CN109669121A - 一种轨道列车检测系统 - Google Patents

Abstract

一种轨道列车检测系统，包括：轴电压检测电路，其用于对牵引电机的轴电压进行检测，得到轴电压信号；共模电压检测电路，其用于对牵引变流器的不同相位的输出电压进行检测并生成共模电压信号；数据采集电路，其用于对轴电压信号和共模电压信号进行调理并进行数据采集，得到轴电压数据和共模电压数据；数据处理电路，其用于根据轴电压数据判断牵引电机是否存在轴电压过高故障，其中，如果牵引电机存在轴电压过高故障，则根据共模电压数据进行故障原因定位。本系统能够在牵引电压存在轴电压过高故障时通过对共模电压数据的分析来实现对轴电压过高故障的故障定位，从而大大缩短故障排查以及检修所需时长，改善了整车的供电环境。

Description

一种轨道列车检测系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体地说，涉及一种轨道列车检测系统。

背景技术

牵引变流器和牵引电机是轨道列车动力装置中的两个核心部件。如果牵引电机上存在过高的感应电压，那么牵引电机也将随之产生较大的感应电流，感应电流会在轴颈与轴瓦之间产生电弧侵蚀，从而使得用于润滑冷却的油质加速劣化，严重时电机转轴的滑动表面和轴瓦就可能被损坏，导致轴与轴承不能使用或者寿命将大大缩短。

因此，该感应电压的存在已经严重地威胁到了轨道列车的安全运行。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种轨道列车检测系统，所述系统包括：

轴电压检测电路，其与牵引电机连接，用于对牵引电机的轴电压进行检测，得到轴电压信号；

共模电压检测电路，其与牵引变流器连接，用于对所述牵引变流器的不同相位的输出电压进行检测并生成共模电压信号；

数据采集电路，其与所述轴电压检测电路和共模电压检测电路连接，用于对所述轴电压信号和共模电压信号进行调理并进行数据采集，得到轴电压数据和共模电压数据；

数据处理电路，其与所述数据采集电路连接，用于根据所述轴电压数据判断所述牵引电机是否存在轴电压过高故障，其中，如果所述牵引电机存在轴电压过高故障，则根据所述共模电压数据进行故障原因定位。

根据本发明的一个实施例，所述轴电压检测电路包括第一外接端和第二外接端，其中，所述第一外接端与所述牵引电机的外壳连接，所述第二外接端安装在所述牵引电机的转轴上。

根据本发明的一个实施例，所述共模电压检测电路包括至少三个输入端口，其中，这三个输入端口分别与所述牵引变流器的三个输出端口对应连接。

根据本发明的一个实施例，所述数据采集电路包括：

信号调理模块，其与所述轴电压检测电路和共模电压检测电路连接，用于对所述轴电压信号和共模电压信号进行信号调理；

模数转换模块，其与所述信号调理电路连接，用于对所述信号调理电路传来的模拟信号进行模数转换，得到所述轴电压数据和共模电压数据。

根据本发明的一个实施例，所述数据采集电路与数据处理电路通过有线方式连接。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

无线信号发送模块，其与所述数据采集电路连接；

无线信号接收模块，其与所述数据处理电路连接。

根据本发明的一个实施例，所述轴电压检测电路、共模电压检测电路和数据采集电路设置在车厢下的车体中，所述数据处理电路设置在车厢内部。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

数据存储电路，其与所述数据采集电路连接，用于存储所述轴电压数据和共模电压数据。

根据本发明的一个实施例，如果所述系统处于实时监测模式下，所述数据采集电路实时地将所述轴电压数据和共模电压数据传输至所述数据处理电路；

如果所述系统处于实时存储模式，所述数据采集电路实时地将所述轴电压数据和共模电压数据传输至所述数据存储电路，以由所述数据存储电路进行存储。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理电路配置为判断所述轴电压数据所表征的轴电压是否大于预设轴电压阈值，如果大于，则进一步判断所述共模电压数据所表征的共模电压的变化周期和瞬时幅值判断轴电压过高故障的故障原因是否在于所述牵引变流器。

本发明所提供的轨道列车检测系统能够通过对轴电压进行分析来判断牵引电机是否存在轴电压过高故障，并在牵引电压存在轴电压过高故障时通过对共模电压数据的分析来实现对轴电压过高故障的故障定位，即判断该故障是否由牵引变流器引起，从而大大缩短故障排查以及检修所需时长，改善了整车的供电环境。

