CN105890741B - 轨边跟随式列车轮对轴承声音采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨边跟随式列车轮对轴承声音采集装置，包括有平行于列车轨道安装的平行轨道和平行轨道上可以快速移动的移动平台，移动平台上安装有麦克风。当列车到达平行轨道的一端时，驱动电机运转使平行轨道上的移动平台加速到与列车相同的速度，同时移动平台上的麦克风开始采集声音信号。由于移动平台是跟随列车同向同速运动的，所以能消除多普勒效应对采集到的声音信号的影响，因此能够提高特征提取与诊断决策的可靠性与精确性。且该装置结构简单、使用方便快捷可靠，降低了列车轮对轴承故障诊断的成本。

Description

轨边跟随式列车轮对轴承声音采集装置

技术领域

本发明涉及设备状态监测与故障诊断领域，具体的说是一种轨边跟随式列车轮对轴承声音采集装置。

背景技术

作为列车的关键部件，轮对轴承长时间处于高速、重载的工作状态，各部件表面接触应力反复作用，极易引起疲劳、裂纹、压痕以致断裂、胶着、磨损等问题，会带来振动增加、噪声和转动阻力等问题，严重时会出现卡滞，使得整个轮轴系统失效，甚至造成重大安全事故，因而需要对其运行状况进行在线监测。

轨边声学检测技术是列车轮对轴承健康监测与故障诊断的有效手段之一，具有代表性的是美国的TADS系统和澳大利亚的RailBAM系统，通过安装在列车轨道两侧的麦克风采集列车高速通过时轮对轴承发出的声音信号，然后对采集到的声音信号进行处理，提取反映轴承运行状况的有效特征，实现健康监测与故障诊断。由于列车与麦克风的高速相对运动，麦克风采集的声音信号具有多普勒畸变，使得信号产生时域和频域上的调制，给后续信号处理与故障特征有效提取带来了干扰，最终影响诊断结论的精确性与可靠性。为解决上述问题，本发明提出一种轨边跟随式声音信号采集装置，在该装置中麦克风被安装在移动平台上，移动平台可以在与列车轨道平行的轨道上快速移动。当列车高速通过采集装置前时，该移动平台能以与列车即时行进速度相同大小和方向的速度运动，因而能消除多普勒效应对采集到的声音信号的影响。

发明内容

本发明提供一种使用移动式麦克风的列车轮对轴承声音采集装置。该装置在列车轨道一侧安装与列车轨道平行的平行轨道，在平行轨道上放置移动平台，在移动平台上安装麦克风。当列车到达平行轨道一端时，平行轨道上的移动平台开始加速运动，达到与列车相同的行进速度，同时移动平台上面的麦克风开始采集列车轮对轴承发出的声音信号，由于麦克风和列车是相对静止的，故可以消除多普勒效应对采集到的轴承声音信号的影响。

本发明采用的技术方案为：一种轨边跟随式列车轮对轴承声音采集装置，包括安装在列车铁轨下方的第一感应器与第二感应器，控制电箱、平行轨道、移动平台装置、拖链和列车轨道；移动平台装置包括：麦克风采集装置、拖链连接杆、驱动电机、电机驱动齿轮、平台驱动滚轮、横向限位滚轮、平台从动滚轮、移动平台和横向距离调节螺母；麦克风采集装置安装于移动平台上，拖链连接杆固定于移动平台一端，驱动电机分别安装在移动平台两边外侧，电机驱动齿轮分别安装在移动平台两边内侧，并与驱动电机相连，电机驱动齿轮与平台驱动滚轮上的齿轮相啮合，从而用于驱动平台的驱动滚轮转动，移动平台两边内侧分别安装两个横向限位滚轮，每个限位滚轮两端分别有一个横向距离调节螺母，平台驱动滚轮和平台从动滚轮分别固定于平行轨道的上下两端；当列车从列车轨道一端行驶到第一感应器的上方时，第一感应器触发驱动电机运转，在驱动电机驱动下，移动平台开始做与列车方向相同的加速运动，直至加速到与列车同速运动，当移动平台加速到与列车速度相同时，麦克风采集装置开始采集声音信号，当列车行驶到第二感应器的上方时，麦克风采集装置停止采集声音信号，同时移动平台减速运动至停止，由于麦克风采集装置在采集声音信号时与列车相对静止，所以能消除多普勒效应对采集到的声音信号的影响，为后续的信号处理与特征提取带来方便，使诊断结果更精确可靠。

其中，所述的第一、第二感应器安装在列车铁轨下方，当列车到达时能够发出通过信号。

其中，所述的平行轨道与列车铁轨平行，轨道上安装有与移动平台装置相连接的拖链。

其中，所述的移动平台上安装有麦克风采集装置和驱动电机。

其中，所述的拖链的一端连接于移动平台装置，另一端连接于平行轨道，且内部有连接移动平台装置与固定平行轨道的导线，用于供电和信号传输。

本发明的有益效果为：使用移动麦克风装置对列车轮对轴承声音进行采集，相比于美国的TADS系统和澳大利亚的RailBAM系统而言，能消除多普勒效应对采集到的声音信号的影响，因此能够提高特征提取与诊断决策的可靠性与精确性。

