CN103995284A - 高速动车组列车裙板松动检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高速动车组列车裙板松动检测方法及装置，所述检测方法包括检查时通过激振装置对所述裙板进行振动测试，以获取裙板的振动频谱、振动有效值和振动频率，然后将上述数值分别与对未出厂时列车进行检测获得基准值进行比对，分析比对结果以判断裙板是否发生松动。本发明提供的检测方法及装置，检修时需要人工操作的仅是开启激振装置对裙板施加振动力，另外移动测振装置测取几组振动数据即可，其余工作均由处理装置自动完成，相比现有技术中的人工肉眼观察裙板锁并判断是否松动，降低了检测时间，提高了检测效率。

Description

高速动车组列车裙板松动检测方法及装置

技术领域

本发明涉及检测技术，尤其涉及一种高速动车组列车裙板松动检测方法及装置。

背景技术

列车机械系统的安全是列车运行安全的重要保障，其中，列车裙板的安全是列车机械系统安全的重要组成部分。现有技术中，列车的裙板一般预设有两个裙板锁，裙板与设备舱底板纵梁之间用折页装置连接，车体边梁预设有裙板支架，支架预设裙板锁孔。裙板装配时，将裙板先从下方挂在折页接口上，再向上旋转到裙板支架位置后，再紧固裙板的锁紧螺栓。

列车运行过程的振动容易造成锁紧螺栓的松动，导致裙板有可能从列车底板上掉落，从而给列车运行造成潜在的安全隐患。为了保证列车的运行安全，相关部门每天在列车入库后安排专门人员对所有裙板的锁紧螺栓逐一检查，检查方法为肉眼观察，发现松动后及时拧紧。

现有技术的不足之处在于，在进行裙板松动检测时，由于裙板锁位置容易受到外部灰尘、雨雪和杂物的影响，有时候防松标记不好辨识，而且裙板数量众多，因此，无法准确获知裙板松动情况，并且检查耗时较长，效率不高。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种高速动车组列车裙板松动检测方法及装置，以解决现有技术中裙板松动检查耗时过长，效率过低的问题。

本发明提供的一种高速动车组列车裙板松动检测方法，包括：

通过激振装置对列车车体进行激振，使用测振装置获取所述裙板上至少三个测点的振动频谱和振动有效值；

若各测点的振动有效值的平均值小于第一振动有效值，则确定裙板未松动，若各测点的振动有效值的平均值大于等于第一振动有效值，则将大于第一振动有效值的测点的振动频谱与第一振动频谱进行比对；

若所述比对的结果没有出现异常尖峰且无低频频率增加，则确定所述裙板未松动，若所述比对的结果出现异常尖峰或低频频率增加，则根据各测点的振动传递函数以及裙板的外形结构获取裙板的整体模态；

若所述整体模态振动频率与第一振动频率的差值大于等于预设值，则确定裙板松动，若所述整体模态振动频率与第一振动频率的差值小于预设值，则确定所述裙板未松动；

其中，所述第一振动频谱、第一振动有效值和第一振动频率为使用所述激振装置对出厂前列车上处于锁紧状态的所述裙板进行振动测试，使用所述测振装置获取的初始振动数据；所述低频频率为低于所述第一振动频谱中最小振动频率的频率。

上述的检测方法，所述若各测点的振动有效值的平均值小于第一振动有效值，则确定裙板未松动，包括：

若各测点的振动有效值的平均值小于第一振动有效值，则将所述振动有效值与对应的历史趋势线进行比对，若所述振动有效值偏离对应的历史趋势线未超过预设程度，则确定所述裙板未松动；

所述方法，还包括：

若所述振动有效值偏离对应的历史趋势线超过预设程度，则确定所述裙板发生松动。

上述的检测方法，若所述比对的结果没有出现异常尖峰且无低频频率增加，则确定所述裙板未松动，包括：

若所述振动频谱无异常尖峰、无低频振动增加，则将所述振动频谱与对应的历史趋势线进行比对，若所述振动频谱频率峰值偏离对应的历史趋势线未超过预设程度，则确定所述裙板未松动；

