CN110901695A - 列车平稳性检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种列车平稳性检测系统及方法，该系统包括：传感器单元，用于获取列车的三维加速度，三维加速度包括：横向振动加速度、垂向振动加速度和纵向振动加速度；处理单元，与传感器单元相连，用于接收三维加速度，根据三维加速度得到列车的三维平稳性指标，并根据三维平稳性指标对列车平稳性进行评价。本发明能够对列车在三维方向的平稳性进行有效评价，从而利于评估列车运行可靠性，以便对列车行驶速度进行有益调节，从而提高行车安全性。

Description

列车平稳性检测系统及方法
技术领域
本发明涉及列车技术领域，特别涉及一种列车平稳性检测系统及方法。
背景技术
近年来我国高速铁路发展迅速，复兴号运行时速已可达到350km/h，因此对于列车(如动车组)行车安全提出了更高要求。
列车的平稳性是列车运行稳定性和安全性的重要参考信息，因此，监控行车过程中列车的平稳性，以保证动车组列车行车安全显得尤为重要。
然而，目前在列车，如复兴号上搭载的安全监控类设备中，并没有检测列车三维方向平稳性的设备，即无法对列车的平稳性进行有效的识别，不利于对列车运行稳定性和安全性进行有效判断，影响行车安全。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种列车平稳性检测系统，该系统能够对列车在三维方向的平稳性进行有效评价，从而利于评估列车运行可靠性，以便对列车行驶速度进行有益调节，从而提高行车安全性。
本发明的第二个目的在于提出一种列车平稳性检测方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种列车平稳性检测系统，包括：传感器单元，用于获取列车的三维加速度，所述三维加速度包括：横向振动加速度、垂向振动加速度和纵向振动加速度；处理单元，与所述传感器单元相连，用于接收所述三维加速度，根据所述三维加速度得到列车的三维平稳性指标，并根据所述三维平稳性指标对列车平稳性进行评价。
根据本发明实施例的列车平稳性检测系统，通过传感器采集列车在三维方向的加速度，据此得到列车的三维平稳性指标，根据三维平稳性指标对列车在三维方向的平稳性进行有效评价，进而利于评估列车运行可靠性，以便对列车行驶速度进行有益调节，从而提高行车安全性。
另外，根据本发明上述实施例的列车平稳性检测系统还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，还包括：控制单元，与所述处理单元相连，用于接收列车可靠性评价结果，并判断所述列车平稳性评价结果是否合格，并在所述列车平稳性评价结果不合格时发出报警信号；报警单元，与所述控制单元，用于接收所述报警信号，进行报警。
在一些示例中，还包括：显示单元，与所述控制单元相连，用于显示列车平稳性评价结果。
在一些示例中，还包括：存储单元，分别与所述传感器单元、处理单元和控制单元相连，用于存储所述三维加速度、所述列车平稳性评价结果以及在所述控制单元发出所述报警信号前后预设时间内所述传感器单元的输出波形。
在一些示例中，所述存储单元具有数据通信接口，通过所述数据通信接口下载所述三维加速度、所述列车平稳性评价结果以及在所述控制单元发出所述报警信号前后预设时间内所述传感器单元的输出波形。
在一些示例中，所述第一数据通信接口包括以太网接口。
在一些示例中，还包括：故障检测单元，分别与所述传感器单元、处理单元和控制单元相连，用于对所述传感器单元、处理单元和控制单元进行故障检测，并输出故障检测结果；所述显示单元，与所述故障检测单元相连，用于显示所述故障检测结果。
在一些示例中，所述传感器单元包括至少一个三轴加速度传感器。
在一些示例中，所述三轴加速度传感器设置在列车的车体底部。
为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种列车平稳性检测方法，包括以下步骤：获取列车的三维加速度，所述三维加速度包括：横向振动加速度、垂向振动加速度和纵向振动加速度；根据所述三维加速度得到列车的三维平稳性指标，并根据所述三维平稳性指标对列车平稳性进行评价。
根据本发明实施例的列车平稳性检测方法，通过传感器采集列车在三维方向的加速度，据此得到列车的三维平稳性指标，根据三维平稳性指标对列车在三维方向的平稳性进行有效评价，进而利于评估列车运行可靠性，以便对列车行驶速度进行有益调节，从而提高行车安全性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的列车平稳性检测系统的结构框图；