附图说明

图1为本系统的整体示意图；

图2为移动平台装置示意图。

图中附图标记含义为：1为第一感应器，2为第二感应器，3为控制电箱，4为平行轨道，5为移动平台装置，6为拖链，7为列车轨道，501为麦克风采集装置，502为拖链连接杆，503为驱动电机，504为电机驱动齿轮，505为平台驱动滚轮，506为横向限位滚轮，507为平台从动滚轮，508为移动平台，509为横向距离调节螺母。

具体实施步骤

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

一种列车轮对轴承轨边跟随式声音信号采集装置，包括有安装在列车轨道上的第一感应器1、第二感应器2、控制电箱3、平行轨道4、移动平台装置5、拖链6、列车轨道7；移动平台装置5包括：麦克风采集装置501、拖链连接杆502、驱动电机503、电机驱动齿轮504、平台驱动滚轮505、横向限位滚轮506、平台从动滚轮507、移动平台508、横向距离调节螺母509；麦克风采集装置501安装于移动平台508上，拖链连接杆502固定于移动平台508一端，拖链6一端连接于拖链连接杆502，另一端连接于平行轨道4上，驱动电机503分别安装在移动平台508两边外侧，电机驱动齿轮504分别安装在移动平台508两边内侧，并与驱动电机503相连，电机驱动齿轮504与平台驱动滚轮505上的齿轮相啮合，从而用于驱动平台驱动滚轮505转动，移动平台508两边内侧分别安装两个横向限位滚轮506，每个限位滚轮506两端分别有一个横向距离调节螺母509，横向距离调节螺母509用于调节移动平台装置5两侧与平行轨道4的横向距离，平台驱动滚轮505和平台从动滚轮507分别固定于平行轨道4的上下两端；当列车从列车轨道7一端行驶到第一感应器1的上方时，第一感应器1触发驱动电机503运转，在驱动电机503驱动下，移动平台508开始做与列车方向相同的加速运动，直至加速到与列车同速运动。当移动平台508加速到与列车速度相同时，麦克风采集装置501开始采集声音信号。当列车行驶到第二感应器2的上方时，麦克风采集装置501停止采集声音信号，同时移动平台508减速运动至停止。由于麦克风采集装置501在采集声音信号时与列车相对静止，所以能消除多普勒效应对采集到的声音信号的影响，为后续的信号处理与特征提取带来方便，使诊断结果更精确可靠。

Claims (4)

1.一种轨边跟随式列车轮对轴承声音采集装置，其特征在于：包括安装在列车铁轨下方的第一感应器(1)与第二感应器(2)、控制电箱(3)、平行轨道(4)、移动平台装置(5)、拖链(6)和列车轨道(7)；移动平台装置(5)包括：麦克风采集装置(501)、拖链连接杆(502)、驱动电机(503)、电机驱动齿轮(504)、平台驱动滚轮(505)、横向限位滚轮(506)、平台从动滚轮(507)、移动平台(508)和横向距离调节螺母(509)；麦克风采集装置(501)安装于移动平台(508)上，拖链连接杆(502)固定于移动平台(508)一端，驱动电机(503)分别安装在移动平台(508)两边外侧，电机驱动齿轮(504)分别安装在移动平台(508)两边内侧，并与驱动电机(503)相连，电机驱动齿轮(504)与平台驱动滚轮(505)上的齿轮相啮合，从而用于驱动平台的驱动滚轮(505)转动，移动平台(508)两边内侧分别安装两个横向限位滚轮(506)，每个限位滚轮(506)两端分别有一个横向距离调节螺母(509)，平台驱动滚轮(505)和平台从动滚轮(507)分别固定于平行轨道(4)的上下两端；当列车从列车轨道(7)一端行驶到第一感应器(1)的上方时，第一感应器(1)触发驱动电机(503)运转，在驱动电机(503)驱动下，移动平台(508)开始做与列车方向相同的加速运动，直至加速到与列车同速运动，当移动平台(508)加速到与列车速度相同时，麦克风采集装置(501)开始采集声音信号，当列车行驶到第二感应器(2)的上方时，麦克风采集装置(501)停止采集声音信号，同时移动平台(508)减速运动至停止，由于麦克风采集装置(501)在采集声音信号时与列车相对静止，所以能消除多普勒效应对采集到的声音信号的影响，为后续的信号处理与特征提取带来方便，使诊断结果更精确可靠。

2.根据权利要求1所述的轨边跟随式列车轮对轴承声音采集装置，其特征在于：所述的第一、第二感应器安装在列车铁轨下方，当列车到达时能够发出通过信号。

3.根据权利要求1所述的轨边跟随式列车轮对轴承声音采集装置，其特征在于：所述的平行轨道与列车铁轨平行，轨道上安装有与移动平台装置(5)相连接的拖链。

4.根据权利要求1所述的轨边跟随式列车轮对轴承声音采集装置，其特征在于：所述的拖链的一端连接于移动平台装置(5)，另一端连接于平行轨道(4)，且内部有连接移动平台装置(5)与固定平行轨道(4)的导线，用于供电和信号传输。