相较于现有的轨道列车检测系统，本发明所提供的系统能够在无人为干预的情况下自主地检测、记录和保存高采样率的原始数据(包括原始轴电压数据和原始共模电压数据)，这样在检测结束后该系统可以对原始数据进行回放、分析，从而使得整个数据分析过程更加全面、准确以及灵活。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的轨道列车检测系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的轴电压检测电路和共模电压检测电路的安装方式示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

对于现有的轨道列车来说，当出现较高的牵引电机轴电压时，用户往往需要对列车系统进行逐一排查才能够确定出导致牵引电机轴电压过高的原因，这将耗费大量的人力和物力。

针对现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种新的轨道列车检测系统，该系统不仅能够检测牵引电机的轴电压，还能够检测牵引变流器的三相输出共模电压，并根据轴电压与共模电压的关联性，来确定或排除是否是因为牵引变流器输出电压而引起牵引电机的轴电压过高。

图1示出了本实施例所提供的轨道列车检测系统的结构示意图。

如图1所示，本实施例所提供的轨道列车检测系统包括：轴电压检测电路102、共模电压检测电路103、数据采集电路104以及数据处理电路107。其中，轴电压检测电路102与牵引电机连接，其用于对牵引电机的轴端电压进行检测，从而得到轴电压信号(其为模拟信号)。共模电压检测电路103与牵引变流器连接，其用于对牵引变流器的不同相位的输出电压进行检测，进而得到共模电压信号(其为模拟信号)。

图2示出了本实施例中轴电压检测电路和共模电压检测电路的安装方式示意图。如图2所示，本实施例中，轴电压检测电路102通过两个外接端(即第一外接端和第二外接端)来获取牵引电机的轴电压信号。具体地，第一外接端与牵引电机的外壳连接，在这种情况下，轴电压检测电路的第一外接端也就等效于与地连接。第二外接端安装在牵引电极的电机转轴上并与电机转轴电连接。

本实施例中，第二外接端优选地采用碳刷来实现。碳刷具有良好的导电性和无损性(碳刷硬度较低，不会对牵引电机的转轴造成损伤)，通过与牵引电机的转轴充分接触，轴电压检测电路102也就能够准确、可靠地对牵引电机的轴电压进行检测。当然，在本发明的其它实施例中，第二外接端还可以采用其它合理的器件来实现，本发明不限于此。

共模电压检测电路103优选地包括至少三个输入端口，其中，这三个输入端口分别与牵引变流器的三个输出端口对应连接，这样共模电压检测电路103也就检测得到牵引变流器所输出的(即牵引电机所接收到的)三相交流电。根据所检测到的牵引变流器所输出的三相交流电，共模电压检测电路103也就可以得到共模电压信号。

本实施例中，数据采集电路104与轴电压检测电路102和共模电压检测电路103连接，其能够对轴电压检测电路102所传输来的轴电压信号和共模电压检测电路103所传输来的共模电压信号进行数据采集，从而对应得到轴电压数据和共模电压数据。其中，上述轴电压数据和共模电压数据均为数字信号。

如图1所示，本实施例中，数据采集电路104优选地包括信号调理模块104a和模数转换模块104b。其中，信号调理模块104a与轴电压检测电路102和共模电压检测电路103连接，其能够分别对轴电压信号和共模电压信号进行信号调理。需要指出的是，在本发明的不同实施例中，根据实际需要，信号调理模块104a可以包括诸如电压转换电路、滤波电路等其它模拟信号处理电路。

模数转换模块104b与信号调理模块104a连接，其能够对信号调理模块104a所传输来的模拟信号进行模数转换，从而分别得到轴电压数据和共模电压数据。

数据采集电路104在得到轴电压数据和共模电压数据后，会将上述轴电压数据和共模电压数据传输至数据处理电路107，从而由数据处理电路107根据轴电压数据判断牵引电机是否存在轴电压过高故障。而如果牵引电机的轴电压过高，那么数据处理电路107会进一步根据所接收到的共模电压数据来进行故障原因定位，从而确定出确定或排除是否是因为牵引变流器输出电压而引起牵引电机的轴电压过高。同时，根据实际需要，本实施例中，数据处理电路108还可以根据数据分析结果来生成相应的检测报告(例如以表格或是图像方式显示分析结果等)或是将接收到轴电压数据和/或共模电压数据转换为其它格式的数据等。

