CN110132406A - 一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统，所述方法包括：获取安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据，根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据，根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。本发明实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统，可以快速精确的完成联轴器的振动检测，同时操作简单、易于实现，能够广泛的应用于轨道交通装备实际运行现场。

Description

一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统。

背景技术

作为新兴技术代表，永磁直驱技术是公认的下一代驱动技术，此技术已经在风机等多个应用场景得到应用，并取得了很好的效果。目前永磁直驱技术也应用在轨道交通中，在大功率交流传动电力机车上实现应用，成功研制出国内首台永磁直驱电力机车。永磁直驱电力机车是我国继“快速客运电力机车“和“重载电力机车”之后，在交流电力机车领域又一新的突破，机车总效率将提升3％以上，每小时可节约电能200度，并具有维护成本低、绿色环保、静音等显著特点。同时，永磁直驱电力机车采用了直接驱动轮对技术，取消了传统的传动齿轮箱，结构简单，不仅有效降低机械能耗损失，驱动系统部件维护周期更是长达200万公里，为用户节省大量维保费用，产品综合经济效益优势显著。

永磁直驱电力机车取消了传统的齿轮箱结构，采用以空心轴挠性板联轴器作为转向架驱动结构，这种新型驱动结构不仅轻巧可靠，而且整体实现“钢性”联结，避免齿轮箱油污、橡胶等处理不当对环境的损害，更加绿色环保。同时，机车较其他交流电力机车产品噪声降低15％以上，司机室内更显安静，静音效果明显。但是也由于此结构的原因，联轴器作为永磁直驱技术的关键部件，其振动特性对整个机车的安全运行具有重大的影响，需要对联轴器的振动情况进行深入分析。

解决上述方法最有效的方法就是采集联轴器振动信号，进行振动分析，确定联轴器对振动的传递和衰减特性。通常对于列车关键部位的振动分析是通过部署有线传感器，获取不同位置的振动数据从而进行后续的振动分析。但是联轴器等旋转部件，在实际车辆运行过程中由于时刻处于高速旋转状态，无法在部件上直接部署有线传感器，从而无法获取其振动数据。因此，针对永磁直驱联轴器的振动采集和分析，目前只能采用这几种传统检测与分析方法：(1)间接振动测量方法；(2)噪声/激光非接触式测试法；(3)仿真/模拟试验台测试的方法。但是这几种传统检测与分析方法存在以下几种缺陷：

(1)间接振动测量方法。此方法是在联轴器附近的非转动位置部署有线振动传感器，如轴箱、电机等位置，采集附近位置的振动情况从而间接推算出旋转部件的振动情况。此种方法对间接测量的位置选取提出了非常高的要求，往往需要大量的仿真分析/试验结论以及工程经验，且受列车实际运行过程复杂环境的影响，在实际应用中准确度较差，难以实现。

(2)噪声/激光非接触式测试法。此类方法通过收集联轴器的声学/光学等信号，判断旋转部件的运行状态。此方法需要的测试系统较为精密，成本较高，部署复杂，在环境恶劣的工业现场适用性较低。另外相比较于振动信号，此方法收集的信号不够丰富，分析方法不够成熟完善。

(3)仿真/模拟试验台测试的方法。为了测试联轴器的振动情况，传统方法通常将联轴器加载到振动试验台上，根据相关标准加入三向激励进行试验。但是由于联轴器处于非旋转状态，并且试验台的模拟环境与实际线路相差巨大，无法反应部件真实情况，造成与实际情况偏差较大。另外联轴器由于采取的是叠片式，叠片之前的摩擦情况很难通过仿真来实现，理论与实际差距较大。

除此之外，一些试验人员为了测量旋转部件的振动情况，在部件上进行一些打孔、开槽等处理，对原有结构造成损伤，操作较为复杂，无法在列车实际运行状态下实施。

综上所述，传统的测试方法测试结果不够准确，操作复杂，难以应用于实际工业现场。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统，用以解决上述问题中的至少一个。

