CN108318263A - 一种机车振动状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机车振动状态监测系统，解决了轨道车辆在高速运行时，转向架构架容易出现蛇形运动，横向加速度容易加快，轨道车辆容易出现使人感到不舒适的横向振动，严重时会引发轨道车辆的安全事故的问题，其技术方案要点是：包括数据采集模块、移动终端、打印模块；数据采集模块、移动终端、无线模块；移动终端包括：处理模块，显示模块，存储模块，输出模块，告警模块；处理模块中预设有冲动基准值，当数据采集模块采集到的数据大于冲动基准值时，告警模块以实现告警，本发明的一种机车振动状态监测系统，通过机车的纵向冲击状态进行检测，使驾驶人员可以了解到目前的情况，做到警示的作用，提高乘客的坐车舒适度，提高了行驶安全。

Description

一种机车振动状态监测系统

技术领域

本发明涉及轨道车辆交通技术领域，特别涉及一种机车振动状态监测系统。

背景技术

轨道车辆作为在固定轨道上行驶的交通工具，其用于运送人员和货物。随着科学技术的不断发展，轨道车辆的运行速度越来越快，其轨道车辆的安全性尤为重要。

由于，轨道车辆在高速运行时，转向架构架容易出现蛇形运动，横向加速度容易加快，轨道车辆容易出现使人感到不舒适的横向振动，严重时会引发轨道车辆的安全事故，还有改进的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种机车振动状态监测系统，通过机车的纵向冲击状态进行检测，从而进行告警，使驾驶人员可以了解到目前的情况，做到警示的作用，提高乘客的坐车舒适度，提高了行驶安全。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种机车振动状态监测系统，包括设置于机车上且用于检测机车运行时的纵向冲击状态的数据采集模块、与数据采集模块连接且用于进行数据处理的移动终端、与移动终端连接并进行数据打印的打印模块；

所述数据采集模块、移动终端、打印模块上均设置有无线模块并进行无线连接；

所述移动终端包括：

处理模块，与数据采集模块连接并进行数据处理；

显示模块，与处理模块连接并进行数据的实时显示；

存储模块，与处理模块连接并进行数据的存储；

输出模块，与打印模块连接并控制打印模块进行打印；

告警模块，与处理模块连接并进行告警提示；

所述处理模块中预设有冲动基准值，当所述数据采集模块采集到的数据大于冲动基准值时，所述告警模块以实现告警。

采用上述方案，通过数据采集模块对纵向冲击状态进行采集，同时通过无线模块与移动终端建立连接，处理模块可以对数据进行处理，并通过显示模块进行实时的数据显示，存储模块可以将数据进行存储，方便后期的调取，而输出模块的设置，用于配合打印模块进行打印，而告警模块的设置，当采集到的数据大于冲动基准值时，就会进行告警提示，提高了乘客的舒适程度和安全性。

作为优选，还包括司机考核模块，所述司机考核模块包括：

车站单元，用于统计车站的停靠站数；

扣分单元，冲动基准值进行匹配并对应设置有扣除分数值；

计算单元，根据预存于计算单元中的总分扣除扣分单元中的扣除分数值与停靠站数之积，从而获得司机的考核分数。

采用上述方案，司机考核模块的设置，对司机的驾驶程度进行考核，从而提升司机的驾驶水平，以提高乘客的舒适度和安全性，通过计算单元将对应的考核分数进行计算，司机之间也可以进行比较，从而提升驾驶水平。

作为优选，还包括与无线模块连接的断线重连模块，所述移动终端与数据采集模块、打印模块连接，当所述移动终端与数据采集模块和/或打印模块断开连接时，所述断线重连模块复位无线模块并进行重新连接。

