CN109489998A - 一种车载式声学检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车载式声学检测系统，其特征在于，包括声学采集单元和检测主机，所述的声学采集单元设置在车厢底部并采集走行部和风机的声学信息，所述的检测主机接收声学采集单元采集到的声学信息并对声学信息进行频率谱分析得到分析结果来判断走行部和风机的故障类型及故障程度。本发明所述的车载式声学检测系统结构简单、紧凑，在车辆正常运行时实现对走行部和风机的在线动态检测，不受环境和车辆运行速度的影响，不影响车辆的正常行驶，自动化程度高，检测效率高，检测精度高，能够及时的发现故障，避免出现漏判、误判的状况，提高列车运行安全性。

Description

一种车载式声学检测系统

技术领域

本发明涉及轨道车辆安全检测技术领域，尤其涉及一种车载式声学检测系统。

背景技术

走行部是车辆在牵引动力作用下沿线路运行的部分。走行部的作用是保证车辆灵活、安全平顺地沿钢轨运行和通过曲线；可靠地承受作用于车辆各种力量并传给钢轨；缓和车辆和钢轨的相互冲击，减少车辆振动，保证足够的运行平稳性和良好的运行质量。走行部是影响列车安全运行的关键部件，列车在高速和高载荷的运行状况下，走行部容易出现例如齿轮箱轴承故障、电机轴承故障、车轮异音、走行部螺钉故障、弹簧故障等，若不及时发现，这些故障进一步扩大后会导致列车运行事故的发生，严重影响列车运行安全。此外，安装至列车裙板内(即同一节车厢两个走行部之间)的风机在运行过程中也易出现各种异常。

目前对于列车走行部的日常检修，主要采用人工进行手工检查或随车机械师通过听音检查，效率较低且易受到人为主观因素影响，容易造成漏判、误判，存在着列车运行安全隐患，而对于风机检测也没有有效手段，仅仅通过风机自带的故障诊断报警方式进行故障提醒，难以及时的发现故障，并且检测不全面，存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种车载式声学检测系统，解决目前技术中列车走行部以及风机出现故障时难以及时准确的检测到，列车运行安全隐患大的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种车载式声学检测系统，其特征在于，包括声学采集单元和检测主机，所述的声学采集单元设置在车厢底部并采集走行部和风机的声学信息，所述的检测主机接收声学采集单元采集到的声学信息并对声学信息进行频率谱分析得到分析结果来判断走行部和风机的故障类型及故障程度。本发明所述的车载式声学检测系统利用装置在车厢底部的声学采集单元在列车行驶过程中实时的采集走行部和风机的声学信息，声学信息包括了齿轮箱轴承、电机轴承、车轮、走行部和风机等部件工作时的声音信息，检测主机通过对声学信息进行频率谱分析，将声学信息中的各种故障信息提取出来，结合声学采集单元的安装位置与部件之间的几何位置关系分析出故障类型、来源及故障程度。本发明实现在线实时检测，不受环境和车辆运行速度的影响，不影响车辆的正常行驶，检测效率高，检测精度高，能够及时的发现故障，避免出现漏判、误判的状况，提高列车运行安全性。

进一步的，所述的车厢底部设置了前走行部、后走行部以及位于前走行部和后走行部之间的风机，声学采集单元包括位于前走行部和风机之间的前声学采集单元以及位于风机和后走行部之间的后声学采集单元，并且前声学采集单元面向后走行部，后声学采集单元面向前走行部。前声学采集单元采集后走行部以及风机的声学信息，后声学采集单元采集前走行部以及风机的声学信息，保障了对整个车厢底部的风机、电机轴承、车轮、齿轮箱轴承的检测，检测覆盖范围广。

进一步的，所述的前声学采集单元与后声学采集单元各设置有两个，并且位于车厢中轴线的两侧。能利用两个前声学采集单元或后声学采集单元接收到声音信号的相位之间的差异对声音信号进行过滤，能最大限度将环境背景声音清除掉，只剩下需要的声音信息，对故障进行精确定位。

进一步的，所述的声学采集单元采用麦克风阵列，麦克风阵列由一定数目的声学传感器组成，用来对声场的空间特性进行采样并处理，能够可靠的实现噪声抑制，回声抑制，去混响，单或多声源定位，声源数目估计，源分离等，确保检测主机对声学信息分析得到故障类型、来源及故障程度的准确性，避免出现漏判、误判的状况，提高列车运行安全性。

进一步的，所述的检测主机在每节车厢上分别设置有一个，并且将分析结果上传至车辆监控系统，每个车厢上的检测主机分别对每个车厢上的声学采集单元采集到的声学信息进行分析处理，确保分析处理的及时性，能够及时准确的得知出现故障的车厢号及轴号信息，对故障进行精确定位，确保能及时的进行维护。

进一步的，所述的检测主机内预设有走行部故障门限值和风机故障门限值，从声学信息分析出的走行部故障程度、风机故障程度超过走行部故障门限值和风机故障门限值时，检测主机通过与之相连的警报器发出警报。在走行部故障程度、风机故障程度达到一定程度时便及时的发出警报，为车轮提供检修依据，保障车辆行驶安全性。