第一方面，本发明实施例提供了一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，包括：

获取安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据；

根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；

根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。

进一步地，所述根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据，具体包括：

根据下面第一关系模型获取所述联轴器的垂向振动数据：

以及，根据下面第二关系模型获取所述联轴器的纵向振动数据：

其中，θ表示Y轴与竖直方向的夹角，θ的取值范围为0～2π；F_{vib_v}表示所述联轴器的垂向振动数据；F_{vib_h}表示所述联轴器的纵向振动数据；N_X表示所述联轴器在X轴上的振动数据；N_Y表示所述联轴器在Y轴上的振动数据；g表示重力加速度；m表示所述三轴无线振动传感器的重量；R表示所述三轴无线振动传感器到所述联轴器中心的距离；v表示所述联轴器的转动速度。

进一步地，所述Y轴与竖直方向的夹角θ通过下面第三关系模型获取：

其中，M表示所述联轴器在X轴或Y轴上的振动数据中两个峰峰值之间的采样个数；k表示在X轴或Y轴上得到的第k个振动数据，表示在X轴或Y轴上得到第k个振动数据时θ的取值。

第二方面，本发明实施例还提供了一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统，包括：处理器、联轴器以及安装在所述联轴器上的三轴无线振动传感器；

所述三轴无线振动传感器用于采集所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据，并将采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据发送给所述处理器；

所述处理器用于根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；

所述处理器还用于根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。

进一步地，所述处理器具体用于根据下面第一关系模型获取所述联轴器的垂向振动数据：

以及，根据下面第二关系模型获取所述联轴器的纵向振动数据：

其中，θ表示Y轴与竖直方向的夹角，θ的取值范围为0～2π；F_{vib_v}表示所述联轴器的垂向振动数据；F_{vib_h}表示所述联轴器的纵向振动数据；N_X表示所述联轴器在X轴上的振动数据；N_Y表示所述联轴器在Y轴上的振动数据；g表示重力加速度；m表示所述三轴无线振动传感器的重量；R表示所述三轴无线振动传感器到所述联轴器中心的距离；v表示所述联轴器的转动速度。

进一步地，所述Y轴与竖直方向的夹角θ通过下面第三关系模型获取：

其中，M表示所述联轴器在X轴或Y轴上的振动数据中两个峰峰值之间的采样个数；k表示在X轴或Y轴上得到的第k个振动数据，表示在X轴或Y轴上得到第k个振动数据时θ的取值。

进一步地，所述联轴器的三个预设位置分别安装有所述三轴无线振动传感器；第一个预设位置为车轮与所述联轴器连接处，第二个预设位置为所述联轴器轴身处，第三个预设位置为所述联轴器的传力盘处；

其中，每个所述预设位置处等角度安装有三个所述三轴无线振动传感器；对于每个所述预设位置，其中一个所述三轴无线振动传感器采集的振动数据用于发送给所述处理器进行数据处理以获取所述联轴器的横向振动数据、所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据，另两个所述三轴无线振动传感器采集的振动数据用于进行数据验证。

进一步地，所述处理器，还用于：

根据所述三个预设位置处的三轴无线振动传感器采集的振动数据获取与所述三个预设位置分别对应的联轴器横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据；

根据与所述三个预设位置分别对应的联轴器横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据，分析所述三个预设位置的振动情况以确定所述联轴器对振动的传递和衰减特性。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法的步骤。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统，由于利用安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据，并根据所述三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据，从而可以快速精确的完成联轴器的振动检测，同时操作简单、易于实现，能够广泛的应用于轨道交通装备实际运行现场。

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使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法的实施方案示意图；

图3是本发明一实施例提供的以联轴器轴盘正面为视角的传感器受力分析示意图；

图4是本发明一实施例提供的以联轴器轴盘侧面为视角的传感器受力分析示意图；

图5是本发明一实施例提供的三轴无线振动传感器XYZ三轴方向示意图；

图6是本发明一实施例提供的联轴器三向振动方向示意图；

图7是本发明一实施例提供的三轴无线振动传感器采集的联轴器在X轴或Y轴上的振动数据的等效波形图；

图8是本发明另一实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统的结构示意图；

图9是本发明一实施例提供的在第一预设位置所述三轴无线振动传感器的安装示意图；

图10是本发明一实施例提供的在第二预设位置所述三轴无线振动传感器的安装示意图；

图11是本发明一实施例提供的在第三预设位置所述三轴无线振动传感器的安装示意图；

图12是本发明又一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例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作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。

