CN105258785B - 声学监测站、车轮检测方法和列车轴承故障被动声学诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种列车轴承故障被动声学诊断系统，包括声学监测站、信息汇集服务器、综合处理中心、显示终端和通信设备，多个所述声学监测站布设在铁路沿线，采集列车车辆轴承声数据并分析形成诊断报文；所述信息汇集服务器通过所述4G通信设备接收所述声学监测站的诊断报文并判断是否有轴承故障，当有轴承故障时，所述综合处理中心判断该轴承故障状态是否达到报警条件；所述显控终端用于查询、显示所述信息汇集服务器上的最新数据和历史数据。本发明的有益效果为：分布式多点安装在铁路沿线，对货车、客车、动车列车行驶过程中滚动轴承故障进行多点实时监测，当发生轴承故障时自动通知检修部门，减小了列车轴承故障引起的安全隐患。

Description

声学监测站、车轮检测方法和列车轴承故障被动声学诊断 系统

技术领域

本发明属于列车轴承故障诊断技术领域，具体涉及一种声学监测站、一种基于状态基车轮检测方法的和列车轴承故障被动声学诊断系统。

背景技术

滚动轴承作为列车车辆主要部件之一，其故障状态直接影响到列车安全运行以及人民生命财产安全，所以对其故障状态的实时监测诊断、及时报警处理尤为重要。

目前，我国对列车车辆滚动轴承故障状态的诊断主要采用人工操作感知、红外温度判断、振动信号检测、声学信号检测四种方法，其中人工操作感知是在车辆轮对进站维修时工人手动转动轴承，通过听觉判断异音，通过触觉判断异常振动，依靠个人经验对轴承故障状态做出判断，这种方法周期长、个人主观性强，在检修周期内和个人经验不足时无法对轴承故障进行诊断；我国铁路沿线已铺设了广大的红外轴温监测网络，在每个监测点对经过列车车辆轴承温度进行测量，综合多个监测站的结果对轴承故障状态进行报警，滚动轴承只有在故障的末期和重载荷情况下才会有显著的温升，在故障末期轴承将快速失效，时间上可能来不及处理，这种方式不能对轴承故障的发生发展故障进行监测；列车运行时振动源非常多，振动传感器不能直接与滚动轴承相连接，振动传感器接收到的信号大多数情况下包含了多个振动源，轴承故障异常振动信号易受到其它振动源的干扰，不能对轴承故障发生发展的过程进行有效监测；声学诊断系统利用轴承在故障发生发展的过程中发出的异常声音对其故障状态进行跟踪，目前我国已经初步建立了货车轴承故障声学检测网络，主要引进国外成熟的产品，已对货车轴承故障监测诊断起到了重要的作用，但是其系统设计上还存在很多不足，主要表现在：①只针对货车轴承故障进行诊断，系统设计上不能兼顾货车、客车、动车车辆轴承故障诊断；②系统设备陈旧，大多都是10年前的设备，处理能力不足，造成系统配置存在不必要的冗余；③需要利用铁路专网造成网络布设成本的增加。

因此，本发明提出一种新颖的声学监测站、声学监测站用车轮检测方法和和列车轴承故障被动声学诊断系统，设计上兼顾了货车、客车、动车，同时在多点数据传输上提出采用现有成熟的4G通信网络进行探测结果的上传，在综合处理中心对所有探测结果数据进行融合处理，对异常轴承进行跟踪，最终确定轴承故障状态。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种声学监测站、一种声学监测站用车轮检测方法和列车轴承故障被动声学诊断系统，对货车、客车、动车列车行驶过程中滚动轴承故障进行多点实时监测，当发生轴承故障时自动通知检修部门，减小了列车轴承故障引起的安全隐患。

