CN102706572A

CN102706572A - 列车轮对故障诊断与康复中心

Info

Publication number: CN102706572A
Application number: CN2012102086154A
Authority: CN
Inventors: 林建辉; 张兵; 陈刚; 韩贵海
Original assignee: BEIJING HAIDONGQING ELECTRICAL AND MECHANICAL EQUIPMENT CO LTD
Current assignee: BEIJING HAIDONGQING ELECTRICAL AND MECHANICAL EQUIPMENT CO LTD
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2012-10-03

Abstract

一种列车轮对故障诊断和康复中心，包括列轮对状态检测装置、激光踏面外形测量装置和故障诊断与康复中心。列轮对状态检测装置主要由振动传感器、调理器、数据采集器、数据处理分析软件等构成，通过列车轮对状态检测，完成列车轮对轴承状态、转向架稳定性、不平衡性和共振状态的特征提取，并将这些状态特征参数通过无线网发送到基地的故障诊断与康复中心。激光踏面外形测量装置应用成熟先进的激光轮对踏面外形仪测量轮对外形状态，及时预报轮对擦伤、扁疤、剥落、轮廓形状等特征参数，并将数据信号经过转换通过无线网发送到基地的故障诊断与康复中心。故障诊断与康复中心能实时地对轮对运行状态进行分析，及时预警可能出现的故障，智能地编制轮对镟修数控加工方案并通过无线网络传输给不落轮数控机床，进库后对轮对外形进行智能加工。

Description

列车轮对故障诊断与康复中心

技术领域

本发明涉及机械、仪器与测控领域，具体涉及一种列车轮对状态检测、故障诊断以及不落轮镟修技术等列车轮对诊断与康复中心的设计方案。

背景技术

由于受到经济因素的严格制约，对于制造企业和铁道部门，机车结构原件(包括列车轮对)的寿命是一个非常重要的问题。高速轮对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。在列车长期服役中，由于轮对材质、线路工况、牵引工况、天气条件、润滑条件等因素的差异，轮对常常出现擦伤、扁疤、剥落、偏心化等缺陷，轮对轴承、刹车盘和驱动装置的温度和磨损、轮对几何外形的变化也存在较大的差异。随着列车运行速度和重量提高，对运输安全要求越来越高，对重要部件(包括轮对)的服役性能的检测、状态分析和故障预警尤为重要。因此，运用先进的综合检测技术对列车轮对进行检测，建立智能的轮对故障诊断和康复中心，能节约大量运行成本，具有重要意义。

国内外对列车轮对状态检测，设计了不同的检测系统和设备。铁路系统广泛采用加速度计和应变仪对关键部位进行检测，采用轮对踏面外形测量仪器测量轮对磨耗。此类检测系统具有强大的测试功能，能准确监测列车轮对的状态并对关键部件进行故障诊断。但是此类系统并不能智能评估轮对缺陷、轮对镟修和轮对磨耗对列车性能的影响及其趋势，更不能根据各种影响因素智能地提供一套经济的轮对镟修加工方案。

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，设计了一种列车轮对故障诊断和康复中心，不仅能评估预测轮对轴承、驱动装置、刹车盘的运行状态，而且能分析轮对踏面磨耗并指导轮对镟修加工，确保列车的安全运行。本发明包括列车轮对状态检测装置、激光踏面外形测量装置和故障诊断与康复中心。

列车轮对状态检测装置。该装置主要由振动传感器、调理器、数据采集器、数据处理分析软件等构成，通过列车轮对状态检测，完成列车轮对轴承状态、转向架稳定性、不平衡性和共振状态的特征提取，并将这些状态特征参数通过无线网发送到基地的故障诊断与康复中心。

激光踏面外形测量装置。应用成熟先进的激光轮对踏面外形仪测量轮对外形状态，及时预报轮对擦伤、扁疤、剥落、轮廓形状等特征参数，并将数据信号经过转换通过无线网发送到基地的故障诊断与康复中心。

故障诊断与康复中心。故障诊断与康复中心能实时地对轮对加速度信号进行分析，评判轴承、轮对、转向架的运行状态，如轴承和转向架的特征频率、幅值，及时预警可能的故障。康复中心通过对激光式踏面外形测量仪的数据和动力学性能检测数据进行分析，智能地编制轮对镟修数控加工方案并通过无线网络传输给不落轮数控机床，以便列车进库后对轮对外形进行智能加工。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本系统实现了轮对的智能检测和缺陷修复。不仅能检测、诊断轮对相关装置的运行状态，而且实现了轮对缺陷、磨损的经济镟修方案的智能设计。