永磁直驱电力机车取消了传统的齿轮箱结构，采用以空心轴挠性板联轴器作为转向架驱动结构，这种新型驱动结构不仅轻巧可靠，而且整体实现“钢性”联结，避免齿轮箱油污、橡胶等处理不当对环境的损害，更加绿色环保。同时，机车较其他交流电力机车产品噪声降低15％以上，司机室内更显安静，静音效果明显。但是也由于此结构的原因，联轴器作为永磁直驱技术的关键部件，其振动特性对整个机车的安全运行具有重大的影响，需要对联轴器的振动情况进行深入分析。解决上述方法最有效的方法就是采集联轴器振动信号，进行振动分析，确定联轴器对振动的传递和衰减特性。通常对于列车关键部位的振动分析是通过部署有线传感器，获取不同位置的振动数据从而进行后续的振动分析。但是联轴器等旋转部件，在实际车辆运行过程中由于时刻处于高速旋转状态，无法在部件上直接部署有线传感器，从而无法获取其振动数据。为解决该问题，本发明实施例提供了一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，该方法基于无线振动传感器采集的振动数据获取联轴器的横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据。下面将通过具体实施例对本发明提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法进行详细说明。此外，需要强调的是，本发明实施例的改进点不仅仅在于在联轴器上部署了无线振动传感器，更为主要的，还在于在部署无线振动传感器之后的数据处理过程(如何根据无线振动传感器采集的数据获取联轴器的横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据)。

图1示出了本发明实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法包括如下步骤：

步骤101：获取安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据。

在本步骤中，在联轴器上部署三轴无线振动传感器，然后由三轴无线振动传感器采集所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据。其中，三轴方向如图5所示。

步骤102：根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据。

在本步骤中，需要说明的是，为了分析联轴器的振动情况，需要获取联轴器三向振动情况(垂向、纵向与横向)，如图6所示。由图5和图6可知，由于传感器Z轴的振动数据能够反映联轴器的横向振动情况，因此可以直接根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据。

步骤103：根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。

在本步骤中，由于传感器的X轴与Y轴随着联轴器的旋转时刻而不断变化，因此无法直接获取联轴器的垂向与纵向振动数据，需要根据预设关系模型通过解算获得。在本步骤中，所述预设关系模型的输入参数为所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据，输出参数为所述联轴器的垂向振动数据和纵向振动数据。在本实施例的一种可选实现方式中，所述预设关系模型由对安装在联轴器上的三轴无线振动传感器进行X轴与Y轴的受力平衡分析后建立。在本步骤中，在为建立所述预设关系模型而对安装在联轴器上的三轴无线振动传感器进行X轴与Y轴的受力平衡分析时，以联轴器匀速旋转为受力分析的理论依据，建立所述三轴无线振动传感器所受重力与所述联轴器通过安装面对所述三轴无线振动传感器所传递的作用力N之间的平衡关系。其中，所述N在X轴和Y轴的投影值为N_X和N_Y，且N_X和N_Y分别可以通过传感器在X方向和Y方向上的读数获取。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统，由于利用安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据，并根据所述三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据，从而可以快速精确的完成联轴器的振动检测，同时操作简单、易于实现，能够广泛的应用于轨道交通装备实际运行现场。

图2示出了本实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法的实施方案示意图。如图2所示，以三轴无线振动传感器为基础，感知待测旋转部件(联轴器)上传感器X、Y、Z三个方向的振动数据，通过WiFi/ZigBee的方式，将数据通过接收天线传输至基站，然后通过搭载数据采集软件的服务器进行数据采集与控制。

由于待测旋转部件(联轴器)时刻处于旋转状态，传感器获取的三轴数据只有一个方向能够反映部件真实振动情况，另外两个方向需要通过传感器获取的数据以及旋转过程中的受力情况进行数据结算。首先对匀速旋转状态下的振动传感器进行受力分析，研究力的传递效果，以实现振动信号的解算。如图3和图4所示模型，竖直放置的联轴器轴盘边缘上放置一无线振动传感器(矩形块所示)。无线振动传感器三轴方向如图5所示。为了分析联轴器振动情况，需要获取联轴器三向振动情况(垂向、纵向与横向)，如图6所示。结合图3-图6，联轴器轴盘的横向振动可以直接由传感器的Z轴度数直接获取，而传感器的X轴与Y轴由于随着联轴器的旋转时刻发生改变，无法直接获取联轴器的垂向与纵向振动数据，需要通过解算获得。