所述方法，还包括：

若所述测点振动频率峰值偏离对应的历史趋势线超过预设程度，则确定所述裙板发生松动。

上述的检测方法，所述若所述整体模态振动频率与第一振动频率的差值小于预设值，则确定所述裙板未松动，包括：

若所述整体模态振动频率与第一振动频率的差值小于等于预设值，则将所述整体模态振动频率与对应的历史趋势线进行比对，若所述整体模态振动频率偏离对应的历史趋势线未超过预设程度，则确定所述裙板未松动；

所述方法，还包括：

若所述整体模态振动频率偏离对应的历史趋势线超过预设程度，则确定所述裙板发生松动。

上述的方法，在测量得到振动频谱、振动有效值以及整体模态振动频率之后，还包括：

存储测量得到振动频谱、振动有效值以及整体模态振动频率；

采用测量得到历史振动频谱、历史振动有效值以及历史整体模态振动频率，得到对应的历史趋势线。

上述的方法，所述振动有效值为下列数值中的任意一种：

振动速度有效值、振动加速度有效值和振动位移有效值。

上述的检测方法，所述根据各测点的振动频谱以及裙板的外形结构获取裙板的整体模态振动频率，包括：

根据至少三个不在同一直线上的测点的振动频谱和预存的裙板的外形结构获取裙板的整体模态振动形态，再根据所述整体模态振动形态获取整体模态振动频率。

一种列车裙板松动检测装置，包括：

激振装置，用以对列车车体施加振动力使列车裙板发生振动；

测振装置，用以获取振动状态下裙板上测点的振动数据；

处理装置，用以从各测点的振动数据中计算出各测点的振动有效值、振动频谱和裙板的整体模态振动频率，并将所述振动有效值、振动频谱以及整体模态振动频率与历史检测数据进行比对；

存储装置，用以存储所述测振装置获取的所述裙板的振动数据。

上述的检测装置，所述处理装置还用于将所述振动频谱、振动有效值以及整体模态振动频率与对应的历史趋势线进行比对。

上述的检测装置，所述处理装置还用于对历史振动频谱、历史振动有效值以及历史整体模态振动频率进行处理，以得到对应的历史趋势线。

本发明提供的检测方法及装置，预先检测新车裙板以获取基准振动数据，检修时对裙板进行激振以获取实时的振动数据，通过对两个数据进行比对以判断裙板是否发生松动。检修时需要人工操作的仅是开启激振装置对裙板施加振动力，另外移动测振装置测取几组振动数据即可，其余工作均由处理装置自动完成，相比现有技术中的人工肉眼去观察防松标记并判断是否松动，降低了检测时间，提高了检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一所提供检测方法的流程图；

图2为本发明实施例二所提供检测方法的流程图；

图3为本发明实施例三所提供检测装置的结构框图。

具体实施方式

本发明对同一裙板在锁紧状态和待检测状态分别施加同一振动力并获取振动数据，对两组数据进行比对以判断待检测状态的裙板是否发生松动。

实施例一

图1为本发明实施例一所提供检测方法的流程图；本实施例提供的一种高速动车组列车裙板松动检测方法，包括：

步骤101、通过激振装置对列车车体进行激振，使用测振装置获取所述裙板上至少三个测点的振动频谱和振动有效值；

上述步骤101中，激振装置的作用是对裙板施加振动力以使其发生振动，激振装置可以直接对裙板施加振动力，由于裙板位于车体侧部，操作激振装置直接对裙板施加振动力较为不便，优选间接对裙板施加振动力，例如对列车车体底架的边梁施加振动力，依靠底架将该振动力传递给裙板。此时操作较为方便。

本实施例中，为取得作为后续数据对比步骤的基准数据，在本步骤之前，还包括使用所述激振装置对出厂前列车上处于锁紧状态的裙板进行振动测试，使用测振装置获取裙板的第一振动频谱、第一振动有效值和第一振动频率。

出厂前列车指的是整备状态下可以直接使用但尚未投入使用的车辆。此时裙板的第一振动频谱、第一振动有效值和第一振动频率作为列车振动频谱、振动有效值和振动频率的基准振动数据。

另外，现有技术中的测振装置如激光测振仪可直接获取被测设备的振动频谱、振动有效值和整体模态振动频率，因此，如何获取上述参数在本实施例以及后续实施例中均不赘述。

步骤102、若各测点的振动有效值的平均值小于第一振动有效值，则确定裙板未松动，若各测点的振动有效值的平均值大于等于第一振动有效值，则将大于第一振动有效值的测点的振动频谱与第一振动频谱进行比对。

