感器自檢功能，無(wú)法在運(yùn)用中掌握傳感器的狀態(tài)；沒(méi)有車載顯示界面，無(wú)法使司機(jī)在第一時(shí)間獲得報(bào)警信息，并采取相應(yīng)措施；沒(méi)有配套的地面專家系統(tǒng)，無(wú)法對(duì)監(jiān)測(cè)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的挖掘與分析，為機(jī)車的檢修提供依據(jù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)車載監(jiān)測(cè)裝置，包括:分別采集機(jī)車的橫向和縱向振動(dòng)信號(hào)的構(gòu)架傳感器和車體傳感器；與所述車體傳感器和構(gòu)架傳感器相連并對(duì)所采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的信號(hào)調(diào)理模塊；與所述信號(hào)調(diào)理模塊相連并對(duì)所述振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)采集模塊；與所述信號(hào)采集模塊相連并對(duì)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理的預(yù)處理模塊；對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理和分析以評(píng)估機(jī)車的橫向晃動(dòng)和縱向沖動(dòng)狀態(tài)的綜合診斷模塊，所述綜合診斷模塊與所述預(yù)處理模塊相連；車載顯示終端，與所述綜合診斷模塊相連并實(shí)時(shí)顯示機(jī)車的橫向晃動(dòng)和縱向沖動(dòng)狀態(tài)。如上所述的機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)車載監(jiān)測(cè)裝置，其中綜合診斷模塊是進(jìn)行時(shí)/頻域分析、特征分析和模式識(shí)別的綜合診斷模塊。如上所述的機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)車載監(jiān)測(cè)裝置，其中車體傳感器和構(gòu)架傳感器為具有實(shí)時(shí)自檢功能的加速度傳感器。如上所述的機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)車載監(jiān)測(cè)裝置，其中構(gòu)架傳感器安裝在機(jī)車的前轉(zhuǎn)向架和后轉(zhuǎn)向架上。如上所述的機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)車載監(jiān)測(cè)裝置，其中車體傳感器安裝在車體前端和車體后端上。通過(guò)本實(shí)用新型的車載監(jiān)測(cè)裝置，能夠有效監(jiān)測(cè)機(jī)車的橫向晃動(dòng)和縱向沖動(dòng)，評(píng)估機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)防故障的發(fā)生。

通過(guò)附圖所示，本實(shí)用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主旨。圖1示出了本實(shí)用新型的機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)的安全監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2示出了本實(shí)用新型的車載監(jiān)測(cè)裝置在六軸機(jī)車上的安裝實(shí)例；圖3示出了本實(shí)用新型的車載監(jiān)測(cè)裝置在八軸機(jī)車上的安裝實(shí)例；
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。其次，本實(shí)用新型結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本實(shí)用新型實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。本實(shí)用新型涉及一種用于機(jī)車的車載監(jiān)測(cè)裝置1，如圖1所示，用于監(jiān)測(cè)機(jī)車的橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)，進(jìn)行綜合評(píng)估，并顯示診斷結(jié)果。下面參考圖1詳細(xì)描述該車載監(jiān)測(cè)裝置I的結(jié)構(gòu)。機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)車載監(jiān)測(cè)裝置由車體傳感器11和構(gòu)架傳感器13、信號(hào)調(diào)理模塊20、信號(hào)采集模塊30、預(yù)處理模塊40、綜合診斷模塊50、車載顯示終端60組成。其中車體傳感器11和構(gòu)架傳感器13分別用來(lái)米集機(jī)車的縱向和橫向振動(dòng)信號(hào)，并且按照綜合診斷模塊50下發(fā)的自檢指令進(jìn)行實(shí)時(shí)自檢，將自檢結(jié)果上傳至綜合診斷模塊50。車體傳感器11和構(gòu)架傳感器13采集的模擬信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊20進(jìn)行信號(hào)調(diào)理后，經(jīng)信號(hào)采集模塊30進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給預(yù)處理模塊40。預(yù)處理模塊40將采得的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行去野值、低通濾波等預(yù)處理后，發(fā)送至綜合診斷模塊50進(jìn)行分析處理。[0028]綜合診斷模塊50對(duì)預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析，頻域分析，各種特征抽取以及各種模式識(shí)別的工作，對(duì)機(jī)車的橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)估，并將診斷結(jié)果發(fā)送至車載顯示終端60。車載顯示終端60實(shí)時(shí)顯示機(jī)車的橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常狀態(tài)時(shí)，將實(shí)時(shí)報(bào)警并顯示振動(dòng)原始數(shù)據(jù)波形。所述車體傳感器11和構(gòu)架傳感器13可以是加速度傳感器。所述構(gòu)架傳感器13安裝在機(jī)車的前轉(zhuǎn)向架和后轉(zhuǎn)向架上，所述車體傳感器11安裝在車體前端和車體后端上。另外本實(shí)用新型的車載監(jiān)測(cè)裝置I還可包括地面專家系統(tǒng)70，從而進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷。下面描述機(jī)車的橫向動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。機(jī)車車輛是典型的非線性系統(tǒng)，其運(yùn)動(dòng)方程為x=f(x1,x2...V)當(dāng)式中的速度確