以联轴器轴盘正面为例进行分析，轴盘沿顺时针方向以速度v匀速旋转，在旋转过程中，传感器受到重力G和圆盘通过安装面向传感器传递的作用力N(胶粘、螺栓紧固等根据不同安装情况提供的用于紧固传感器的力)两个方向的力。传感器的读数反映了作用力N的大小。进一步的，作用力N包含了两个方面的力，即因为做竖直方向的匀速圆周运动而需要平衡向心力和重力的分量F_N，以及需要解算的振动信号F_vib(分为水平方向分量F_{vib_h}和竖直方向分量F_{vib_v})。以传感器质心O’处建立坐标系，其中切线方向为X轴方向，向心方向为Y轴方向。由X轴与Y轴的受力平衡关系建立等式：

上式中，F_{N_X}和F_{N_Y}为F_N在X轴与Y轴的投影值。

考虑到F_N方向、大小未知，而作用力N包含F_N和F_vib两部分的值(F_vib在X轴和Y轴的投影值为F_{vib_X}和F_{vib_Y}，N在X轴和Y轴的投影值为N_X和N_Y)，且N_X和N_Y分别可以通过传感器在X方向和Y方向上的读数获取；，因此在上式一中引入作用力N，有：

上式中，F_{vib_X}和F_{vib_Y}分别为F_{vib_h}和F_{vib_v}在X轴和Y轴上的投影，即：

将上式二与上式三联合求解，可以得到竖直方向上的振动读数：

基于上面的分析可知，在本实施例的一种可选方式中，上述步骤103可通过如下方式实现：

根据下面第一关系模型获取所述联轴器的垂向振动数据：

以及，根据下面第二关系模型获取所述联轴器的纵向振动数据：

其中，θ表示Y轴与竖直方向的夹角，θ的取值范围为0～2π；F_{vib_v}表示所述联轴器的垂向振动数据；F_{vib_h}表示所述联轴器的纵向振动数据；N_X表示所述联轴器在X轴上的振动数据；N_Y表示所述联轴器在Y轴上的振动数据；N_X和N_Y分别可以通过传感器在X方向和Y方向上的读数获取；g表示重力加速度；m表示所述三轴无线振动传感器的重量；R表示所述三轴无线振动传感器到所述联轴器中心的距离；v表示所述联轴器的转动速度。

在上述实施例中，θ表示Y轴与竖直方向的夹角，由图3可以看出，θ角度随时处于变化状态，在本实施例的一种可选实施方式中，上述θ可采取以下方法进行计算：

无线振动传感器处于周期旋转状态，分析不同时刻的受力状态，其X轴与Y轴的读数在实际运行中可等效成正弦波与余弦波。通过受力分析，当θ为0时，传感器在Y轴的读数最大；当θ为90时，X轴读数最大。因此X轴或Y轴采集的振动数据可以等效成如图7所示的波形。在X轴采集的振动数据或者Y轴采集的振动数据中找到峰峰值，获取峰峰值之间的采样个数M，则可得到采样第k个振动数据时的夹角为：

其中，M表示所述联轴器在X轴或Y轴上的振动数据中两个峰峰值之间的采样个数；k表示在X轴或Y轴上得到的第k个振动数据，表示在X轴或Y轴上得到第k个振动数据时θ的取值。

综上所述，由第一关系模型和第二关系模型可以得到联轴器轴盘的垂向和纵向的振动情况，结合上述提到的可由传感器Z轴数据得到横向振动情况，至此可获取联轴器的三向振动数据。

需要说明的是，本实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法不仅仅适用于联轴器，还适用于轨道交通装备中的任意旋转部件。

图8示出了本发明实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统的结构示意图。如图8所示，本发明实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统包括：处理器23、联轴器21以及安装在所述联轴器21上的三轴无线振动传感器22；