上述步骤102中，对获取的各个测点的振动有效值求取平均值，当该值大于等于前述步骤101中获取的作为基准的第一振动有效值时，则判断裙板有可能发生了松动，进入下一步判断，否则判断裙板没有发生松动，检测结束。

上述振动有效值可以是振动速度有效值、振动加速度有效值和振动位移有效值，仅需保证与相比较的基准值是同一类型即可。

步骤103、若所述比对的结果没有出现异常尖峰且无低频频率增加，则确定所述裙板未松动，若所述比对的结果出现异常尖峰或低频频率增加，则根据各测点的振动传递函数以及裙板的外形结构获取裙板的整体模态。

上述步骤103中，在步骤102判断裙板有可能发生松动后，本步骤进行进一步判断，选取振动有效值最大的测点的振动频谱，将其与第一频谱进行对比，若低频振动增加(即低于所述第一振动频谱中最小振动频率的频率峰值显著增大)、或异常尖峰出现，则判断裙板有可能发生了松动，进入下一步判断，否则判断裙板没有发生松动，检测结束。

使用计算机进行频谱分析是现有技术，仅需设定相关的参数计算机即可自动判断出异常尖峰和低频振动，在此不赘述。

本步骤中，对根据各测点的传递函数以及裙板的外形结构获取裙板的整体模态振动频率的具体展开如下：对于处于振动状态的特定裙板，确定其任何三个位置确定的不在同一直线上的点，即可确定该裙板的唯一位置，这里位置确定指的是该点在裙板上的相对位置确定。例如假设裙板的底面为长方形，确定该长方形的三个顶点，即可确定裙板底面的唯一位置，进而可以确定该裙板的唯一位置。基于此，在获取裙板上位置确定的不在同一直线上的三个测点的传递函数后，就可知道这三个点任一瞬间的位置，结合这三个点的位置，根据前述理论，即可确定裙板这个瞬间的唯一位置，通过该方法，可以计算出裙板任一瞬间的位置。拟合裙板某一时间段内众多瞬间的位置可以得出裙板在该时间段内的连续振动状态，获取裙板的振动状态后，即可获取其整体模态振动频率。

步骤104、若所述整体模态振动频率与第一振动频率的差值大于等于预设值，则确定裙板松动，若所述整体模态振动频率与第一振动频率的差值小于预设值，则确定所述裙板未松动。

上述步骤104中，在步骤103判断裙板有可能发生松动后，本步骤进行进一步判断，将整体模态振动频率与第一振动频率进行对比，若其差值大于预设值，则判定裙板松动，否则判断裙板没有发生松动，检测结束。

需要说明的是，本步骤中需要在处理装置中预存裙板的外形轮廓图，在前述步骤101中，已经获取了三个测点的振动频谱，如果前述三个测点不在同一直线上，且在裙板上的位置确定，那么本步骤中可以直接使用前述数据。但是，如果前述步骤101中三个点是任意选取的，那么此时需要重新获取振动数据。

本实施例提供的检测方法，预先检测新车裙板以获取基准振动数据，检修时对裙板进行振动以获取实时的振动数据，通过对两个数据进行比对以判断裙板是否发生松动。检修时需要人工操作的仅是开启激振装置对裙板施加振动力，另外移动测振装置测取几组振动数据即可，其余工作均由处理装置自动完成，相比现有技术中的人工肉眼去观察车底的螺栓并判断是否松动，降低了检测时间，提高了检测效率。

实施例二

图2为本发明实施例二所提供检测方法的流程图；如图2所示，本实施例提供的检测方法，用于对实施例一的技术方案进行详细说明：

201、通过激振装置对列车裙板进行振动测试，使用测振装置获取裙板上至少三个测点的振动频谱和振动有效值。振动数据的获取与步骤101相同，此不赘述。

202、若各测点的振动有效值的平均值大于等于第一振动有效值，则进入步骤203，将振动有效值最大的测点的振动频谱与第一振动频谱进行比对，若各测点的振动有效值的平均值小于第一振动有效值，则进入步骤205。振动频谱的比对与步骤102相同，此不赘述。

