CN102706504A - 高速列车受电弓的螺栓松动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种对高速列车运行状态下受电弓螺栓松动检测装置。由传感器模块、数据采集存储模块、无线网络传输模块、数据处理模块等组成。传感器模块为电容式角位移传感器，为适应受电弓下螺栓的动态监测而独立设计；数据采集存储模块利用A/D转换芯片实现对多个接入信号的采集，对数据进行实时存储后发送给后端的无线网络传输模块；无线网络传输模块是由Zigbee网络构建，以实现对角位移检测数据的有车外放送到车内的无线传输；数据处理模块用于对螺栓松动角位移指标试验数据的分析与处理，对接收的数据通过与内置的标准数据进行比较分析，给予螺栓松动的状态显示。
Description
技术领域
本发明涉及机械检测领域，具体涉及一种高速列车的受电弓的螺栓松动检测方法与装置。
背景技术
受电弓作电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。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，必须确保受电弓能够保持可靠和稳定的性能。受电弓螺栓松动试验，是监测受电弓在工作中的螺栓预紧力是否符合安全要求的试验，它通过测试及记录受电弓螺栓装车运行在实际线路上的运动情况，以分析该螺栓在这条线路上的螺栓预紧力的数据，最后进行采集数据分析，得到受电弓螺栓预紧力变化的特性，评价其特性是否符合安全标准。因此，研制高速列车受电弓螺栓松动检测系统，具有十分重要的意义。
国内外目前的受电弓螺栓松动检测测试基本处于一个空白。目前我国铁路上大多采用定期检修。但是定期检修并不能满足高速列车安全运营化的要求：定期检修需要车辆入库检测，没有专业的检测设备，同时也不能进行实际线路上螺栓松动的性能检测。
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，提供一种新颖的受电弓螺栓松动检测的方法与试验装置，以便在实际线路上对螺栓预紧力进行在线监控。
本发明是一种对高速列车运行状态下受电弓螺栓松动检测装置。由传感器模块、数据采集存储模块、无线网络传输模块、数据处理模块等组成。传感器模块为电容式角位移传感器，为适应受电弓下螺栓的动态监测而独立设计；数据采集存储模块利用A/D转换芯片实现对多个接入信号的采集，对数据进行实时存储后发送给后端的无线网络传输模块；无线网络传输模块是由Zigbee网络构建，以实现对角位移检测数据的有车外放送到车内的无线传输；数据处理模块用于对螺栓松动角位移指标试验数据的分析与处理，对接收的数据通过与内置的标准数据进行比较分析，给予螺栓松动的状态显示。
所述的数据采集存储模块与无线网络传输模块前端被封装在一个铁盒中，固定在所测受电弓下方；
所述的传感器采用内外双环壁电容面积变化的独立自主设计，传感器为本发明专门制定样式；
该测试装置利用内外双环结构的传感器工装形式，并且适用不同标准的螺栓型号。
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、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。由传感器模块、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；传感器模块包括电容式角位移传感器；数据采集模块利用A/D转换芯片实现单个受电弓多个螺栓的松动检测；无线网络传输模块是由Zigbee网络构建，以实现角位移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螺栓松动角位移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、本发明采用间接采集法，通过测量螺栓角位移的变化实现对螺栓预应力的检测，采用新型外形设计，避免对构件施加其他外力。传感器采用创新型设计，方便安装检测。
2、本发明中采用了无线传输模块，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、本发明采用不同的工装形式，可以检测规格不同螺栓的性能，这样大大提高了该装置对螺栓的测试能力与装置的利用率。
4、本发明采用的数据分析处理方法与评价标准为高速动车螺栓专门设计，进行了大量实验室比较与现场测试得出，具有独立自主性。
附图说明
图1是本发明高速列车的受电弓螺栓松动检测性能无线测试装置的系统结构示意图
图2是本发明电容式角位移传感器安装示意图
图3是本发明高速列车的受电弓螺栓松动检测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是本发明高速列车的受电弓螺栓松动检测性能无线测试装置的系统结构示意图：主要由传感器模块、数据采集存储模块、无线网络传输模块、数据处理与分析软件模块等组成。传感器模块为被发明专门设计的电容式角位移传感器，具有较强的抗高频干扰性。数据采集采集模块利用A/D转换芯片同时实现多路模拟信号的采集，并对数据进行实时存储。无线网络传输模块是由Zigbee网络构建，以实现螺栓松动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受电弓螺栓松动检测数据的分析与处理，并通过与数据库数据比较，给予最终螺栓预紧力变化大小。
图2是本发明高速列车的受电弓螺栓松动检测的系统安装示意图：如图示中三部分分别为：电容式角位移传感器、螺栓套筒和被测螺栓，电容式角位移传感器分内外环两部分，内 环部分与螺栓套筒连接，外环部分固定在螺栓外的构件上，内环随被测螺栓运动；螺栓套筒为满足对不同规格螺栓的测试；螺栓施加预紧力后依次安装套筒和电容式角位移传感器。数据采集存储模块与无线发送模块被封装在一个铁盒中，固定在被测受电弓螺栓下方。
图3是本发明高速列车的受电弓螺栓松动检测装置的实例工作状态示意图：电容式角位移传感器用于测量螺栓松动的角位移变化情况，采集数据发送到采集盒，进行A\D转换发送到处理器，处理器对数据进行分类储存并通过Zigbee无线传输，将数据发送到车内上位机(PC)接受，上位机通过对接收数据进行分析处理后，与数据库中数据比较，最后计算给出螺栓松动预紧力的变化大小从而对所测螺栓松动情况进行评价。
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 (5)
1.本发明是一种对高速列车运行状态下受电弓螺栓松动检测装置。由传感器模块、数据采集存储模块、无线网络传输模块、数据处理模块等组成。传感器模块为电容式角位移传感器，为适应受电弓下螺栓的动态监测而独立设计；数据采集存储模块利用A/D转换芯片实现对多个接入信号的采集，对数据进行实时存储后发送给后端的无线网络传输模块；无线网络传输模块是由Zigbee网络构建，以实现对角位移检测数据的有车外放送到车内的无线传输；数据处理模块用于对螺栓松动角位移指标试验数据的分析与处理，对接收的数据通过与内置的标准数据进行比较分析，给予螺栓松动的状态显示。
所述的数据采集存储模块与无线网络传输模块前端被封装在一个铁盒中，固定在所测受电弓下方；
所述的传感器采用内外双环壁电容面积变化的独立自主设计，传感器为本发明专门制定样式；
所述试装置利用内外双环结构的传感器工装形式，并且适用不同标准的螺栓型号。
所述试装置使用了基于Zigbee的无线传输模块进行采集系统的安装和控制。
所述数据处理软件可以判定螺栓预警力变化情况并给予安全性评定。
2.根据权利要求1所述的高速列车和受电弓的螺栓松动检测装置，其特征在于所述装置设计了一款适用高速列车受电弓螺栓的传感器，在动态情况下检测螺栓的工况。
3.根据权利要求1所述的高速列车和受电弓的螺栓松动检测装置，其特征在于利用内外双环结构的传感器工装形式，并且适用不同标准的螺栓型号。
4.根据权利要求1所述的高速列车和受电弓的螺栓松动检测装置，其特征在于使用了基于Zigbee的无线传输模块进行采集系统的安装和控制。
5.根据权利要求1所属高速列车和受电弓的螺栓松动检测装置，其特征处理软件、分析方法与评价标准为自主研制编写设计。
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