所述三轴无线振动传感器22用于采集所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据，并将采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据发送给所述处理器；

所述处理器23用于根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；

所述处理器23还用于根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述处理器具体用于根据下面第一关系模型获取所述联轴器的垂向振动数据：

以及，根据下面第二关系模型获取所述联轴器的纵向振动数据：

其中，θ表示Y轴与竖直方向的夹角，θ的取值范围为0～2π；F_{vib_v}表示所述联轴器的垂向振动数据；F_{vib_h}表示所述联轴器的纵向振动数据；N_X表示所述联轴器在X轴上的振动数据；N_Y表示所述联轴器在Y轴上的振动数据；g表示重力加速度；m表示所述三轴无线振动传感器的重量；R表示所述三轴无线振动传感器到所述联轴器中心的距离；v表示所述联轴器的转动速度。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述Y轴与竖直方向的夹角θ通过下面第三关系模型获取：

其中，M表示所述联轴器在X轴或Y轴上的振动数据中两个峰峰值之间的采样个数；k表示在X轴或Y轴上得到的第k个振动数据，表示在X轴或Y轴上得到第k个振动数据时θ的取值。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述联轴器的三个预设位置分别安装有所述三轴无线振动传感器；第一个预设位置为车轮与所述联轴器连接处(如图9所示)，第二个预设位置为所述联轴器轴身处(如图10所示)，第三个预设位置为所述联轴器的传力盘处(如图11所示)；

其中，每个所述预设位置处等角度安装有三个所述三轴无线振动传感器(图9-11中的A、B、C三个传感器)；对于每个所述预设位置，其中一个所述三轴无线振动传感器(如A)采集的振动数据用于发送给所述处理器进行数据处理以获取所述联轴器的横向振动数据、所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据，另两个所述三轴无线振动传感器(如B和C)采集的振动数据用于进行数据验证。

在本实施例中，如图9、图10和图11所示，在永磁直驱电力机车联轴器的三个不同预设位置分布部署三轴无线振动传感器。

在本实施例中，对于每个预设位置来说，假设三轴无线振动传感器采集的三轴振动数据分别为：

x＝{x₁，x₂，x₃......x_N}

y＝{y₁，y₂，y₃......y_N}

z＝{z₁，z₂，z₃......z_N}

由于传感器Z轴的振动数据能够反映联轴器的横向振动情况，即横向振动的时域序列为：

a_横＝z＝{z₁，z₂，z₃......z_N}

而垂向、纵向的振动情况则需要进行振动结算。由传感器X轴或Y轴数据可以得到正弦波峰峰值之间的数据个数M，因此可以获取夹角θ序列：

因此，根据上述第一关系模型和第二关系模型计算可得垂向、纵向的振动时域序列为：

由此，通过数据解算，得到了联轴器横向、垂向、纵向的三向振动数据。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述处理器，还用于：

根据所述三个预设位置处的三轴无线振动传感器采集的振动数据获取与所述三个预设位置分别对应的联轴器横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据；

根据与所述三个预设位置分别对应的联轴器横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据，分析所述三个预设位置的振动情况以确定所述联轴器对振动的传递和衰减特性。

在本实施例中，通过上面的计算，获得了联轴器在第一预设位置，第二预设位置与第三预设位置的三向振动数据，进而得到振动数据时域序列后，可以通过统计时域最值、峰峰值、均方根值、能量等不同特征，以及由时域进行傅里叶变换，得到频域特征，分析三个位置的振动情况。进一步地，可以通过计算三个位置的振动传递函数、衰减系数等方法，得到联轴器振动传递关系(由于这些分析处理过程可以采用现有技术中的常见分析方法实现，故此处不再详述)。可见，通过分析车轮与联轴器连接处，联轴器轴身、联轴器传力盘三处的三向振动情况，可以评价联轴器对车轮-线路激扰的衰减能力，从而防止过大的激励通过联轴器传递给电机、轴向等关键部位，从而影响列车的安全运行。通过对联轴器的振动分析，不断改进、优化联轴器结构，对永磁直驱技术在轨道交通的应用具有重大意义。

由于本发明实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统，可以用于执行上述实施例所述的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，其工作原理和有益效果类似，故此处不再详述，具体内容可参见上述实施例的介绍。