采用上述方案，短线重连模块的设置，对无线模块的连接进行检测，一旦出现短线的情况，就会进行自动连接，从而提高了无线模块的连接性，实用性强。

作为优选，所述移动终端还包括定位模块，所述定位模块用于与当前位置信息进行对比，并通过单位时间内行驶过的路程计算出当前时速，并通过显示单元进行显示。

采用上述方案，定位模块的设置，配合当前的位置信息从而获得当前的时速，并通过显示单元进行显示，使人们可以对当前的时速进行了解，实用性强。

作为优选，所述无线模块包括zigbee、以太网通信蓝牙、IRDA技术、NFC、HomeRF、UWB、Z-Wave、WIFI通信、3G/4G通信。

采用上述方案，采用无线传输的方式进行传输，从而减少了线路的排布，传送时更加方便，且无线模块具有多种传送方式可以选择性使用，实用性强。

作为优选，还包括轨道损伤模块，所述轨道损伤模块实时探测由于铁路轨道损伤产生的铁道机车车辆运行时的振动冲击信号，并将振动冲击信号经过处理模块处理以获得铁路轨道的损伤信息并上传至存储模块。

采用上述方案，轨道损伤模块的设置，提高了对轨道的损伤程度进行检查，同时配合振动冲击信号进行了解，提高了对信息的了解，而存储模块的设置，则将损伤信息进行上传与保存，方便后期进行调取。

作为优选，还包括与轨道损伤模块连接的轨道修正模块，所述轨道修正模块中预设有与振动冲击信号相对应的阈值信号以及超过阈值信号的最多次数信号，所述轨道修正模块从存储模块中调取振动冲击信号并将当前位置进行定位，当振动冲击信号大于当前位置的阈值信号时，进行累积计数，同时累积次数大于最多次数信号时，所述轨道修正模块于当前振动冲击信号的位置进行标识。

采用上述方案，轨道修正模块的设置，使振动冲击信号与阈值信号进行对比，并预设有最多次数信号，使对超出的次数进行了解，一旦超过最多次数时，就会在当前地点进行标识，方便后期维护人员前来维护，同时方便工作人员寻找，实用性强。

作为优选，还包括与轨道修正模块连接的路径规划模块，所述路径规划模块于当前位置与标识位置之间的距离进行导航前往，并根据标识位置进行自动排布，以规划出前往路线。

采用上述方案，估计规划模块的设置，对当前位置和标识位置进行了解，同时进行路径的自动规划，方便维护人员前往维护，一旦出现多个标识位置时，路径规划模块就可以进行进行规划，提高了维护效率。

作为优选，还包括与轨道损伤模块连接的预警模块，所述预警模块于单位时间内连续向存储模块中调取三个连续的振动冲击信号并定义为A1、A2、A3，且所述预警模块中预设有允许冲击误差值Q；当A1+Q＜A2-Q、A2+Q＜A3-Q时，所述预警模块以实现预警并于当前位置进行预计标注。

采用上述方案，通过预警模块的设置，对三个连续的振动冲击信号进行获取，并与允许误差值进行增减，一旦A1+Q＜A2-Q、A2+Q＜A3-Q时，预警装置就会在当前的位置进行标注，实用性强。

作为优选，还包括与轨道损伤模块连接的损伤程度勘察模块，所述损伤程度勘察模块的红外图像显示方法如下：

S1、红外图像成像装置的探测器对目标对象进行连续监测；

S2、将采集后的红外图像数据通过图像采集卡发送至处理终端中进行存储；

S3、红外图像成像装置对目标对象进行测量

S4将获得的第一测量数据保存至处理终端；

S5、红外图像成像装置对黑体进行测量

S6、将获得的第二测量数据保存至处理终端；

S7、用第一测量数据减去第二测量数据得到新的图像数据；

S8、新的图像数据通过处理终端处理以图像的形式显示出0.8μm～2.5μm波段内的全波段红外图像。

采用上述方案，通过红外图像的方式进行显示，从而提高了对轨道的了解，进一步的进行分析，提高了轨道的成像，提高了维护人员对轨道损坏地方的查看。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过机车的纵向冲击状态进行检测，从而进行告警，使驾驶人员可以了解到目前的情况，做到警示的作用，提高乘客的坐车舒适度，提高了行驶安全。