本发明所采用的技术方案为：一种声学监测站，包括数据采集故障诊断系统、两组线阵传声器阵列、车轮传感器组、以及通信设备；其中，

所述车轮传感器组包含多个声学车轮传感器，用于辅助轴承声信号的采集；

各所述线阵传声器阵列分别对位布设在铁轨的两侧，完成对轴承声信号的采集；

所述数据采集故障诊断系统用于所述车轮传感器组和所述线阵传声器阵列获得的信息，对经过列车的轴承故障状态进行诊断，形成故障诊断报文；以及

所述通信设备用于传送故障诊断报文。

所述的声学监测站还包括车号识别系统，车号识别系统包括：两个摄像机、两个测速雷达、AEI天线、AEI主机和识别主机；所述两个摄像机对列车车号进行拍照并通过图像处理识别车号，两个测速雷达分别对两个方向的经过列车进行测速。

所述线阵传声器阵列包括多个传声器阵元，各传声器阵元包括指向性声学腔，每个指向性声学腔包含一级聚焦腔、二级消声腔和声学腔内部放置的传声器，所述一级聚焦腔用于聚焦轴承声信号，所述二级消声腔用于对轴承声信号进行消声，使轴承声信号在所述二级消声腔内不能产生长时间的混响。

所述一级聚焦腔呈开口喇叭状附属在所述二级消声腔的前面板上，在附属连接位置所述二级消声腔开有与所述一级聚焦腔后喇叭口同样大小的孔，聚焦的轴承声信号通过所述孔传入所述二级消声腔；所述传声器放置在所述二级消声腔内部，放置位置为所述一级聚焦腔声音聚焦点，所述位置由所述一级聚焦腔延伸至所述二级消声腔。

所述线阵传声器的二级消声腔内壁采用迷宫式结构并粘贴有吸声材料。

所述一级聚焦腔聚焦范围是以中心线为界左右角度范围为30度～35度，中心线上下角度范围为±9.5度～±10.5度，所述一级聚焦腔前边缘距离列车轴承外侧800毫米～900毫米。

所述车轮传感器组还包括多个开机车轮传感器，用于判断来车方向。

所述车轮传感器优选采用磁传感器。

一种声学监测站用车轮检测方法，对于列车车轮经过所述磁传感器时产生磁信号，所述方法包括以下步骤：

寻找极小值点的步骤，自空闲状态①开始，逐点检测，找到极小值点进入状态②；

寻找过零点的步骤，根据极小值点与上一个车轮位置的采样点数差值，自状态②开始逐点检测，找到过零点，进入状态③；

寻找极大值点的步骤，自状态③开始逐点检测，找到极大值点，进入状态④，当状态④有效时，记录状态③过零点的位置作为车轮到来的时刻。

一种列车轴承故障被动声学诊断系统，包括所述声学监测站、信息汇集服务器、综合处理中心、显示终端和通信设备，多个所述声学监测站布设在铁路沿线，用于采集列车轴承声数据并分析形成诊断报文；所述信息汇集服务器通过所述通信设备接收所述声学监测站传输的诊断报文，并判断所述各声学监测站上传的报文是否有轴承故障，当有轴承故障时，将该诊断结果和对应的分离融合后的单个轴承声数据传给所述综合处理中心；所述综合处理中心对检测到的轴承故障进行匹配分析，确认故障等级和种类，和历史信息相结合判断该轴承故障状态是否达到报警条件，如果达到报警条件形成报警信息，将报警信息和综合诊断结果上传所述信息汇集服务器，如果没有达到报警条件，则形成故障发展趋势信息，将发展趋势信息和综合诊断结果上传至所述信息汇集服务器；所述显控终端用于显示所述信息汇集服务器上的最新数据和/或历史数据。

本发明的一种声学监测站和列车轴承故障被动声学诊断系统，可分布式多点安装在我国铁路沿线，无人值守式对列车行驶过程中滚动轴承故障进行多点实时监测，当发生轴承故障时自动通知检修部门，及时对故障进行处理，减小了列车轴承故障引起的安全隐患。传声器阵元采用二次级联指向性声学腔的设计，可以对货车、客车、动车列车轴承故障进行在线诊断，对我国铁路安全运行具有重要的意义。