在理想状态下，牵引变流器为牵引电机输出平衡的三相电压，牵引电机受电后带动列车运行。但在实际工况中，牵引变流器三相输出电压的矢量和并不等于零，尤其当输出电压变化较大或是三相电压平衡度较差时，牵引变流器将在三相输出端产生一个较大的共模电压。该共模电压在电机定子、转子之间的电容耦合作用下，在牵引电机轴上形成感应电压。

基于上述原理，本实施例中，数据处理电路107在接收到轴电压数据和共模电压数据后，会首先判断轴电压数据所表征的轴电压是否大于预设轴电压阈值，其中，如果大于，数据处理电路107会进一步分析同一时刻的共模电压数据，从而根据共模电压数据所表征的共模电压的变化周期和瞬时幅值判断轴电压过高故障的故障原因是否在于牵引变流器。通过对共模电压数据的分析，数据处理电路107能够实现对轴电压过高故障的故障定位，即判断该故障是否由牵引变流器引起，从而大大缩短故障排查以及检修所需时长，改善了整车的供电环境。

具体地，本实施例中，数据处理电路107能够记录、保存试验全过程的数据(包括轴电压数据和共模电压数据)。根据这些数据，数据处理电路107也就可以确定出轴电压的频率变化趋势以及幅值变化趋势，同时也可以确定出对应功率电压的频率变化趋势以及幅值变化趋势。当判断出轴电压数据所表征的轴电压大于预设轴电压阈值时，数据处理电路107将会确定出此时存在轴电压过大故障，数据处理电路107会进一步将此时的轴电压的频率变化趋势以及幅值变化趋势与共模电压的频率变化趋势以及幅值变化趋势进行比较。如果轴电压的频率变化趋势以及幅值变化趋势与共模电压的频率变化趋势以及幅值变化趋势相同或相似，那么数据处理电路107也就可以确定出此时牵引电机轴电压过高故障主要是由牵引变流器所引起的，从而实现故障定位。

在现有的轨道列车检测系统中，数据采集电路与数据处理电路之间的数据传输方式要么是单以无线方式进行数据传输，要么是单以有线方式进行数据传输。而这两种数据传输方式均由各自的优点和缺点。例如有线传输具有可靠性高、传输速度快的优点，但有线传输方式需要进行额外布线并且连接端口在环境振动较大时存在容易脱落的风险。而无线传输则具有无需进行布线且设备安装简单的优点，但其容易受到屏蔽影响(例如在车厢内进行测试时无法收到车下的无线信号)。

针对该问题，如图1所示，本实施例中，根据实际需要，数据采集电路104与数据处理电路107可以通过有线传输的方式进行数据交互，也可以采用无线传输的方式进行数据交互，具体所采用的数据传输方式可以由用户实际情况进行选择或是由数据处理电路自动切换，从而选择更为合理的方式来进行数据交互。

如图1所示，为了使得数据采集电路104与数据处理电路107之间能够实现无线数据传输，本实施例中，该轨道列车检测系统还包括无线信号发送模块105和无线信号接收模块106。其中，无线信号发送模块105与数据采集电路104连接，无线信号接收模块106与数据处理电路107连接，无线信号发送模块105和无线信号接收模块106能够配合地实现数据采集电路104与数据处理电路107之间的无线数据交互。

此外，对于现有的轨道列车检测系统来说，测试人员主要采用两种方法来检测牵引电机的轴电压。其中一种是通过示波器来观察轴电压信号，然而由于示波器的存储能力有限，示波器只能够记录几秒钟的数据，因此该方法无法对完整的试验过程(完整的试验过程是指轨道列车在运行轨道线路时，依次进行启动-加速-匀速-制动-停止的试验操作过程)的数据记录，并且该方法在实施过程中操作较为复杂。

另外一种是通过简单的记录装置来记录某一时刻轴电压的状态(即某一时刻牵引电机的轴电压是否超过预设电压值)，该方法虽然能够全程记录信息，然而其所记录得到的仅仅是一个状态量(例如表征牵引电机的轴电压未超过预设电压值的二进制数值0和表征牵引电机的轴电压超过预设电压值的二进制数值1等)，其无法记录轴电压的原始数据。

由此可以看出，现有的轨道列车检测系统无法长时间对轴电压原始数据进行记录和保存，这样用户也就无法查看完整试验过程的数据变化趋势。针对该问题，如图1所示，本实施例所所提供的轨道列车检测系统优选地还包括数据存储电路108。