203、若振动频谱与第一振动频谱的比对结果出现异常尖峰，或低频振动增加，则进入步骤204，根据各测点的传递函数以及裙板的外形结构获取裙板的整体模态振动频率，若振动频谱与第一振动频谱的比对结果未出现异常尖峰，且平均振动频率大于等于第一振动频率，则进入步骤205。异常尖峰的检查和振动频率的比对与步骤103相同，此不赘述。

204、若整体模态振动频率与第一振动频率的差值大于预设值，则确定裙板松动，若整体模态振动频率与第一振动频率的差值小于等于预设值，则进入步骤205。整体模态振动频率的比对与步骤104相同，此不赘述。

205、当前述步骤202中各测点的振动有效值的平均值小于第一振动有效值，或者步骤203中振动频谱与第一振动频谱的比对结果未出现异常尖峰，且低频振动未增加，亦或步骤204中整体模态振动频率与第一振动频率的差值小于等于预设值，则进入本步骤对上述参数进行趋势线比对。

具体的，对上述三个参数振动有效值、振动频谱或整体模态振动频率的历史检测数值进行处理以得到历史趋势线，然后将通过本次检测得到的振动有效值、振动频谱峰值和低频频率或整体模态振动频率与对应的历史趋势线进行比对，若上述数值偏离对应的历史趋势线超过预设程度，则确定所述裙板发生松动。若上述数值未偏离对应的历史趋势线超过预设程度，则确定所述裙板未松动。

本实施例中，对是否偏离趋势线的判断为主动判断，确定上述参数偏离对应的历史趋势线的幅度超过预设程度后判断裙板松动，该预设程度的数值可根据实际检测的经验确定。

本实施例中，列车经过长期运行后，列车的各个部件包括裙板会发生折旧、腐蚀、机械性能下降等情况，这些情况全部或部分会影响裙板的振动数据，由于这些变化是渐变的、递进的、有规律的，因此其对振动数据的影响也是渐变的、递进的、有规律的。因此，此时的裙板即使在锁紧状态下，其振动数据与新车的数据也不会相同。基于此，有必要对这种趋势进行判断和分析，本实施例提供的检测方法，通过增加趋势研判功能，在列车因长期运行导致裙板振动数据发生变化的情况下对裙板锁是否松动进行判断。

实施例三

图3为本发明实施例三所提供检测装置的结构框图。如图3所示，本实施例提供的列车裙板松动检测装置，包括激振装置1，用以对裙板5施加振动力使其发生振动；测振装置2，用以获取振动状态下裙板5上测点的振动频谱；处理装置3，用以从各测点的振动频谱中计算出各测点的振动有效值、平均振动频率和裙板5的整体模态振动频率，并将所述振动有效值、平均振动频率以及整体模态振动频率与历史检测数据进行比对；存储装置4，用以存储所述测振装置2获取的所述裙板5的振动数据，如第一振动频谱、第一振动有效值和第一振动频率。

本实施例中，激振装置1可以为激振器，测振装置2可以是测振仪，上述装置也可以选用其它的现有激振装置和测振装置，仅需保证在本实施例的整个使用过程中，使用的是同一型号的上述装置即可。为了便于进行分析，激振装置1还可以包括信号发生器和功率放大器，利用信号发生器获取规律的驱动波形，如正弦波，经功率放大器放大后供激振器使用。处理装置4优选微处理器，另外，由于现有技术中的激光测振仪能够从目标设备的振动频率中自动获取振动有效值和振动频率，因此本实施例中的处理装置有可能部分或全部集成于测振装置2中，并非必须为完全独立的微处理器。

本实施例提供的激振装置1分别在列车出厂前和列车检修时每次检查时对列车的裙板5施加振动力使其发生振动。测振装置2则在裙板5发生振动时测取其各项振动数据。处理装置3对各项数据进行分析以判断裙板5是否发生松动，具体判断过程和原则见实施例一和实施例二。存储装置4还可用于存储上述处理过程中获得的数据。

本实施例提供的检测装置，预先检测新车裙板以获取基准振动数据，检修时对裙板进行振动以获取实时的振动数据，通过对两个数据进行比对以判断裙板是否发生松动。检修时需要人工操作的仅是开启激振装置对裙板施加振动力，另外移动测振装置测取几组振动数据即可，其余工作均由处理装置自动完成，相比现有技术中的人工肉眼去观察防松标记并判断是否松动，降低了检测时间，提高了检测效率。