以下结合附图和具体实施例对本发明作详尽说明。

附图说明

图1是本发明的分布式列车轴承故障实时被动声学诊断系统组成示意图；

图2是本发明的分布式列车轴承故障实时被动声学诊断系统的声学监测站系统组成示意图；

图3是本发明的分布式列车轴承故障实时被动声学诊断系统的声学监测站双向接车工作流程；

图4是本发明的车轮磁信号状态基；

图5是本发明的基于状态基的车轮信号检测流程；

图6是本发明的分布式列车轴承故障实时被动声学诊断系统的车号识别系统示意图；

图7(a)和7(b)是本发明的分布式列车轴承故障实时被动声学诊断系统的二次级联指向性声学腔结构图；

图8是本发明的分布式列车轴承故障实时被动声学诊断系统的指向性传声器阵列布置图；

图9是本发明的分布式列车轴承故障实时被动声学诊断系统的二次级联声学腔指向性测试图；

图10是本发明的分布式列车轴承故障实时被动声学诊断系统的声学故障诊断算法流程；

图11是本发明的分布式列车轴承故障实时被动声学诊断系统的列车轴承故障综合诊断流程。

图中：1、声学监测站；2、信息汇集服务器；3、综合处理中心；4、显示终端；5、4G通信设备；21、主控系统；22、车号识别系统；23、数据采集故障诊断系统；24、25、传声器阵列；26、车轮传感器组；27、4G通信设备；221、222、摄像机；223、224、测速雷达；225、AEI天线；226、AEI主机；227、识别主机；71、一级聚焦腔；72、二级消声腔；73、传声器。

具体实施方式

如图1所示，列车轴承故障被动声学诊断系统包括：声学监测站1、信息汇集服务器2、综合处理中心3、显示终端4和4G通信设备5，多个所述声学监测站1布设在铁路沿线，用于采集列车车辆轴承声数据并分析形成诊断报文；所述信息汇集服务器2通过所述4G通信设备5接收所述声学监测站1传输的诊断报文，所述信息汇集服务器2判断所述各声学监测站1上传的报文是否有轴承故障，当有轴承故障时，将该诊断结果和对应的分离融合后的单个轴承声数据传给所述综合处理中心3；所述综合处理中心3对检测到的轴承故障进行匹配分析，确认故障等级、种类等属性信息，和历史信息相结合判断该轴承故障状态是否达到报警条件，如果达到报警条件形成报警信息，将报警信息和综合诊断结果上传所述信息汇集服务器2，如果没有达到报警条件形成故障发展趋势信息，将发展趋势信息和综合诊断结果上传至所述信息汇集服务器2；所述显控终端4用于查询所述信息汇集服务器2上的最新数据和历史数据，并显示。

如图2所示，根据本发明的一种实施方式，所述声学监测站1包括主控系统21、车号识别系统22、数据采集故障诊断系统23、两组线阵传声器阵列24、25、车轮传感器组26、4G通信设备27；主控系统21统一调配系统工作流程；车轮传感器组26包含六个车轮传感器，其中两个作为声学车轮传感器用于辅助轴承声信号的采集，分别距离传声器线阵列两端传声器1.5米，两个用于双向接车的开机车轮传感器，分别距离两个声学车轮传感器60米，双向接车是指在同一条列车轨道上列车既可以从左向右开也可以从右向左开，本发明设计的系统可以在这两种情况下列车经过时都能开机正常工作，并判断列车的行驶方向，两个用于车号识别，作为车号识别系统22计轴计辆使用；两组传声器阵列24、25每组由六个传声器组成线阵，两个线阵分别对位布设在铁轨的两侧，同时对两排车轮轴承进行检测，完成对轴承声信号的采集；车号识别系统22采用AEI设备完成对货车和客车的车号识别，采用双平面摄像头完成动车车号的识别；4G通信设备27完成融合报文的上传。