需要说明的是，本实施例中提到的处理器的作用类似于图2中的服务器。

基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种电子设备，参见图12，所述电子设备具体包括如下内容：处理器301、存储器302、通信接口303和总线304；

其中，所述处理器301、存储器302、通信接口303通过所述总线304完成相互间的通信；所述通信接口303用于实现各建模软件及智能制造装备模块库等相关设备之间的信息传输；

所述处理器301用于调用所述存储器302中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述过程：获取安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据；根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。

基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述过程：获取安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据；根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。

此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，其特征在于，包括：

获取安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据；

根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；

根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。

2.根据权利要求1所述的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，其特征在于，所述根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据，具体包括：

根据下面第一关系模型获取所述联轴器的垂向振动数据：

以及，根据下面第二关系模型获取所述联轴器的纵向振动数据：

其中，θ表示Y轴与竖直方向的夹角，θ的取值范围为0～2π；F_{vib_v}表示所述联轴器的垂向振动数据；F_{vib_h}表示所述联轴器的纵向振动数据；N_X表示所述联轴器在X轴上的振动数据；N_Y表示所述联轴器在Y轴上的振动数据；g表示重力加速度；m表示所述三轴无线振动传感器的重量；R表示所述三轴无线振动传感器到所述联轴器中心的距离；v表示所述联轴器的转动速度。

3.根据权利要求2所述的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，其特征在于，所述Y轴与竖直方向的夹角θ通过下面第三关系模型获取：

其中，M表示所述联轴器在X轴或Y轴上的振动数据中两个峰峰值之间的采样个数；k表示在X轴或Y轴上得到的第k个振动数据，表示在X轴或Y轴上得到第k个振动数据时θ的取值。

4.一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统，其特征在于，包括：处理器、联轴器以及安装在所述联轴器上的三轴无线振动传感器；

所述三轴无线振动传感器用于采集所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据，并将采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据发送给所述处理器；

所述处理器用于根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；

所述处理器还用于根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。

5.根据权利要求4所述的永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统，其特征在于，所述处理器具体用于根据下面第一关系模型获取所述联轴器的垂向振动数据：

以及，根据下面第二关系模型获取所述联轴器的纵向振动数据：

其中，θ表示Y轴与竖直方向的夹角，θ的取值范围为0～2π；F_{vib_v}表示所述联轴器的垂向振动数据；F_{vib_h}表示所述联轴器的纵向振动数据；N_X表示所述联轴器在X轴上的振动数据；N_Y表示所述联轴器在Y轴上的振动数据；g表示重力加速度；m表示所述三轴无线振动传感器的重量；R表示所述三轴无线振动传感器到所述联轴器中心的距离；v表示所述联轴器的转动速度。

6.根据权利要求5所述的永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统，其特征在于，所述Y轴与竖直方向的夹角θ通过下面第三关系模型获取：

其中，M表示所述联轴器在X轴或Y轴上的振动数据中两个峰峰值之间的采样个数；k表示在X轴或Y轴上得到的第k个振动数据，表示在X轴或Y轴上得到第k个振动数据时θ的取值。

7.根据权利要求4～6任一项所述的永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统，其特征在于，所述联轴器的三个预设位置分别安装有所述三轴无线振动传感器；第一个预设位置为车轮与所述联轴器连接处，第二个预设位置为所述联轴器轴身处，第三个预设位置为所述联轴器的传力盘处；

其中，每个所述预设位置处等角度安装有三个所述三轴无线振动传感器；对于每个所述预设位置，其中一个所述三轴无线振动传感器采集的振动数据用于发送给所述处理器进行数据处理以获取所述联轴器的横向振动数据、所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据，另两个所述三轴无线振动传感器采集的振动数据用于进行数据验证。

8.根据权利要求7所述的永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统，其特征在于，所述处理器，还用于：

根据所述三个预设位置处的三轴无线振动传感器采集的振动数据获取与所述三个预设位置分别对应的联轴器横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据；

根据与所述三个预设位置分别对应的联轴器横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据，分析所述三个预设位置的振动情况以确定所述联轴器对振动的传递和衰减特性。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任一项所述永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法的步骤。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法的步骤。