CN105115741A - 减速顶故障判定方法及用于该判定方法的装置 - Google Patents

Abstract

一种减速顶故障判定方法，在减速顶底部安装压力传感器，通过压力传感器采集压力信号并根据该压力信号绘制压力-时间曲线图，查看周期内的压力值波峰数，根据波峰数判定减速顶是否正常。用于上述方法的装置，包括减速顶本体、压力传感器上；减速顶内设有用于处理与采集压力信号的信号处理与采集模块，信号处理与采集模块与压力传感器通过信号线连接，信号处理与采集模块将数据送至终端服务器进行计算判断。本发明在进行故障判定时，对于压力传感器的精度要求很低、大大降低了成本。

Description

减速顶故障判定方法及用于该判定方法的装置

技术领域

本发明涉及一种铁道用减速顶故障判定方法及其装置。

背景技术

现有减速顶的检测，成熟的技术，是在实验室，是通过计算减速顶的做功值和最大压力值来评定减速顶的工作状态的。减速顶的做功值是与速度相关的，最大压力值也是与速度相关的。不同的速度，做功和压力值差别很大。具体实现是通过模拟车轮压过减速顶的场景，设定特定速度，通过，压力传感器，位移传感器，速度传感器测量出压力曲线，位移曲线，和速度值，通过压力曲线和位移曲线的积分计算出减速顶的做功值，在与指定速度下的做功值进行比较，来判定减速顶的状态。这种方法不适用于在线监测，原因如下：1.现场火车的速度不是恒定的，在0~20公里的范围内变化的。2.使用的传感器多，成本太高。3.判定需要的数值精度高，压力传感器等传感器每年需要校准，成本高，可实施性差。

发明内容

为了克服现有减速顶故障判定方法的上述不足，本发明提供一种减速顶故障判定方法，并提供用于该判定方法的装置，只需要压力曲线就可以判定减速顶的工作状态，并且对压力传感器的精度要求很低，无需校准。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种减速顶故障判定方法，在减速顶底部安装压力传感器，通过压力传感器采集压力信号，压力传感器采集到的压力信号转换成数字信号后，根据该压力数字信号绘制以压力值为纵坐标、以时间为横坐标的压力-时间曲线图，由压力-时间曲线图获得压力从零上升再下降至零这一周期内的压力-时间曲线，查看在这一周期内的压力值波峰数，根据波峰数判定减速顶是否正常。

减速顶若不存在故障，则减速顶的油缸具有良好的回复性，因此会出现若干个压力值波峰；或减速顶存在故障，则减速顶的油缸的回复性出现问题，其压力值波峰就会减少，对于常规的TDW-901型减速顶来说，压力值波峰数小于5时即可认定为故障，当然这是比较高的要求，事实上对于TDW-901型减速顶来说，波峰数为3个或4个其还能起到减速作用，但是其减速作用已经弱化。而对于其他型号的减速顶来说，可能波峰数小于6时即可认定为故障，或者波峰数小于3时即可认定为故障。因此上述方法虽然以波峰数作为判定减速顶是否故障的标准，但是具体几个波峰数以下判定为故障也是灵活机动的。

优选的在判定减速顶是否正常之前，首先计算火车车轮速度，火车车轮速度v=/T，其中D为火车车轮的直径，H为减速顶的高度，由最后一个波峰回落为压力为零的一端曲线为末程曲线，由最后一个波峰开始至末程曲线3/5处所对应的时间即为T；若火车车轮速度在正常范围内，则再进行减速顶是否故障的判定；或若火车车轮速度不在正常范围内，则不进行判定。所谓的正常范围是指火车处于慢速，一般来将火车进入站场时车轮一般不会超过20km/h，因此上述正常范围可规定为0~20km/h，当然也可根据不同的站场调整该范围。若火车速度超出该范围，说明火车并非处于进入站场的减速状态，而是处于高速正常行驶状态，在该种状态下难以判定减速顶故障与否。

用于上述减速顶故障判定方法的装置，包括减速顶本体，所述的减速顶本体包括壳体、安装在壳体内的油缸，还包括压力传感器，所述壳体的底部设有一安装底座，所述的压力传感器设于所述的安装底座内，所述油缸的活塞杆对准所述的压力传感器、且油缸的活塞杆可作用于该压力传感器上；

所述的安装底座内还设有用于处理与采集压力信号的信号处理与采集模块，所述的信号处理与采集模块与所述的压力传感器通过信号线连接；

所述的信号处理与采集模块包括：

一压力信号放大滤波模块，用于对压力传感器输出的压力信号进行放大、滤波；

一模数转换器，所述的模数转换器与所述压力信号放大滤波模块的输出端连接，用于将采集到的模拟信号持续地转化为数字信号；

一比较器，所述的比较器内预存有标准值，所述压力信号放大滤波模块的输出端与所述的比较器连接，比较器比较标准值与压力信号放大滤波模块的输出值，若压力信号放大滤波模块的输出值大于比较器内的标准值，则所述的比较器触发模数转换器采集数据，否则所述的模数转换器不进行采集工作；