声学监测站1整体系统工作流程如图3所示。在没有列车到来时，整体系统处于待机状态，待机状态下只对两个开机车轮传感器的信号进行实时采集和处理，当有车到来时，通过开机车轮传感器判断来车方向，启动车号识别系统22和数据采集存储系统；车号识别系统22对经过列车车辆的车号进行快速识别并形成车号识别报文；数据采集存储系统采集两个声学车轮传感器和两个声阵列的信号，当声学车轮传感器再一次判断列车到来时，开始存储数据，等声学车轮传感器判断列车经过完毕时，停止数据采集和车号识别，系统恢复待机状态等待下次列车到来；同时故障诊断算法读取存储的声学车轮传感器和声阵列数据，对此次经过列车的轴承故障状态进行诊断，并形成故障诊断报文，主控系统21将故障诊断报文和车号识别报文进行融合，将车号和轴承进行匹配，最终形成综合报文上传至信息汇集服务器2。

尽管在上述的实施方式中，采用了主控系统21被视为独立的部件来统一调配系统工作流程，但主控系统21也可以分布在其他各个部件中。进一步，尽管在上面的说明中，将车号识别系统22列在声学监测站1中，但是其也可以是单独的系统。车号识别系统22识别出的车号可以发给数据采集故障诊断系统23，用于由数据采集故障诊断系统23形成故障诊断报文。在这种情况下，通信设备可以传送作为上述综合报文的故障诊断报文。

优选采用磁传感器作为车轮检测传感器，当列车车轮经过磁传感器时会产生磁信号，利用该磁信号可以对列车是否到来进行检测。图4中所示为1个车轮传感器拾取到的4个车轮信号，为了有效的检测到车轮信号，提出一种基于状态基的车轮检测方法，对每个车轮信号的检测采用5个状态基：①空闲、②找到极小值、③找到过零点、④找到极大值、⑤找到车轮信号。

基于状态基的车轮检测算法流程如图5，自空闲状态①开始，逐点检测，当某点信号满足条件1时找到极小值点进入状态②，tpos(-1)表示上一个车轮的位置，f表示本次极小值点与上一个车轮位置的采样点数差值，如果是检测列车的第一个车轮没有f>5000；自状态②开始逐点检测，当某点信号满足条件2时找到过零点，进入状态③，d1表示检测点与极小值点之间采样间隔，当d1>4000时还没有找到满足条件2的点，返回状态①；自状态③开始逐点检测，当某点信号满足条件3时找到极大值点，进入状态④，d2表示检测点与过零点之间的采样间隔，当d2>4000时时还没有找到满足条件3的点，返回状态①；当状态④有效时，记录状态③过零点的位置作为车轮到来的时刻，返回状态①继续检测下一个车轮的到来。

条件1至条件3中，表示信号采样序列的幅值，表示门限值，表示找到的幅值极小值在采样序列的序列值，表示找到的过零点幅值在采样序列的序列值作为找到的车轮位置，表示上一个车轮的位置，表示找到的幅值极大值在采样序列的序列值。

条件1：某个采样序列点的幅值既比前一个采样序列点的幅值小又比后一个采样序列点的幅值小、该点的幅值小于门限、该点的序列值与前一个车轮的序列值(如果是该列列车第一个车轮，前一个车轮序列值取1)的差值大于一定门限，本实施例设为5000，当这几个子条件都满足时确定该点为极小值点，判定为满足条件1，否则任意一个子条件不满足时判定为不满足条件1。

条件2：某个采样序列点的幅值比其前一个采样序列点的幅值大比其后一个幅值小、该采样序列点小于或等于0、该采样序列点的后一个采样序列点的幅值大于或等于0、该采样序列点的序列值减去条件1找到的极小值点的差小于一定的门限，本实施例设为4000，当这些条件都满足时确定该点为过零点，并暂定该点序列之值为找到的车轮位置，并判定满足条件2，当这些条件中任意一条不满足时判定不满足条件2。

条件3：某个采样序列点的幅值比其前一个序列点的幅值和后一个序列点的幅值都大、该序列点的幅值大于门限、该序列点的序列值减去条件2找到的车轮位置序列值的差小于一定的门限，本实施例设为4000，当这些条件都满足时确定找到极大值点，并且判定条件3满足，当其中任意一条件不满足时判定条件3不满足。