附图说明

图1为机车振动状态监测系统的系统示意图；

图2为数据采集模块的流程框图；

图3为轨道损伤模块的流程框图；

图4为预警模块的流程框图；

图5为损伤程度勘察模块的红外图像显示方法的步骤框图。

图中：1、数据采集模块；2、移动终端；3、打印模块；4、无线模块；5、处理模块；6、显示模块；7、存储模块；8、输出模块；9、告警模块；10、司机考核模块；11、车站单元；12、扣分单元；13、计算单元；14、断线重连模块；15、定位模块；16、轨道损伤模块；17、轨道修正模块；18、路径规划模块；19、预警模块；20、损伤程度勘察模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例公开的一种机车振动状态监测系统，包括数据采集模块1、移动终端2、打印模块3。移动终端2可以为智能手机、智能手表、平板电脑。

数据采集模块1、移动终端2、打印模块3之间通过无线模块4进行无线连接，且无线模块4可以采用zigbee、以太网通信蓝牙、IRDA技术、NFC、HomeRF、UWB、Z-Wave、WIFI通信、3G/4G通信中的一种或者多种进行配合使用，从而提高无线连接的稳定性。

无线模块4与断线重连模块14连接，断线重连模块14用于检测无线模块4的连接状态，一旦移动终端2与数据采集模块1和/或打印模块3断开连接时，断线重连模块14复位无线模块4并进行重新连接，且断线重连模块14采用10s一次的自动检查。

移动终端2包括处理模块5、显示模块6、存储模块7、输出模块8、告警模块9、定位模块15、定位模块15。处理模块5与数据采集模块1连接并进行数据处理，显示模块6与处理模块5连接并进行数据的实时显示，存储模块7与处理模块5连接并进行数据的存储，输出模块8与打印模块3连接并控制打印模块3进行打印，告警模块9与处理模块5连接并进行告警提示。

定位模块15用于与当前位置信息进行对比，并通过单位时间内行驶过的路程计算出当前时速，并通过显示单元进行显示。计算公式为：当前速度V=[第一时间中定位得出的坐标A1（X1，Y1）-第二时间中定位得出的坐标A2（X2，Y2）]/两点所用的时间T，

即:V=[√（X1-X2）²-（Y1-Y2）²]/T；

移动终端2还与轨道损伤模块16、存储模块7、轨道修正模块17、路径规划模块18、预警模块19、损伤程度勘察模块20、司机考核模块10连接，且司机考核模块10包括车站单元11、扣分单元12、计算单元13。

司机考核模块10以8秒作为一次冲动的持续时间，即检测到冲动时，8秒内记录为一次冲动，采样频率不低于200赫兹，低通滤波20赫兹，取其加速度变化率最大值Jmax为冲动值。本实施例中，监测仪所用冲动评定标准共分10级。