图2是根据本发明另一个实施例的列车平稳性检测系统的结构框图；
图3是根据本发明一个实施例的列车平稳性检测方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的列车平稳性检测系统及方法。
图1是根据本发明一个实施例的列车平稳性检测系统的结构框图。如图1所示，该列车平稳性检测系统100，包括：传感器单元110和处理单元120。
具体的，传感器单元110用于获取列车的三维加速度，三维加速度包括：横向振动加速度、垂向振动加速度和纵向振动加速度。
在本发明的一个实施例中，传感器单元110包括至少一个三轴加速度传感器。即三轴加速度传感器的数量可为多个，从而提高获取的加速度的精度，进而利于提高检测准确性。
在本发明的一个实施例中，三轴加速度传感器设置在列车的车体底部。即至少一个三轴加速度传感器安装在列车(如动车组)的车体底部的不同位置，从而节省列车空间，同时，也可以提高获取的加速度的准确性，进而利于提高检测准确性。
也即是说，在车体上安装三轴加速度传感器，实时采集车体在横向、垂向和纵向这三维方向的振动加速度。
处理单元120与传感器单元110相连，用于接收三维加速度，根据三维加速度得到列车的三维平稳性指标，并根据三维平稳性指标对列车平稳性进行评价。
具体的，处理单元120可包括数字滤波器和AD转换模块，以对接收到的三维加速度进行数字滤波和AD转换，并可结合列车运行里程、速度、公里标等列车行驶信息，根据相关标准对三维加速度进行时域分析、频域分析及模式识别等，最终得到列车的三维平稳性指标，级列车的横向、垂向和纵向的平稳性指标，并根据三维平稳性指标对列车平稳性进行评价，输出评价结果。例如，对列车的平稳性进行等级判断，得到列车平稳性等级。
在本发明的一个实施例中，结合图2所示，该系统100还包括：控制单元130和报警单元140。
具体的，控制单元130与处理单元120相连，用于接收列车可靠性评价结果，并判断列车平稳性评价结果是否合格，并在列车平稳性评价结果不合格时发出报警信号；报警单元140与控制单元130，用于接收报警信号，进行报警，以提醒工作人员列车平稳性异常，便于工作人员及时采取有效措施，如控制车速，从而提高行车安全性。
在具体实施例中，控制单元130例如为列车的车辆信息控制系统，其接收列车可靠性评价结果，如列车平稳性等级，根据列车平稳性等级判断列车平稳性是否合格，如列车平稳性等级低于预设等级，则判定列车平稳性不合格，输出列车平稳性评价结果不合格信息，表面列车出现平稳性异常，并发出报警信号。报警单元140根据报警信号进行报警，以达到提醒工作人员及时控制列车行驶速度，保证列车行车安全的目的。
在具体实施例中，报警单元140例如可以为声光报警器，即可以进行声音报警或光学报警，也可以同时进行声音和光学报警，从而提高报警可靠性，便于工作人员及时获悉。报警单元140例如包括指示灯和/或蜂鸣器。
在具体实施例中，处理单元120和控制单元130之间可以采用两种通讯方式，分别为MVB(Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)通讯方式和以太网通讯方式，两种通讯方式均可使处理单元120与控制单元130之间进行实时信息交互。
在本发明的一个实施例中，结合图2所示，该系统100还包括显示单元150。
显示单元150与控制单元130相连，用于显示列车平稳性评价结果。例如，显示列车平稳性合格或列车平稳性异常等列车平稳性评价结果，以便工作人员查看和发现。具体的，显示单元150例如包括设置在驾驶室内的显示屏，通过显示屏显示列车平稳性合格或列车平稳性异常等列车平稳性评价结果，以便驾驶员及时查看和发现，利于及时控制车速，调整平稳性，提高行车安全性。
在本发明的一个实施例中，结合图2所示，该系统100还包括存储单元160。
存储单元160分别与传感器单元110、处理单元120和控制单元130相连，用于存储三维加速度、列车平稳性评价结果以及在控制单元130发出报警信号前后预设时间内传感器单元110的输出波形。进一步地，存储单元160的存储时间例如高于特定时间，如15天，便于追溯和查询。
在具体实施例中，预设时间可设置为5分钟。即存储单元160可以实时保存列车运行的加速度信息，同时可以自动保存每起平稳性报警前后5分钟内的三轴加速度传感器的输出波形，且总存储时间不小于15天，便于数据追溯和查询。