应该注意，以上的数据例如5000、4000等仅仅是示例，不是对本发明的限制，可以根据实际的情况进行改变。

为了更可靠地检测到列车到来信号，要求开机车轮传感器检测到连续3个车轮才能确认开启系统工作状态，之后要求声学车轮传感器检测到第一个车轮时开始数据存储，声学车轮传感器检测到列车最后一个车轮后，10秒内没有检测到车轮时，判定列车离开。

基于多传感器融合的车号识别系统参见图6，包括：两个摄像机221、222、两个测速雷达223、224、AEI天线225、AEI主机226和识别主机227；我国铁路货车、客车都已安装了电子标签，并已形成规范，采用成熟的AEI相关设备用于货车、客车车号的识别。由于动车没有安装电子标签所以采用摄像机221、222对动车车号进行拍照，用图像处理的方式进行识别，测速雷达223、224配合设定摄像机221、222拍照周期。设计系统具备双向接车功能，采用双向测速雷达，分别对两个方向的经过列车进行测速。我国动车一般一列是8节车厢，多数情况下两列动车挂在一起共16节车厢，两列动车连接处有较宽的缝隙，导致单个摄像机拍照周期与后8节车厢行驶周期不匹配，不能有效的拍摄到后8节车号，所以当经过列车是两列动车时，采用双摄像机系统，摄像机221用于识别前8节车厢车号，摄像机222用于识别后8节车厢车号。识别主机227通过AEI主机226有信号时判断经过列车为货车或是客车，无信号时初步判断为动车，通过动车车厢数量进一步确认动车，识别主机227生成车号识别报文。

列车行驶时发出声音的声源较多，在多种声源声场叠加的基础上要求对轴承声源信号进行有效提取并抑制其它声源信号，这种情况一般采用立体声阵列对声场进行空间测量，利用阵元和声源固定位置形成空间波束，对感兴趣的声源进行空域滤波。受到铁路轨道两旁有限空间区域的限制，本发明设计线阵列加指向性声学腔的方式实现对轴承声信号的指向性采集。

每个声学监测站1采用两个线形传声器阵列24、25分别布置在铁轨的两侧，对经过列车两侧的滚动轴承发出的声音同时进行拾取，每个传声器阵列24、25由六只传声器组成，两个传声器阵列分别距离两侧车轴轴承外侧1.12米，距离较近不满足一般意义上的阵列定向采集的远场假设条件，无法利用声阵列进行波束形成和空域滤波，为了保证对轴承声信号的指向性采集，对每个传声器阵元进行指向性设计。