扣分单元12的冲动评价体系如下：

冲动级别【Ⅰ】：JM值为0.2<=JM<8.0，乘客感觉为极微感觉，每次扣0分；

冲动级别【Ⅱ】：JM值为8.0<=JM<14.0，乘客感觉为轻微感觉，每次扣5分；

冲动级别【Ⅲ】：JM值为14.0<=JM<28.0，乘客感觉为稍有感觉，每次扣10分；

冲动级别【Ⅳ】：JM值为28.0<=JM<35.0，乘客感觉为轻微不适，每次扣20分；

冲动级别【Ⅴ】：JM值为35.0<=JM<40.0，乘客感觉为稍有不适，每次扣40分；

冲动级别【Ⅵ】：JM值为40.0<=JM<55.0，乘客感觉为不适，每次扣60分；

冲动级别【Ⅶ】：JM值为55.0<=JM<65.0，乘客感觉为较强不适，每次扣90分；

冲动级别【Ⅷ】：JM值为65.0<=JM<120.0，乘客感觉为较强不适，每次扣120分；

冲动级别【Ⅸ】：JM值为120.0<=JM<170.0，乘客感觉为强烈不适，每次扣150分；

冲动级别【Ⅹ】：JM值为170.0<=JM，乘客感觉为极为不适，每次扣200分。

检测的仪器采用极速度计，且加速度计布置于运行方向的最后一节车厢内的地板的纵向中心线上。

车站单元11采用车站系数进行计算，车站系数：K=（P－1）×0.5，其中P为整个测试路段的停靠站数。

例如：

广州－深圳，停靠广州、樟木头、深圳三站，

P＝3，

K＝（3－1）×0.5＝1；

计算单元13用于计算出司机对应的分数，且总分为300，扣分系数为1.5，即司机总得分:F＝300－1.5×总扣分/K。

如图2所示，处理模块5中预设有冲动基准值，数据采集模块1对纵向冲击状态进行数据采集，并输出对应的数据，当数据采集模块1采集到的数据大于冲动基准值时，告警模块9以实现告警；当数据采集模块1采集到的数据小于或者等于冲动基准值时，则数据采集模块1继续进行检测，而告警模块9包括声音、灯光、振动三种方式进行任意组合或单独使用进行告警。

如图3所示，轨道损伤模块16实时探测由于铁路轨道损伤产生的铁道机车车辆运行时的振动冲击信号，并将振动冲击信号经过处理模块5处理以获得铁路轨道的损伤信息并上传至存储模块7。

轨道修正模块17中预设有与振动冲击信号相对应的阈值信号以及超过阈值信号的最多次数信号，轨道修正模块17从存储模块7中调取振动冲击信号并将当前位置进行定位。

当振动冲击信号大于当前位置的阈值信号时，进行累积计数，同时累积次数大于最多次数信号时，所述轨道修正模块17于当前振动冲击信号的位置进行标识。

路径规划模块18与轨道修正模块17连接，路径规划模块18于当前位置与标识位置之间的距离配合电子地图进行导航前往，电子地图预设于移动终端2中，且电子地图可以为百度地图、腾讯地图、搜狗地图、高德地图等，并根据标识位置进行自动排布，以规划出前往路线，方便维护人员寻找地点。

预警模块19与轨道损伤模块16连接，且预警模块19中预设有允许冲击误差值Q，且预警模块19于单位时间内连续向存储模块7中调取三个连续的振动冲击信号并定义为A1、A2、A3。

当检测到A1+Q＜A2-Q或A2+Q＜A3-Q时，一旦满足结果，预警模块19以实现预警并于当前位置进行预计标注；反之，。

损伤程度勘察模块20与轨道损伤模块16连接，损伤程度勘察模块20的红外图像显示方法如下：

S1、红外图像成像装置的探测器对目标对象进行连续监测；

S2、将采集后的红外图像数据通过图像采集卡发送至处理终端中进行存储；

S3、红外图像成像装置对目标对象进行测量

S4将获得的第一测量数据保存至处理终端；

S5、红外图像成像装置对黑体进行测量

S6、将获得的第二测量数据保存至处理终端；

S7、用第一测量数据减去第二测量数据得到新的图像数据；

S8、新的图像数据通过处理终端处理以图像的形式显示出0.8μm～2.5μm波段内的全波段红外图像。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种机车振动状态监测系统，其特征是：包括设置于机车上且用于检测机车运行时的纵向冲击状态的数据采集模块(1)、与数据采集模块(1)连接且用于进行数据处理的移动终端(2)、与移动终端(2)连接并进行数据打印的打印模块(3)；