在本发明的一个实施例中，存储单元160具有数据通信接口，通过数据通信接口下载三维加速度、列车平稳性评价结果以及在控制单元130发出报警信号前后预设时间内传感器单元110的输出波形。
具体的，数据通信接口包括以太网接口。
即存储单元160提供用于数据下载的以太网接口，可通过以太网接口从存储单元160中下载三维加速度、列车平稳性评价结果及控制单元130发出报警信号前后预设时间内传感器单元110的输出波形。即存储单元160中存储的预警/报警信息和波形信息均可以通过以太网接口进行下载，方便进行信息追溯和查询。
在本发明的一个实施例中，结合图2所示，该系统100还包括故障检测单元170。
故障检测单元170分别与传感器单元110、处理单元120和控制单元130相连，用于对传感器单元110、处理单元120和控制单元130进行故障检测，并输出故障检测结果；显示单元150与故障检测单元170相连，用于显示故障检测结果。
在具体实施例中，故障检测单元170和显示单元150可通过MVB或以太网进行通讯。也即是说，故障检测单元170能够实时检测列车平稳性检测系统各部件的工作情况是否正常，并及时通过MVB或以太网通信接口输出故障检测结果。显示单元150接收并实时显示故障检测结果，以便工作人员及时发现和查看。
在本发明的一个实施例中，列车平稳性检测系统100还包括电源模块(图中未示出)。电源模块用于为处理单元120、控制单元130、报警单元140、存储单元160和故障检测模块170等部件供电，以保证系统正常运作。
根据本发明实施例的列车平稳性检测系统，通过传感器采集列车在三维方向的加速度，据此得到列车的三维平稳性指标，根据三维平稳性指标对列车在三维方向的平稳性进行有效评价，进而利于评估列车运行可靠性，以便对列车行驶速度进行有益调节，从而提高行车安全性。
本发明的进一步实施例还提出了一种列车平稳性检测方法。
图3是根据本发明一个实施例的列车平稳性检测方法的流程图。如图3所示，该列车平稳性检测方法，包括以下步骤：
步骤S1：获取列车的三维加速度，三维加速度包括：横向振动加速度、垂向振动加速度和纵向振动加速度。
具体的，可通过传感器单元获取列车的三维加速度，三维加速度包括：横向振动加速度、垂向振动加速度和纵向振动加速度。传感器单元包括至少一个三轴加速度传感器。即三轴加速度传感器的数量可为多个，从而提高获取的加速度的精度，进而利于提高检测准确性。
在本发明的一个实施例中，三轴加速度传感器设置在列车的车体底部。即至少一个三轴加速度传感器安装在列车(如动车组)的车体底部的不同位置，从而节省列车空间，同时，也可以提高获取的加速度的准确性，进而利于提高检测准确性。
也即是说，在车体上安装三轴加速度传感器，实时采集车体在横向、垂向和纵向这三维方向的振动加速度。
步骤S2：根据三维加速度得到列车的三维平稳性指标，并根据三维平稳性指标对列车平稳性进行评价。
具体的，对三维加速度进行数字滤波和AD转换，并可结合列车运行里程、速度、公里标等列车行驶信息，根据相关标准对三维加速度进行时域分析、频域分析及模式识别等，最终得到列车的三维平稳性指标，级列车的横向、垂向和纵向的平稳性指标，并根据三维平稳性指标对列车平稳性进行评价，输出评价结果。例如，对列车的平稳性进行等级判断，得到列车平稳性等级。
在本发明的一个实施例中，该方法还包括：接收列车可靠性评价结果，并判断列车平稳性评价结果是否合格，并在列车平稳性评价结果不合格时发出报警信号；以便报警单元根据报警信号进行报警，以提醒工作人员列车平稳性异常，便于工作人员及时采取有效措施，如控制车速，从而提高行车安全性。
在具体实施例中，例如，列车的车辆信息控制系统接收列车可靠性评价结果，如列车平稳性等级，根据列车平稳性等级判断列车平稳性是否合格，如列车平稳性等级低于预设等级，则判定列车平稳性不合格，输出列车平稳性评价结果不合格信息，表面列车出现平稳性异常，并发出报警信号。报警单元根据报警信号进行报警，以达到提醒工作人员及时控制列车行驶速度，保证列车行车安全的目的。
在具体实施例中，报警单元例如可以为声光报警器，即可以进行声音报警或光学报警，也可以同时进行声音和光学报警，从而提高报警可靠性，便于工作人员及时获悉。报警单元例如包括指示灯和/或蜂鸣器。
在本发明的一个实施例中，该方法还包括：显示列车平稳性评价结果。例如，显示列车平稳性合格或列车平稳性异常等列车平稳性评价结果，以便工作人员查看和发现。具体的，例如可在驾驶室内设置显示屏，通过显示屏显示列车平稳性合格或列车平稳性异常等列车平稳性评价结果，以便驾驶员及时查看和发现，利于及时控制车速，调整平稳性，提高行车安全性。