在列车行驶过程中，滚动轴承产生的声音强度跟其它声源相比较弱，如果将非关注的声源作为背景噪声，滚动轴承声信号信噪比较低，为了有效的拾取到列车行驶过程中滚动轴承产生的声信号。依据本发明实施方式的各传声器阵元包括一种二次级联指向性声学腔，每个声学腔里放置一个传声器73。二次级联指向性声学腔的设计如图7(a)和7(b)所示，包含一级聚焦腔71；二级消声腔72，加上声学腔内部放置的传声器73，共同构成了指向性声学传感器阵元。为了兼顾动车、客车、货车，一级聚焦腔71聚焦范围是以中心线为界左右30度～35度，中心线上下角度范围为±9.5度～±10.5度，聚焦腔前边缘距离列车轴承外侧800毫米～900毫米，此角度范围覆盖了大多数现有货车、客车、动车列车在轨道上行驶时轴承所在位置，目前根据我国列车运行情况设计的参数值优选为一级聚焦腔71聚焦范围是以中心线为界左右35度角，中心线以上9.9度角，中心线以下9.6度角，一级聚焦腔71前边缘距离列车轴承外侧840毫米。一级聚焦腔71的作用，一是在空间对此角度范围进行空域滤波，聚焦腔采用隔声板聚焦结构只对聚焦角度范围内传播过来的声音信号进行接收，对聚焦角度范围外的声音进行隔声，隔声板聚焦结构保证了只对一定空间内的信号进行接收；二是隔声板聚焦结构保证了对设计角度空间范围内的声音信号进行聚焦，聚焦的效果即是对信号的增强，即是保证了对在此空域范围内轴承声信号的增强，从而提高了轴承声信号的信噪比；三是聚焦腔在聚焦空域角度内接收的是列车行驶过程中动态的轴承声信号，相对于传声器来说存在一个由远及近、由近及远的过程，在声音强度上存在由大到小、由小到大的过程，聚焦腔在聚焦范围内对该种声音信号进行聚焦处理，聚焦的效果即是对弱声音增强，从而保证了在此空域范围内信号强度变化的一致性。二级消声腔72用于对轴承声信号进行消声，使轴承声信号在该腔内不能产生长时间的混响，一级聚焦腔71呈开口喇叭状附属在二级消声腔72的前面板上，在附属连接位置所述二级消声腔72开有与所述一级聚焦腔71后喇叭口同样大小的孔，聚焦的轴承声信号通过所述孔传入二级消声腔72；传声器73放置在所述二级消声腔内部，位置为所述一级聚焦腔71声音聚焦点位置，所述位置由所述一级聚焦腔71延伸至所述二级消声腔72，从而保证了传声器73接收的是增强了的轴承声信号。为了使轴承声信号不在传声器接收腔内产生长时间的混响，保证传声器73接收到的是一级聚焦腔71传播过来的直达声信号，消声腔72采用了消声结构设计，内壁采用迷宫式结构并粘贴有吸声材料。

在图8中只表示出了列车轨道一侧的声阵列布置，与另一侧布置一致。线性传声器阵列中阵元间距为1.2米，单个指向性传声器阵元接收到的轴承声信号的水平范围是1.57米，两个相邻阵元接收范围重叠368毫米，线阵列接收到轴承声信号的范围是7.57米，其它尺寸参见图8。对单个指向性传声器阵元进行水平方向指向性测试测试频率范围100Hz～40kHz，测试结果如图9所示，图中只给出了部分频率测试结果，从测试结果来看设计满足要求。

滚动轴承被动声学故障诊断算法设计如图10所示，利用每个线形声阵列采集到经过列车轴承声信号依次包含了左右两侧六个传声器阵元通道的信号，全列列车车轮依次经过了左右六个传声器通道，每个通道都采集了这次列车所有轴承声信号，由于采用了指向性声学腔，对于每个轴承，单个通道只采集到了其转动周期的片段，要得到一个轴承完整转动周期的声信号首先需要将每个通道的采集的片段分离出来，然后按照一定的规则对这些片段进行拼接融合成一个轴承完整周期的声信号，最后对此信号进行诊断分析，确定该轴承的故障状态。在信号采集完毕后首先读取两个通道的声学车轮传感器数据，通过判断列车行驶方向对车轮传感器数据进行相位修正利用前述的基于状态基列车车轮信号检测算法检测出每个车轮信号的时间点位置，依次根据两个通道即1、2号传声器通道；2、3号传声器通道；3、4号传声器通道；4、5号传声器通道；5、6号传声器通道，同一个车轮信号的时间差确定声阵列对每个轴承采集时间窗长度，结合声学车轮传感器和传声器阵列安装相对位置关系，确定各传声器采集信号时间点和时间窗长度，各传声器采集的距离长度与以上设计的指向性声学腔匹配，然后利用各传声器采集信号的时间点和时间窗长对六通道声阵列信号进行分离，得到各通道分离后的每个轴承的声信号周期片段，利用拼接融合方法，例如基于时间相关性的拼接融合算法(参考文献为：吴军彪、陈进、钟平、钟振茂,声学故障诊断中的宽带相关噪声信号分离方法[J]，，振动、测试与诊断，第23卷，第1期，:2003：26-29)，对同一个轴承声信号各个片段进行拼接，得到各轴承完整周期的声信号，利用故障诊断算法，例如时频特征分析、小波特征分析和神经网络相结合的方法，对各轴承声信号进行分析处理，利用同样的方法可以对轨道另一侧声阵列信号进行处理，最后诊断出这次列车每个轴承的故障状态。