所述数据采集模块(1)、移动终端(2)、打印模块(3)上均设置有无线模块(4)并进行无线连接；

所述移动终端(2)包括：

处理模块(5)，与数据采集模块(1)连接并进行数据处理；

显示模块(6)，与处理模块(5)连接并进行数据的实时显示；

存储模块(7)，与处理模块(5)连接并进行数据的存储；

输出模块(8)，与打印模块(3)连接并控制打印模块(3)进行打印；

告警模块(9)，与处理模块(5)连接并进行告警提示；

所述处理模块(5)中预设有冲动基准值，当所述数据采集模块(1)采集到的数据大于冲动基准值时，所述告警模块(9)以实现告警。

2.根据权利要求1所述的一种机车振动状态监测系统，其特征是：还包括司机考核模块(10)，所述司机考核模块(10)包括：

车站单元(11)，用于统计车站的停靠站数；

扣分单元(12)，冲动基准值进行匹配并对应设置有扣除分数值；

计算单元(13)，根据预存于计算单元(13)中的总分扣除扣分单元(12)中的扣除分数值与停靠站数之积，从而获得司机的考核分数。

3.根据权利要求1所述的一种机车振动状态监测系统，其特征是：还包括与无线模块(4)连接的断线重连模块(14)，所述移动终端(2)与数据采集模块(1)、打印模块(3)连接，当所述移动终端(2)与数据采集模块(1)和/或打印模块(3)断开连接时，所述断线重连模块(14)复位无线模块(4)并进行重新连接。

4.根据权利要求1所述的一种机车振动状态监测系统，其特征是：所述移动终端(2)还包括定位模块(15)，所述定位模块(15)用于与当前位置信息进行对比，并通过单位时间内行驶过的路程计算出当前时速，并通过显示单元进行显示。

5.根据权利要求1所述的一种机车振动状态监测系统，其特征是：所述无线模块(4)包括zigbee、以太网通信蓝牙、IRDA技术、NFC、HomeRF、UWB、Z-Wave、WIFI通信、3G/4G通信。

6.根据权利要求1所述的一种机车振动状态监测系统，其特征是：还包括轨道损伤模块(16)，所述轨道损伤模块(16)实时探测由于铁路轨道损伤产生的铁道机车车辆运行时的振动冲击信号，并将振动冲击信号经过处理模块(5)处理以获得铁路轨道的损伤信息并上传至存储模块(7)。

7.根据权利要求6所述的一种机车振动状态监测系统，其特征是：还包括与轨道损伤模块(16)连接的轨道修正模块(17)，所述轨道修正模块(17)中预设有与振动冲击信号相对应的阈值信号以及超过阈值信号的最多次数信号，所述轨道修正模块(17)从存储模块(7)中调取振动冲击信号并将当前位置进行定位，当振动冲击信号大于当前位置的阈值信号时，进行累积计数，同时累积次数大于最多次数信号时，所述轨道修正模块(17)于当前振动冲击信号的位置进行标识。

8.根据权利要求7所述的一种机车振动状态监测系统，其特征是：还包括与轨道修正模块(17)连接的路径规划模块(18)，所述路径规划模块(18)于当前位置与标识位置之间的距离进行导航前往，并根据标识位置进行自动排布，以规划出前往路线。

9.根据权利要求6所述的一种机车振动状态监测系统，其特征是：还包括与轨道损伤模块(16)连接的预警模块(19)，所述预警模块(19)于单位时间内连续向存储模块(7)中调取三个连续的振动冲击信号并定义为A1、A2、A3，且所述预警模块(19)中预设有允许冲击误差值Q；当A1+Q＜A2-Q、A2+Q＜A3-Q时，所述预警模块(19)以实现预警并于当前位置进行预计标注。

10.根据权利要求6所述的一种机车振动状态监测系统，其特征是：还包括与轨道损伤模块(16)连接的损伤程度勘察模块(20)，所述损伤程度勘察模块(20)的红外图像显示方法如下：

S1、红外图像成像装置的探测器对目标对象进行连续监测；

S2、将采集后的红外图像数据通过图像采集卡发送至处理终端中进行存储；

S3、红外图像成像装置对目标对象进行测量

S4将获得的第一测量数据保存至处理终端；

S5、红外图像成像装置对黑体进行测量

S6、将获得的第二测量数据保存至处理终端；

S7、用第一测量数据减去第二测量数据得到新的图像数据；

S8、新的图像数据通过处理终端处理以图像的形式显示出0.8μm～2.5μm波段内的全波段红外图像。