CN101526426B - 列车减振器动力学性能无线检测方法与装置 - Google Patents

列车减振器动力学性能无线检测方法与装置 Download PDF

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Abstract

一种列车减振器动力学性能无线测试装置，由传感器模块、GPS模块、数据采集模块、无线网络传输模块、数据处理与分析软件模块等组成；传感器模块包括加速度传感器、红外线温度传感器以及激光位移传感器；GPS模块与MCU之间通过RS-232串口进行数据通讯，用于获得列车的运行速度与位置信息，由此可确定列车减振器动力学性能指标是在什么速度、什么位置等工况下得到的；数据采集模块利用A/D转换芯片同时实现4路模拟信号的采集，包括两路加速度信号、一路温度信号和一路位移信号；无线网络传输模块是由zigbee网络构建，以实现减振器动力学性能检测无线数据传输与处理；数据处理与分析软件模块用于对减振器动力学性能指标试验数据的分析与处理。

Description

列车减振器动力学性能无线检测方法与装置
技术领域
本发明涉及电气检测领域，具体涉及一种列车减振器动力学性能无线检测方法与装置。
背景技术
减振器作为机车车辆走行机构的重要组成部件之一，其性能优劣直接影响到机车车辆运行的安全性和可靠性。因此，在机车车辆运行过程中，必须确保减振器能够保持可靠和稳定的性能。减振器动力学性能试验，是监测减振器在工作中的各个参数是否符合设计要求的试验，它通过测试及记录减振器装车运行在实际线路上的运动情况，以分析该减振器在这条线路上的主要振动频率、最大拉伸长度、最小压缩长度、温度、车轴和车架的垂向振动加速度等数据，最后进行采集数据分析，得到减振器阻尼特性，评价其特性是否符合标准。因此，研制高速列车减振器软硬件检测系统，具有十分重要的意义。
国内外目前的减振器试验系统主要是利用减振器试验台对减振器进行室内的研究性试验，即模拟实际工作条件，人为的制造激振源对减振器进行试验。目前我国铁路上大多数减振器制造和检修单位采用的试验系统是由青岛四方车辆研究所研制的J95型试验台。此类试验台测试系统由驱动装置和计算机测试系统两部分组成，具有强大的测试功能，能进行各种减振器的性能试验。但是这类试验台测试系统也有明显的不足：设备需要专门的工作环境以及严格的维护保养，因此不适合在一般基层单位使用，同时也不能进行实际线路上减振器的性能检测。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术中所存在的不足，提供一种新颖的在线减振器动力学性能测试的方法与试验装置，以便在实际线路上对减振器性能进行在线监控。
本发明所提供的列车减振器动力学性能无线测试装置，由传感器模块、GPS模块、数据采集模块、无线网络传输模块、数据处理与分析软件模块等组成；传感器模块包括加速度传感器、红外线温度传感器以及激光位移传感器；GPS模块与MCU之间通过RS-232串口进行数据通讯，用于获得列车的运行速度与位置信息，由此可确定列车减振器动力学性能指标是在什么速度、什么位置等工况下得到的；数据采集模块利用A/D转换芯片同时实现4路模拟信号的采集，包括两路加速度信号、一路温度信号和一路位移信号；无线网络传输模块是由Zigbee网络构建，以实现减振器动力学性能检测无线数据传输与处理；数据处理与分析软件模块用于对减振器动力学性能指标试验数据的分析与处理；
所述的数据采集与信号调理器和GPS模块被封装在一个铁盒中，固定在动车组走行部轴箱的旁边；
所述的两个垂向加速度传感器通过工装被固定在减震器的两端，一端靠近车轴，一端靠近车体。它们的位置可随着试验的需要而上下移动；
所述的激光位移传感器被固定在减振器靠近车架端的旁边，反射端靠车轴端；
所述的温度传感器被固定在减振器靠近车轴端的旁边。
所述装置中添加了GPS模块，能获得列车减振器动力学性能指标对应的工况。
该测试装置利用一个圆弧型和T型的传感器工装形式。
该测试装置使用了基于zigBee的无线传输模块进行采集系统的安装和控制。
本装置参照TB/T2360-93“铁道机车动力学性能检验鉴定方法及评定标准”以及GB5599-85“铁道技术标准能评定与试验规范”进行设计。主要由传感器模块、GPS模块、数据采集模块、无线网络传输模块、数据处理与分析软件模块等组成。传感器模块包括加速度传感器、红外线温度传感器以及激光位移传感器。GPS模块与MCU之间通过RS-232串口进行数据通讯，用于获得列车的运行速度与位置信息，由此可确定列车减振器动力学性能指标是在什么速度、什么位置等工况下得到的。数据采集模块利用A/D转换芯片同时实现4路模拟信号的采集，包括两路加速度信号、一路温度信号和一路位移信号。无线网络传输模块是由zigbee网络构建，以实现减振器动力学性能检测无线数据传输与处理。数据处理与分析软件模块用于对减振器动力学性能指标试验数据的分析与处理。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本装置的使用工况与现有的减振器试验台不同，不仅可以在专用的减振试验台上进行，即模拟实际工作条件，人为地制造振源对减振器进行试验，而且还可以在实际工况下进行试验。最大的优点在于可以在实际线路上对减振器性能进行评价。