进一步的，所述的走行部故障门限值和风机故障门限值预设有若干个不同等级，从声学信息分析出的走行部故障程度、风机故障程度超过不同等级的走行部故障门限值和风机故障门限值时，检测主机通过与之相连的警报器发出不同等级的警报。走行部、风机的受损状况会有很多不同，对于一些较轻微的故障，不影响车辆的正常行驶，通过警报提醒人员在车辆定期检修时进行维护，而一些突发情况导致走行部、风机受损严重时，通过警报提醒人员减速行驶甚至停车，设置不同等级的警报，保障列车运行效率的同时提高安全性。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的车载式声学检测系统结构简单、紧凑，在车辆正常运行时实现对走行部和风机的在线动态检测，不受环境和车辆运行速度的影响，不影响车辆的正常行驶，自动化程度高，检测效率高，检测精度高，能够及时的发现故障，避免出现漏判、误判的状况，并在车轮状况出现问题时及时的进行预警，提高列车运行安全性，及时的进行维护。

附图说明

图1为车载式声学检测系统的结构示意图；

图2为声学采集单元在车厢底部的位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的一种车载式声学检测系统，不受环境和车辆运行速度的影响，在车辆正常运行对走行部以及风机进行在线实时检测，检测准确性高，能够及时的针对故障进行维护，消除安全隐患，提高列车运行安全性。

如图1和图2所示，一种车载式声学检测系统，主要包括声学采集单元和检测主机2，所述的声学采集单元设置在车厢底部，用来采集走行部4和风机5在列车运行过程中的声学信息，具体的为，声学采集单元采用麦克风阵列，车厢底部设置了前走行部4、后走行部4以及位于前走行部4和后走行部4之间的风机5，声学采集单元包括位于前走行部4和风机5之间的前声学采集单元11以及位于风机5和后走行部4之间的后声学采集单元12，并且前声学采集单元11面向后走行部4，前声学采集单元11采集后走行部4以及风机5的声学信息，后声学采集单元12面向前走行部4，后声学采集单元12采集前走行部4以及风机5的声学信息，前声学采集单元11与后声学采集单元12各设置有两个，并且位于车厢中轴线的两侧，保证了对整个车厢底部的风机5、电机轴承、车轮、齿轮箱轴承的检测，能对故障进行精确定位；

检测主机2接收声学采集单元采集到的声学信息并结合速度信息对声学信息进行频率谱分析得到分析结果来判断走行部4和风机5的故障类型及故障程度，每个部件在实际运转中，均有自身的转动频率，不同部件会发出不同频率的故障信号，通过对采集到的声学信息进行频率谱分析，此处频率谱分析指时频分析，从时频图上找寻对应的故障信息以及采集时的故障时间，再结合声学采集单元的安装位置与部件之间的几何位置关系分析出故障类型、来源及故障程度，对故障进行精确定位；

检测主机2在每节车厢上分别设置有一个，分别对每节车厢上的声学采集单元采集到的声学信息进行分析处理，从而每个检测主机2上分别拥有对应车厢的走行部4和风机5的准确信息，检测主机2将分析结果上传至车辆监控系统3进行统一管理。

上述的车载式声学检测系统能够在车辆正常运行时实现对走行部4和风机5的在线动态检测，不受环境和车辆运行速度的影响，自动化程度高，检测效率高，检测精度高，及时的发现故障，检测结果不受人工检修时人为主观因素影响，避免出现漏判、误判的状况，提高列车运行安全性，及时的进行维护。

走行部4和风机5的各个部件的故障类型、程度对列车行驶安全的影响存在着差别，根据车辆实际运行经验，设置不同预警等级的门限值，实现灵活的不同等级的警报，保障列车运行安全的同时提高运行效率，具体的为，在检测主机2内预设有若干个不同等级的走行部4故障门限值和风机5故障门限值，从声学信息分析出的走行部4故障程度、风机5故障程度超过不同等级的走行部4故障门限值和风机5故障门限值时，检测主机2通过与之相连的警报器发出不同等级的警报，提高检修人员进行检修，或者是提醒人员减速行驶甚至停车。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种车载式声学检测系统，其特征在于，包括声学采集单元和检测主机，所述的声学采集单元设置在车厢底部并采集走行部和风机的声学信息，所述的检测主机接收声学采集单元采集到的声学信息并对声学信息进行频率谱分析得到分析结果来判断走行部和风机的故障类型及故障程度。

2.根据权利要求1所述的车载式声学检测系统，其特征在于，所述的车厢底部设置了前走行部、后走行部以及位于前走行部和后走行部之间的风机，声学采集单元包括位于前走行部和风机之间的前声学采集单元以及位于风机和后走行部之间的后声学采集单元，并且前声学采集单元面向后走行部，后声学采集单元面向前走行部。

3.根据权利要求2所述的车载式声学检测系统，其特征在于，所述的前声学采集单元与后声学采集单元各设置有两个，并且位于车厢中轴线的两侧。

4.根据权利要求1所述的车载式声学检测系统，其特征在于，所述的声学采集单元采用麦克风阵列。

5.根据权利要求1所述的车载式声学检测系统，其特征在于，所述的检测主机在每节车厢上分别设置有一个，并且将分析结果上传至车辆监控系统。

6.根据权利要求1所述的车载式声学检测系统，其特征在于，所述的检测主机内预设有走行部故障门限值和风机故障门限值，从声学信息分析出的走行部故障程度、风机故障程度超过走行部故障门限值和风机故障门限值时，检测主机通过与之相连的警报器发出警报。

7.根据权利要求6所述的车载式声学检测系统，其特征在于，所述的走行部故障门限值和风机故障门限值预设有若干个不同等级，从声学信息分析出的走行部故障程度、风机故障程度超过不同等级的走行部故障门限值和风机故障门限值时，检测主机通过与之相连的警报器发出不同等级的警报。