很显然的，除列车裙板外，若列车上其它部件，或机械领域众多通过螺栓、螺丝或螺钉固定的其它部件需要进行松动检测，本发明提供的检测方法和检测装置同样适用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高速动车组列车裙板松动检测方法，其特征在于，包括：

通过激振装置对列车车体进行激振，使用测振装置获取所述裙板上至少三个测点的振动频谱和振动有效值；

若各测点的振动有效值的平均值小于第一振动有效值，则确定裙板未松动，若各测点的振动有效值的平均值大于等于第一振动有效值，则将大于第一振动有效值的测点的振动频谱与第一振动频谱进行比对；

若所述比对的结果没有出现异常尖峰且无低频频率增加，则确定所述裙板未松动，若所述比对的结果出现异常尖峰或低频频率增加，则根据各测点的振动传递函数以及裙板的外形结构获取裙板的整体模态；

若所述整体模态振动频率与第一振动频率的差值大于等于预设值，则确定裙板松动，若所述整体模态振动频率与第一振动频率的差值小于预设值，则确定所述裙板未松动；

其中，所述第一振动频谱、第一振动有效值和第一振动频率为使用所述激振装置对出厂前列车上处于锁紧状态的所述裙板进行振动测试，使用所述测振装置获取的初始振动数据；所述低频频率为低于所述第一振动频谱中最小振动频率的频率。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述若各测点的振动有效值的平均值小于第一振动有效值，则确定裙板未松动，包括：

若各测点的振动有效值的平均值小于第一振动有效值，则将所述振动有效值与对应的历史趋势线进行比对，若所述振动有效值偏离对应的历史趋势线未超过预设程度，则确定所述裙板未松动；

所述方法，还包括：

若所述振动有效值偏离对应的历史趋势线超过预设程度，则确定所述裙板发生松动。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，若所述比对的结果没有出现异常尖峰且无低频频率增加，则确定所述裙板未松动，包括：

若所述振动频谱无异常尖峰、无低频振动增加，则将所述振动频谱与对应的历史趋势线进行比对，若所述振动频谱频率峰值偏离对应的历史趋势线未超过预设程度，则确定所述裙板未松动；

所述方法，还包括：

若所述测点振动频率峰值偏离对应的历史趋势线超过预设程度，则确定所述裙板发生松动。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述若所述整体模态振动频率与第一振动频率的差值小于预设值，则确定所述裙板未松动，包括：

若所述整体模态振动频率与第一振动频率的差值小于等于预设值，则将所述整体模态振动频率与对应的历史趋势线进行比对，若所述整体模态振动频率偏离对应的历史趋势线未超过预设程度，则确定所述裙板未松动；

所述方法，还包括：

若所述整体模态振动频率偏离对应的历史趋势线超过预设程度，则确定所述裙板发生松动。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的方法，其特征在于，在测量得到振动频谱、振动有效值以及整体模态振动频率之后，还包括：

存储测量得到振动频谱、振动有效值以及整体模态振动频率；

采用测量得到历史振动频谱、历史振动有效值以及历史整体模态振动频率，得到对应的历史趋势线。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述振动有效值为下列数值中的任意一种：

振动速度有效值、振动加速度有效值和振动位移有效值。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述根据各测点的振动频谱以及裙板的外形结构获取裙板的整体模态振动频率，包括：

根据至少三个不在同一直线上的测点的振动频谱和预存的裙板的外形结构获取裙板的整体模态振动形态，再根据所述整体模态振动形态获取整体模态振动频率。

8.一种列车裙板松动检测装置，其特征在于，包括：

激振装置，用以对列车车体施加振动力使列车裙板发生振动；

测振装置，用以获取振动状态下裙板上测点的振动数据；

处理装置，用以从各测点的振动数据中计算出各测点的振动有效值、振动频谱和裙板的整体模态振动频率，并将所述振动有效值、振动频谱以及整体模态振动频率与历史检测数据进行比对；

存储装置，用以存储所述测振装置获取的所述裙板的振动数据。

9.根据权利要求8中所述的检测装置，其特征在于，

所述处理装置还用于将所述振动频谱、振动有效值以及整体模态振动频率与对应的历史趋势线进行比对。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，

所述处理装置还用于对历史振动频谱、历史振动有效值以及历史整体模态振动频率进行处理，以得到对应的历史趋势线。