数据存储电路108与数据采集电路104连接，其用于存储数据采集电路104所传输来的轴电压数据和共模电压数据。本实施例中，该轨道列车检测系统可以根据实际需要配置为采用实时监测模式或是采用实时存储模式来对轨道列车的状态进行检测。

具体地，本实施例中，当该系统处于实时监测模式时，数据采集电路104会将自身采集得到的轴电压数据和共模电压数据通过有线或无线方式直接传输至数据处理电路107，以由数据处理电路107进行进一步地处理和分析。

而当该系统处于实时存储模式时，数据采集电路104会将自身采集得到的轴电压数据和共模电压数据实时存储在数据存储电路108中。当用户需要查看和分析轴电压数据和共模电压数据时，数据采集电路104会从数据存储电路108中读取上述轴电压数据和共模电压数据，并将读取到的轴电压数据和共模电压数据通过有线或无线方式传输至数据处理电路107。

由此可以看出，相较于现有的轨道列车检测系统，本实施例所提供的系统能够在无人为干预的情况下自主地检测、记录和保存高采样率的原始数据(包括原始轴电压数据和原始共模电压数据)，这样在检测结束后该系统可以对原始数据进行回放、分析，从而使得整个数据分析过程更加全面、准确以及灵活。

如图1所示，本实施例中，轴电压检测电路102、共模电压检测电路103、数据采集电路104、无线信号发送模块105以及数据存储电路108优选地配置在车厢101下的车体100中，而无线信号接收模块106和数据处理电路107优选地配置在车厢101内部。当然，在本发明的其它实施例中，该轨道列车检测系统中各个器件的布局方式还可以采用其它合理方式，本发明不限于此。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (10)

1.一种轨道列车检测系统，其特征在于，所述系统包括：

轴电压检测电路，其与牵引电机连接，用于对牵引电机的轴电压进行检测，得到轴电压信号；

共模电压检测电路，其与牵引变流器连接，用于对所述牵引变流器的不同相位的输出电压进行检测并生成共模电压信号；

数据采集电路，其与所述轴电压检测电路和共模电压检测电路连接，用于对所述轴电压信号和共模电压信号进行调理并进行数据采集，得到轴电压数据和共模电压数据；

数据处理电路，其与所述数据采集电路连接，用于根据所述轴电压数据判断所述牵引电机是否存在轴电压过高故障，其中，如果所述牵引电机存在轴电压过高故障，则根据所述共模电压数据进行故障原因定位。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轴电压检测电路包括第一外接端和第二外接端，其中，所述第一外接端与所述牵引电机的外壳连接，所述第二外接端安装在所述牵引电机的转轴上。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述共模电压检测电路包括至少三个输入端口，其中，这三个输入端口分别与所述牵引变流器的三个输出端口对应连接。

4.如权利要求1～3中任一项所述的系统，其特征在于，所述数据采集电路包括：

信号调理模块，其与所述轴电压检测电路和共模电压检测电路连接，用于对所述轴电压信号和共模电压信号进行信号调理；

模数转换模块，其与所述信号调理电路连接，用于对所述信号调理电路传来的模拟信号进行模数转换，得到所述轴电压数据和共模电压数据。

5.如权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述数据采集电路与数据处理电路通过有线方式连接。

6.如权利要求1～5中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

无线信号发送模块，其与所述数据采集电路连接；

无线信号接收模块，其与所述数据处理电路连接。

7.如权利要求1～6中任一项所述的系统，其特征在于，所述轴电压检测电路、共模电压检测电路和数据采集电路设置在车厢下的车体中，所述数据处理电路设置在车厢内部。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

数据存储电路，其与所述数据采集电路连接，用于存储所述轴电压数据和共模电压数据。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，如果所述系统处于实时监测模式下，所述数据采集电路实时地将所述轴电压数据和共模电压数据传输至所述数据处理电路；

如果所述系统处于实时存储模式，所述数据采集电路实时地将所述轴电压数据和共模电压数据传输至所述数据存储电路，以由所述数据存储电路进行存储。

10.如权利要求1～9中任一项所述的系统，其特征在于，所述数据处理电路配置为判断所述轴电压数据所表征的轴电压是否大于预设轴电压阈值，如果大于，则进一步判断所述共模电压数据所表征的共模电压的变化周期和瞬时幅值判断轴电压过高故障的故障原因是否在于所述牵引变流器。