以上图10示出的滚动轴承被动声学故障诊断算法仅仅是示例，本领域技术人员可以使用其他的方法利用轴承声信号进行故障诊断，例如时频特征分析、小波特征分析和神经网络相结合的方法(参考文献：黄一样，基于小波理论的滚动轴承智能故障诊断方法研究[D]，中南大学硕士学位论文，2009：17-36)。

列车轴承故障综合诊断如图11所示，多个声学监测站1分布在铁路沿线，可在空间、时间上多点对同一列车、同一个轴承的故障状态进行监测，各个监测站将1每次经过列车的综合诊断报文上传至信息汇集服务器2，信息汇集服务器2安装有大型数据库管理软件，数据库管理软件将各声学监测站1的综合诊断结果进行入库，当判断其中一个监测站上传的综合报文有轴承故障时，将该诊断结果和对应的分离融合后的单个轴承声数据传给综合处理中心3；综合处理中心3有与轴承故障级别、种类相对应的数据模板数据库和历史故障数据库，利用模板数据库和历史故障数据库对检测到的轴承故障进行匹配分析，进一步确认故障等级、种类等属性信息，和历史信息相结合判断该轴承故障状态是否达到报警条件，如果达到报警条件形成报警信息，将报警信息和综合诊断结果上传信息汇集服务器2，如果没有达到报警条件形成故障发展趋势信息，将发展趋势信息和综合诊断结果上传至信息汇集服务器2。

本发明一种声学监测站、声学监测站用车轮检测方法和列车轴承故障被动声学诊断系统，设计上兼顾了货车、客车、动车，同时在多点数据传输上提出采用现有成熟的4G通信网络进行探测结果的上传，在综合处理中心对所有探测结果数据进行融合处理，对异常轴承进行跟踪，最终确定轴承故障状态，对我国铁路安全运行具有重要的意义。

本实施例的内容仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种声学监测站，包括数据采集故障诊断系统、两组线阵传声器阵列、车轮传感器组、以及通信设备，其特征在于：

所述车轮传感器组包含多个声学车轮传感器，用于辅助轴承声信号的采集；

各所述线阵传声器阵列分别对位布设在铁轨的两侧，完成对轴承声信号的采集；

所述数据采集故障诊断系统用于所述车轮传感器组和所述线阵传声器阵列获得的信息，对经过列车的轴承故障状态进行诊断，形成故障诊断报文；以及

所述通信设备用于传送故障诊断报文；

所述线阵传声器阵列包括多个传声器阵元，各传声器阵元包括指向性声学腔，每个指向性声学腔包含一级聚焦腔、二级消声腔和声学腔内部放置的传声器，所述一级聚焦腔用于聚焦轴承声信号，所述二级消声腔用于对轴承声信号进行消声，使轴承声信号在所述二级消声腔内不能产生长时间的混响。

2.根据权利要求1所述的声学监测站，其特征在于：所述一级聚焦腔呈开口喇叭状附属在所述二级消声腔的前面板上，在附属连接位置所述二级消声腔开有与所述一级聚焦腔后喇叭口同样大小的孔，聚焦的轴承声信号通过所述孔传入所述二级消声腔；所述传声器放置在所述二级消声腔内部，放置位置为所述一级聚焦腔声音聚焦点，所述位置由所述一级聚焦腔延伸至所述二级消声腔。

3.根据权利要求1或2所述的声学监测站，其特征在于：所述线阵传声器的二级消声腔内壁采用迷宫式结构并粘贴有吸声材料。

4.根据权利要求1或2所述的声学监测站，其特征在于：所述一级聚焦腔聚焦范围是以中心线为界左右角度范围为30度～35度，中心线上下角度范围为±9.5度～±10.5度，所述一级聚焦腔前边缘距离列车轴承外侧800毫米～900毫米。