一通讯模块，所述的通讯模块与所述的模数转换器连接，用于传递压力数据；

一终端服务器，所述的终端服务器与所述的通讯模块通讯连接，在所述的终端服务器内设有计算模块，所述的计算模块根据通讯模块提供的压力数据生成压力-时间曲线图并计算火车车轮速度v，所述的终端服务器内还设有比较模块，所述的比较模块内设有标准速度值v₀，若v＞v₀则由计算模块判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数，若压力值波峰数小于5则向一设于用户终端服务器内的报警器发送指令，从而指令报警器报警；若v＜v₀则计算模块不做判断。

进一步，所述的安装底座通过防震螺栓连接到所述的壳体上。

进一步，所述油缸的活塞杆的下端设有止冲底座。

进一步，所述止冲底座的底面上还设有压力传递块，所述的压力传递块穿过所述壳体的底面，该压力传递块与所述壳体的底面之间通过密封圈密封。

本发明的有益效果在于：1.本发明的减速顶故障判定方法，在进行故障判定时，只需要判断压力曲线中波峰值的数量，因此对于压力传感器的精度要求很低，无需校准；而且本发明的故障判定方法不需要速度传感器、位移传感器，节约了成本；2.本发明的装置在安装时，首先将压力传感器安装于安装底座内，接线也位于安装底座内，然后再将安装底座安装到底壳的底端，安装简便；由于压力传感器位于安装底座内，壳体内部环境不会对压力传感器产生影响；且本发明提供了具体的压力传感器的压力信号采集方案，可操作性强。

附图说明

图1是用于本发明的故障判定方法的装置的结构示意图。

图2是本发明的压力信号采集、处理的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

一种减速顶故障判定方法，在减速顶底部安装压力传感器，通过压力传感器采集压力信号，压力传感器采集到的压力信号转换成数字信号后，根据该压力数字信号绘制压力-时间曲线图，由压力-时间曲线图获得压力从零上升再下降至零这一周期内的压力-时间曲线。

之后计算火车车轮速度，火车车轮速度v=/T，其中D为火车车轮的直径，H为减速顶的高度，若火车车轮速度在正常范围内，则再进行减速顶是否故障的判定；或若火车车轮速度不在正常范围内，则不进行判定。所谓的正常范围是指火车处于慢速，一般来将火车进入站场时车轮一般不会超过20km/h，因此上述正常范围可规定为0~20km/h，当然也可根据不同的站场调整该范围。若火车速度超出该范围，说明火车并非处于进入站场的减速状态，而是处于高速正常行驶状态，在该种状态下难以判定减速顶故障与否。

若火车车轮速度在正常范围内，则查看在T这一周期内的压力值波峰数，对于常规的TDW-901型减速顶来说，若波峰数小于5个则判定为减速顶故障，若波峰数大于等于5个则判定为减速顶正常。当然这是比较高的要求，事实上对于TDW-901型减速顶来说，波峰数为3个或4个其还能起到减速作用，但是其减速作用已经弱化。而对于其他型号的减速顶来说，可能波峰数小于6时即可认定为故障，或者波峰数小于3时即可认定为故障。因此上述方法虽然以波峰数作为判定减速顶是否故障的标准，但是具体几个波峰数以下判定为故障也是灵活机动的。

减速顶若不存在故障，则减速顶的油缸具有良好的回复性，因此会出现若干个压力值波峰；或减速顶存在故障，则减速顶的油缸的回复性出现问题，其压力值波峰就会减少，压力值波峰数小于5时即可认定为故障。

上述减速顶故障判定方法，在进行故障判定时，只需要判断压力曲线中波峰值的数量，因此对于压力传感器的精度要求很低，无需校准；而且本发明的故障判定方法不需要速度传感器、位移传感器，节约了成本。

参照图1、图2，用于上述减速顶故障判定方法的装置，包括减速顶本体，所述的减速顶本体包括壳体1、安装在壳体1内的油缸2，还包括压力传感器3，所述壳体1的底部设有一安装底座4，本实施例中所述的安装底座4通过防震螺栓5连接到所述的壳体1上，安装简便，且可达到防震效果。当然也可采用其他方式进行连接，例如采用普通螺杆或螺栓等。

所述的压力传感器3设于所述的安装底座4内，所述油缸的活塞杆6对准所述的压力传感器3、且油缸的活塞杆6可作用于该压力传感器3上。本实施例中所述油缸的活塞杆6的下端设有止冲底座7，所述止冲底座7的底面上还设有压力传递块8，所述的压力传递块8穿过所述壳体1的底面，该压力传递块8与所述壳体1的底面之间通过密封圈密封，防止壳体1内的润滑油等滴出。通过压力传递块8的下压来传递压力，压力传递块8压至压力传感器3上，由压力传感器3采集压力信号。