在本发明的一个实施例中，该方法还包括：存储三维加速度、列车平稳性评价结果以及在发出报警信号前后预设时间内传感器单元的输出波形。进一步地，存储时间例如高于特定时间，如15天，便于追溯和查询。
在具体实施例中，预设时间可设置为5分钟。即可以实时保存列车运行的加速度信息，同时可以自动保存每起平稳性报警前后5分钟内的三轴加速度传感器的输出波形，且总存储时间不小于15天，便于数据追溯和查询。
在本发明的一个实施例中，该方法还包括：通过数据通信接口下载三维加速度、列车平稳性评价结果以及发出报警信号前后预设时间内传感器单元的输出波形。
具体的，数据通信接口包括以太网接口。
即提供用于数据下载的以太网接口，可通过以太网接口下载三维加速度、列车平稳性评价结果及发出报警信号前后预设时间内传感器单元的输出波形。即存储的预警/报警信息和波形信息均可以通过以太网接口进行下载，方便进行信息追溯和查询。
在本发明的一个实施例中，该方法还包括：对传感器单元、处理单元和控制单元等各部件进行故障检测，并输出故障检测结果；显示故障检测结果。即能够实时检测列车平稳性检测系统各部件的工作情况是否正常，并及时通过MVB或以太网通信接口输出故障检测结果，并实时显示故障检测结果，以便工作人员及时发现和查看。
需要说明的是，本发明实施例的列车平稳性检测方法的具体实现方式与本发明实施例的列车平稳性检测系统的具体实现方式类似，具体请参见系统部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。
根据本发明实施例的列车平稳性检测方法，通过传感器采集列车在三维方向的加速度，据此得到列车的三维平稳性指标，根据三维平稳性指标对列车在三维方向的平稳性进行有效评价，进而利于评估列车运行可靠性，以便对列车行驶速度进行有益调节，从而提高行车安全性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种列车平稳性检测系统，其特征在于，包括：
传感器单元，用于获取列车的三维加速度，所述三维加速度包括：横向振动加速度、垂向振动加速度和纵向振动加速度；
处理单元，与所述传感器单元相连，用于接收所述三维加速度，根据所述三维加速度得到列车的三维平稳性指标，并根据所述三维平稳性指标对列车平稳性进行评价。
2.根据权利要求1所述的列车平稳性检测系统，其特征在于，还包括：
控制单元，与所述处理单元相连，用于接收列车可靠性评价结果，并判断所述列车平稳性评价结果是否合格，并在所述列车平稳性评价结果不合格时发出报警信号；
报警单元，与所述控制单元，用于接收所述报警信号，进行报警。
3.根据权利要求2所述的列车平稳性检测系统，其特征在于，还包括：
显示单元，与所述控制单元相连，用于显示列车平稳性评价结果。
4.根据权利要求2所述的列车平稳性检测系统，其特征在于，还包括：
存储单元，分别与所述传感器单元、处理单元和控制单元相连，用于存储所述三维加速度、所述列车平稳性评价结果以及在所述控制单元发出所述报警信号前后预设时间内所述传感器单元的输出波形。
5.根据权利要求4所述的列车平稳性检测系统，其特征在于，所述存储单元具有数据通信接口，通过所述数据通信接口下载所述三维加速度、所述列车平稳性评价结果以及在所述控制单元发出所述报警信号前后预设时间内所述传感器单元的输出波形。
6.根据权利要求5所述的列车平稳性检测系统，其特征在于，所述数据通信接口包括以太网接口。
7.根据权利要求1所述的列车平稳性检测系统，还包括：
故障检测单元，分别与所述传感器单元、处理单元和控制单元相连，用于对所述传感器单元、处理单元和控制单元进行故障检测，并输出故障检测结果；
所述显示单元，与所述故障检测单元相连，用于显示所述故障检测结果。
8.根据权利要求1所述的列车平稳性检测系统，其特征在于，所述传感器单元包括至少一个三轴加速度传感器。
9.根据权利要求1所述的列车平稳性检测系统，其特征在于，所述三轴加速度传感器设置在列车的车体底部。
10.一种列车平稳性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取列车的三维加速度，所述三维加速度包括：横向振动加速度、垂向振动加速度和纵向振动加速度；
根据所述三维加速度得到列车的三维平稳性指标，并根据所述三维平稳性指标对列车平稳性进行评价。
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