定以后，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也隨之確定。穩(wěn)定性的分析不僅是分析其零解的穩(wěn)定性，還要研究全局穩(wěn)定性。構(gòu)架橫向振動(dòng)加速度在不同運(yùn)行工況下，表現(xiàn)出不同的信號(hào)特點(diǎn)。總體來(lái)講，可以描述成頻帶豐富、隨機(jī)性強(qiáng)、速度頻帶影響較突出的受迫振動(dòng)特點(diǎn)。轉(zhuǎn)向架橫向穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)需要以半個(gè)波形持續(xù)的時(shí)間(最大時(shí)間長(zhǎng)度為200毫秒)為尺度來(lái)完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因而，通過(guò)FFT頻域?qū)ふ抑黝l方法等基于時(shí)間幀的算法不能滿足實(shí)時(shí)性要求。這里我們提出用半波長(zhǎng)的信號(hào)能量與幅值標(biāo)準(zhǔn)作為特征參數(shù)，以混合高斯模型為手段，按照UIC及鐵標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)DSP實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)?？v向動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中，其縱向作用力始終處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。一般情況下，縱向力的變化是比較平緩的，但當(dāng)機(jī)車受到某些因素的誘導(dǎo)時(shí)，如牽引和制動(dòng)作用，該變化可能會(huì)變得比較激烈，即所謂引起縱向沖動(dòng)。通過(guò)采集機(jī)車縱向沖動(dòng)加速度、信號(hào)調(diào)理和預(yù)處理后，計(jì)算加速度變化率，就可以評(píng)價(jià)機(jī)車的縱向動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，從而識(shí)別機(jī)車的走行部工作狀態(tài)。下面分別參考圖2和圖3描述本實(shí)用新型的安全檢測(cè)裝置在六軸機(jī)車和八軸機(jī)車上的實(shí)現(xiàn)方案。六軸機(jī)車實(shí)現(xiàn)方案如圖2所示，六軸機(jī)車在前轉(zhuǎn)向架和后轉(zhuǎn)向架上各安裝I個(gè)加速度傳感器11和12，采集機(jī)車橫向振動(dòng)信號(hào)；在車體前端和車體后端各安裝I個(gè)加速度傳感器13和14，采集車體縱向振動(dòng)信號(hào)。車體前端和前轉(zhuǎn)向架上安裝的加速度傳感器采集的信號(hào)通過(guò)接線盒匯集后，上傳至監(jiān)測(cè)主機(jī)21 ;車體后端和后轉(zhuǎn)向架上安裝的加速度傳感器采集的信號(hào)通過(guò)接線盒匯集后，上傳至監(jiān)測(cè)主機(jī)21。監(jiān)測(cè)主機(jī)21的信號(hào)采集模塊20采集車下接線盒匯集的模擬信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和A/D后，進(jìn)入綜合診斷模塊30 ；綜合診斷模塊30根據(jù)橫向振動(dòng)信號(hào)判斷機(jī)車的橫向晃動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)縱向振動(dòng)信號(hào)判斷機(jī)車的縱向沖動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)二者結(jié)果對(duì)機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)估后，將診斷結(jié)果發(fā)送至車載顯示終端40顯示。八軸機(jī)車實(shí)施方案八軸機(jī)車由兩輛相同的四軸機(jī)車連接而成，每輛機(jī)車的設(shè)備安裝方案與單輛六軸機(jī)車的安裝方案相同，兩節(jié)機(jī)車之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，在每輛機(jī)車的顯示終端上都能看到另外一輛機(jī)車的監(jiān)測(cè)結(jié)果。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)車載監(jiān)測(cè)裝置，包括: 分別米集機(jī)車的橫向的和縱向的振動(dòng)信號(hào)的構(gòu)架傳感器和車體傳感器； 與所述車體傳感器和構(gòu)架傳感器相連并對(duì)所采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的信號(hào)調(diào)理模塊； 與所述信號(hào)調(diào)理模塊相連并對(duì)所述振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)采集模塊； 與所述信號(hào)采集模塊相連并對(duì)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理的預(yù)處理模塊；對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理和分析以評(píng)估機(jī)車的橫向晃動(dòng)和縱向沖動(dòng)狀態(tài)的綜合診斷模塊，所述綜合診斷模塊與所述預(yù)處理模塊相連； 車載顯示終端，與所述綜合診斷模塊相連并實(shí)時(shí)顯示機(jī)車的橫向晃動(dòng)和縱向沖動(dòng)監(jiān)測(cè)狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的車載監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述綜合診斷模塊是進(jìn)行時(shí)/頻域分析、特征分析和模式識(shí)別的綜合診斷模塊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的車載監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述車體傳感器和構(gòu)架傳感器為具有實(shí)時(shí)自檢功能的加速度傳感器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的車載監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述構(gòu)架傳感器安裝在機(jī)車的前轉(zhuǎn)向架和后轉(zhuǎn)向架上。
5.如權(quán)利要求1或2所述的車載監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述車體傳感器安裝在車體前端和車體后端上。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種機(jī)車橫向晃動(dòng)與縱向沖動(dòng)車載監(jiān)測(cè)裝置，包括分別采集機(jī)車的橫向和縱向振動(dòng)信號(hào)的構(gòu)架傳感器和車體傳感器；與所述車體傳感器和構(gòu)架傳感器相連并對(duì)所采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的信號(hào)調(diào)理模塊；與所述信號(hào)調(diào)理模塊相連并對(duì)所述振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)采集模塊；與所述信號(hào)采集模塊相連并對(duì)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理的預(yù)處理模塊；對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理和分析以評(píng)估機(jī)車的橫向晃動(dòng)和縱向沖動(dòng)的綜合診斷模塊，所述綜合診斷模塊與所述預(yù)處理模塊相連；車載顯示終端，與所述綜合診斷模塊相連并實(shí)時(shí)顯示機(jī)車的橫向晃動(dòng)和縱向沖動(dòng)監(jiān)測(cè)狀態(tài)。
文檔編號(hào)B60W40/10GK203032671SQ201320002760
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者張瑞芳, 申宇燕, 關(guān)曉曄, 苗勇 申請(qǐng)人:北京縱橫機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)公司, 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所