2、本装置中加入了无线传输模块，利用该模块可以避免繁杂的布线，便于进行采集系统的安装和控制，特别适用于全封闭的高速动车组。
3、本装置采用不同的工装形式，可以检测到减振器不同位置的性能，这样大大提高了该装置对高速减震器综合性能的测试能力与装置的利用率。
4、本装置加入了GPS模块，用于测量列车的速度和位置，可以确定列车减振器动力学性能指标是在什么速度、什么位置等工况下的。
附图说明
图1是本发明列车减振器动力学性能无线测试装置的系统结构示意图
图2是本发明列车减振器动力学性能无线测试装置的系统安装示意图
图3是本发明列车减振器动力学性能无线测试装置的实例工作状态示意图
下面结合附图，对本发明作进一步描述。
具体实施方式
图1是本发明列车减振器动力学性能无线测试装置的系统结构示意图：主要由传感器模块、GPS模块、数据采集模块、无线网络传输模块、数据处理与分析软件模块等组成。传感器模块包括加速度传感器、红外线温度传感器以及激光位移传感器。GPS模块与MCU之间通过RS-232串口进行数据通讯，用于获得列车的运行速度与位置信息，由此可确定列车减振器动力学性能指标是在什么速度、什么位置等工况下得到的。数据采集模块利用A/D转换芯片同时实现4路模拟信号的采集，包括两路加速度信号、一路温度信号和一路位移信号。无线网络传输模块是由zigbee网络构建，以实现减振器动力学性能检测无线数据传输与处理。数据处理与分析软件模块用于对减振器动力学性能指标试验数据的分析与处理。
图2是本发明列车减振器动力学性能无线测试装置的系统安装示意图：两个垂向加速度传感器通过工装被固定在减震器的两端，一端靠近车轴B1，一端靠近车架B2，测试减振器上下端的振动加速度，它们的位置可随着试验的需要进行变化。激光位移传感器被固定在减振器靠近车架端的旁边，反射面固定在车轴一端，测试减振器的伸缩量。红外温度传感器被固定在减振器靠近车轴端的旁边，测试减振器的油温。数据采集与信号调理器和GPS模块被封装在一个铁盒中，固定在走行部的附近。
图3是本发明列车减振器动力学性能无线测试装置的实例工作状态示意图：加速度传感器的测试参数包括车轴端垂向加速度(减振器靠车轴端垂向振动加速度)以及车架端垂向加速度(减振器靠车架端垂向振动加速度)。减振器与车轴连接端垂向加速度传感器采用应变加速度传感器，其采样频率默认定为1KHz。红外线温度传感器的测试参数为减振器的表面温度，采样频率默认定为1Hz。激光位移传感器的测试参数为减振器的伸缩量。GPS测试参数为列车的速度与位置，其采样频率默认定在10Hz。
在zigBee网络处，需要将主控单元采集的数据传送给上位机(便携式仪器或手提电脑)。zigbee网络的构建中有一个路由节点和一个协调器节点，路由器负责处理和转发来自采集器的数据，将采集数据发往监控终端，协调器将路由器传递的数据读取上来然后通过USB向主机发送数据以此实现减振器动力学性能检测无线数据传输与处理。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员在所附权利要求的范围内不需要创造性的劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种列车减振器动力学性能无线测试装置，由传感器模块、GPS模块、数据采集模块、无线网络传输模块、数据处理与分析软件模块组成；传感器模块包括两个垂向加速度传感器、红外线温度传感器以及激光位移传感器；GPS模块与MCU之间通过RS-232串口进行数据通讯，用于获得列车的运行速度与位置信息，由此可确定列车减振器动力学性能指标是在什么速度、什么位置工况下得到的；数据采集模块利用A/D转换芯片同时实现4路模拟信号的采集，包括两路加速度信号、一路温度信号和一路位移信号；无线网络传输模块是由Zigbee网络构建，以实现减振器动力学性能检测无线数据传输与处理；数据处理与分析软件模块用于对减振器动力学性能指标试验数据的分析与处理；
其特征在于：
所述的数据采集模块和GPS模块被封装在一个铁盒中，固定在动车组走行部轴箱的旁边；
所述的两个垂向加速度传感器通过工装被固定在减震器的两端，一端靠近车轴，一端靠近车架，它们的位置可随着试验的需要而上下移动；
所述的激光位移传感器被固定在减振器靠近车架端的旁边，反射端靠车轴端；
所述的温度传感器被固定在减振器靠近车轴端的旁边，以测试减震器的油温。
2.根据权利要求1所述的列车减振器动力学性能无线测试装置，其特征在于所述装置中添加的GPS模块能获得列车减振器动力学性能指标对应的工况。
3.根据权利要求1所述的列车减振器动力学性能无线测试装置，其特征在于利用一个圆弧型和T型的传感器工装形式。
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