2、本系统最大的优点在于实现了轮对镟修方案编制的智能化。根据列车轮对状态检测数据和轮对外形的变化规律，智能地编制数控加工程序，实现了列车进库智能镟轮。

3、本系统中全部实现了测量数据无线传输，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。

附图说明

图1是本发明测试装置安装示意图

图2是本发明故障诊断与康复中心实例工作状态示意图

图3是本发明轮对镟修方案生成流程图

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步描述：

图1是本发明列车轮对检测系统安装示意图。列车轮对检测系统主要有传感器(8)、调理器、数据采集器、数据处理分析软件等构成，在列车进入故障诊断和康复中心后，通过加装在轴箱、转向架(4)、齿轮箱(座)(7)、电机外壳、抗蛇形减振器等部位的加速度以及紧固在定位转臂上的激光车轮外形测量仪(3)，检测轮对、构架等状态参数，完成列车轮对(5)轴承(2)状态、转向架(4)稳定性、不平衡性和共振状态的特征提取，并将这些状态特征参数通过无线网发送到基地的故障诊断与康复中心。

图2是本发明故障诊断与康复中心实例工作状态示意图。各种传感器和激光车轮外形测量仪的数据信号经过数据采集分析系统通过无线发送到基地的故障诊断与康复中心。故障诊断系统对轮对的轴承、构架、驱动装置的测量信号进行分析，判断其是否存在故障，并将诊断结果通过无线网络发送给轮对的零件库房，如存在零件故障，则提示故障的零件编号和位置，以便进行检验和更换。康复中心通过对车轮外形数据分析提取扁疤、擦伤等异常信息，计算轮对踏面等效锥度、踏面/轮缘磨耗率、接触角度变化情况。通过对列车动力学性能进行分析得到轮对、转向架、车体等关键部位振动最大值、有效值、频率成分及其幅值等关键参数的动力学性能变化规律。综合得到车轮外形变化的影响因素，预测未来的变化情况，建立轮对磨耗长期演变模型，确定经济的轮对镟修方案，并将方案通过无线网络自动发送数控加工机床，机床根据指令自动完成轮对镟修。从而实现了列车轮对服役性能的智能康复。

图3是是本发明轮对镟修方案生成流程图。数据信息处理模块主要是对列车轮对磨耗测量数据和列车动力学性能进行分析。通过对车轮外形数据分析提取扁疤、擦伤等异常信息；计算轮对踏面等效锥度、踏面/轮缘磨耗率、接触角度变化情况。通过对列车动力学性能进行分析得到轮对、转向架、车体等关键部位振动最大值、有效值、频率成分及其幅值等关键参数的动力学性能变化规律。综合得到车轮外形变化的影响因素，预测未来的变化情况，建立轮对磨耗长期演变模型，确定合理的数控加工方案。工艺分析模块主要是对车轮信息进行分析、生成刀具参数和生成加工工艺参数。数控代码生成模块主要负责生成加工轮对的数控操作代码。

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

1.设计了一种列车轮对故障诊断和康复中心，不仅能评估预测轮对轴承、驱动装置、刹车盘的运行状态，而且能分析轮对踏面磨耗并指导轮对镟修加工，确保列车的安全运行。本发明包括列车轮对状态检测装置、激光踏面外形测量装置和故障诊断与康复中心。列车轮对状态检测装置主要由振动传感器、调理器、数据采集器、数据处理分析软件等构成，通过列车轮对状态检测，完成列车轮对轴承状态、转向架稳定性、不平衡性和共振状态的特征提取，并将这些状态特征参数通过无线网发送到基地的故障诊断与康复中心；激光踏面外形测量装置应用成熟先进的激光轮对踏面外形仪测量轮对外形状态，及时预报轮对擦伤、扁疤、剥落、轮廓形状等特征参数，并将数据信号经过转换通过无线网发送到基地的故障诊断与康复中心；故障诊断与康复中心能实时地对轮对加速度信号进行分析，评判轴承、轮对、转向架的运行状态，如轴承和转向架的特征频率、幅值，及时预警可能的故障。康复中心通过对激光式踏面外形测量仪的数据和动力学性能检测数据进行分析，智能地编制轮对镟修数控加工方案并通过无线网络传输给不落轮数控机床，以便列车进库后对轮对外形进行智能加工。

所述的加速度传感器安装在轴箱外壳、转向架构架、齿轮箱(座)、制动夹钳座、电机外壳。

所述的激光车轮外形测量仪被固定在轴箱定位转臂上。

2.根据权利要求1所述的动力学性能和轮对踏面外形测试装置，其特征在于能测量踏面外形，及时发现车轮擦伤、剥落等问题，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。

3.根据权利要求1所述的列车故障诊断与康复中心，其特征在于该中心不仅通过无线网络与列车通讯，而且能将轮对故障诊断结果和镟修加工方案传输给列车库，库里对故障零件进行更换准备；不落轮数控机床根据康复中心指令自动决定是否加工轮对。