所述的安装底座7内还设有用于处理与采集压力信号的信号处理与采集模块9，所述的信号处理与采集模块9与所述的压力传感器3通过信号线连接。

所述的信号处理与采集模块包括：

一压力信号放大滤波模块10，用于对压力传感器输出的压力信号进行放大、滤波；

一模数转换器11，所述的模数转换器11与所述压力信号放大滤波模块10的输出端连接，用于将采集到的模拟信号持续地转化为数字信号；

一比较器12，所述的比较器12内预存有标准值，所述压力信号放大滤波模块10的输出端与所述的比较器12连接，比较器12比较标准值与压力信号放大滤波模块10的输出值，若压力信号放大滤波模块10的输出值大于比较器12内的标准值，则表明有火车车轮压过，则所述的比较器12触发模数转换器11采集数据，否则所述的模数转换器11不进行采集工作；

一通讯模块13，所述的通讯模块13与所述的模数转换器11连接，用于传递压力数据；

一终端服务器14，所述的终端服务器14与所述的通讯模块13通讯连接，在所述的终端服务器14内设有计算模块15，所述的计算模块15根据通讯模块提供的压力数据生成压力-时间曲线图并计算火车车轮速度v，所述的终端服务器内还设有比较模块16，所述的比较模块16内设有标准速度值v₀，若v＞v₀则由计算模块15判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数，若压力值波峰数小于5则向一设于用户终端服务器内的报警器17发送指令，从而指令报警器报警；若v＜v₀则计算模块不做判断。

对于进入站场的火车来说，一般都处于慢速状态，因此在进行减速顶的故障判断时，也可不进行火车车轮速度的判断，直接进行波峰数的判断，这时终端服务器内就不需要设置比较模块，终端服务器内的计算模块也不需要计算火车车轮速度。

Claims (6)

1.一种减速顶故障判定方法，其特征在于：在减速顶底部安装压力传感器，通过压力传感器采集压力信号，压力传感器采集到的压力信号转换成数字信号后，根据该压力数字信号绘制以压力值为纵坐标、以时间为横坐标的压力-时间曲线图，由压力-时间曲线图获得压力从零上升再下降至零这一周期内的压力-时间曲线，查看在这一周期内的压力值波峰数，根据波峰数判定减速顶是否正常。

2.如权利要求1所述的减速顶故障判定方法，其特征在于：在判定减速顶是否正常之前，首先计算火车车轮速度，火车车轮速度v=/T，其中D为火车车轮的直径，H为减速顶的高度，由最后一个波峰回落为压力为零的一端曲线为末程曲线，由最后一个波峰开始至末程曲线3/5处所对应的时间即为T；

若火车车轮速度在正常范围内，则再进行减速顶是否故障的判定；或若火车车轮速度不在正常范围内，则不进行判定。

3.用于权利要求2所述的减速顶故障判定方法的装置，包括减速顶本体，所述的减速顶本体包括壳体、安装在壳体内的油缸，还包括压力传感器，其特征在于：所述壳体的底部设有一安装底座，所述的压力传感器设于所述的安装底座内，所述油缸的活塞杆对准所述的压力传感器、且油缸的活塞杆可作用于该压力传感器上；

所述的安装底座内还设有用于处理与采集压力信号的信号处理与采集模块，所述的信号处理与采集模块与所述的压力传感器通过信号线连接；

所述的信号处理与采集模块包括：

一压力信号放大滤波模块，用于对压力传感器输出的压力信号进行放大、滤波；

一模数转换器，所述的模数转换器与所述压力信号放大滤波模块的输出端连接，用于将采集到的模拟信号持续地转化为数字信号；

一比较器，所述的比较器内预存有标准值，所述压力信号放大滤波模块的输出端与所述的比较器连接，比较器比较标准值与压力信号放大滤波模块的输出值，若压力信号放大滤波模块的输出值大于比较器内的标准值，则所述的比较器触发模数转换器采集数据，否则所述的模数转换器不进行采集工作；

一通讯模块，所述的通讯模块与所述的模数转换器连接，用于传递压力数据；

一终端服务器，所述的终端服务器与所述的通讯模块通讯连接，在所述的终端服务器内设有计算模块，所述的计算模块根据通讯模块提供的压力数据生成压力-时间曲线图并计算火车车轮速度v，所述的终端服务器内还设有比较模块，所述的比较模块内设有标准速度值v₀，若v＞v₀则由计算模块判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数，若压力值波峰数小于5则向一设于用户终端服务器内的报警器发送指令，从而指令报警器报警；若v＜v₀则计算模块不做判断。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的安装底座通过防震螺栓连接到所述的壳体上。

5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于：所述油缸的活塞杆的下端设有止冲底座。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述止冲底座的底面上还设有压力传递块，所述的压力传递块穿过所述壳体的底面，该压力传递块与所述壳体的底面之间通过密封圈密封。