CN116358907A - 一种列车转向架换装设备的安全状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车转向架换装设备的安全状态监测系统，包括：采集模块，用于采集列车转向架换装设备的状态参数；转换模块，用于对采集到的状态参数进行转换以获取相应的数字信号；预处理模块，用于将数字信号分别代入相应的状态参数模型进行分析计算预处理，以分别获取相应的分析计算结果；故障分析模块，用于对分析计算结果进行异常分析诊断，以获取列车转向架换装设备的故障诊断结果。本发明通过对列车转向架换装设备的状态参数进行采集，基于采集的数据结合相应的计算模型进行综合安全监测分析，能够提前发现影响换装安全的故障隐患和异常趋势，并及时地预/报警，能够避免事故发生，有力保障了转向架换装过程的安全，降低了换装风险。

Description

一种列车转向架换装设备的安全状态监测系统

技术领域

本发明涉及轨道交通安全监控技术领域，更具体地，涉及一种列车转向架换装设备的安全状态监测系统。

背景技术

随着高铁建设的不断发展，保障列车服役期间的运行安全是铁路工作者及科研人员研究与攻克的重点。列车转向架是车辆在牵引动力作用下沿线路运行的部分。列车转向架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的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。在转向架换装过程中通常用到一些换装设备。例如龙门架车机托头与托架、升降平台小车、活动轨道桥和活动盖板装置等。

现有技术中，很少会关注到转向架自动换装设备的健康状态，但转向架自动换装设备的健康状态直接影响转向架的换装质量，是转向架换装以及正常运行的保障。现有技术中进行监测时采用的手段多为故障事后监测，如：人工监测有无异常振动或异音、龙门架车机托头托架的安装定位以及托头的运动轨迹有无异常和升降平台小车四角受力有无异常等。这些监测手段虽然能够在一定程度上发现故障，但故障发现的实时性较低，且所能监测的故障类型较为单一，无法全面地排查转向架自动换装设备潜在的故障。

发明内容

针对背景技术部分提到的现有技术中的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种列车转向架换装设备的安全状态监测系统，其目的在于提高对列车转向架换装设备的安全状态监测效率和安全状态监测可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种列车转向架换装设备的安全状态监测系统，包括：

采集模块，用于采集所述列车转向架换装设备的状态参数；

转换模块，用于对采集到的所述状态参数进行转换以获取相应的数字信号；

预处理模块，用于将所述数字信号分别代入相应的状态参数模型进行分析计算预处理，以分别获取相应的分析计算结果；

故障分析模块，用于对所述分析计算结果进行异常分析诊断，以获取所述列车转向架换装设备的故障诊断结果。

进一步地，所述采集模块包括温度传感器、失稳加速度传感器、平稳加速度传感器、位移传感器和振动传感器中的一种或多种；

所述温度传感器安装于龙门架车机上，用于采集龙门架车机机箱的温度数据以进行温度检测；

所述失稳加速度传感器安装于龙门架车机托头上，用于采集龙门架车机振动加速度数据以进行龙门架车机失稳检测；

所述平稳加速度传感器安装于升降平台小车上，用于采集升降平台振动加速度数据以进行升降平台平稳性检测；

所述位移传感器安装于活动轨道桥上，用于采集活动轨道桥位移数据以进行活动轨道桥升降位移精度检测；

所述振动传感器安装于龙门架车机托架上，用于采集龙门架车机振动数据以进行龙门架车机振动检测。

进一步地，所述转换模块包括主处理单元和从采集处理单元；

所述主处理单元，用于实现对所述从采集处理单元的控制；

所述从采集处理单元包括温度采集处理单元、失稳采集处理单元、平稳采集处理单元、位移采集处理单元和振动采集处理单元中的一种或多种；

所述温度采集处理单元，用于将所述龙门架车机机箱的温度数据转换为相应的温度数字信号；

所述失稳采集处理单元，用于将所述龙门架车机振动加速度数据转换为相应的振动加速度数字信号；

所述平稳采集处理单元，用于将所述升降平台振动加速度数据转换为相应的振动加速度数字信号；

所述位移采集处理单元，用于将所述活动轨道桥位移数据转换为相应的位移数字信号；

所述振动采集处理单元，用于将所述龙门架车机振动数据转换为相应的振动数字信号。

进一步地，所述预处理模块包括温度处理单元、失稳处理单元、平稳处理单元、位移处理单元和振动处理单元中的一种或多种；

所述温度处理单元内置了龙门架车机温度分析模型，用于对所述龙门架车机机箱各零部件的温度数字信号及其变化情况进行计算和趋势判断，以获取龙门架车机温度分析计算结果；

所述失稳处理单元内置了龙门架车机失稳模型，用于基于指定频段内的龙门架车机横向振动加速度数字信号进行计算，以获取龙门架车机振动加速度分析计算结果；

所述平稳处理单元内置了升降平台小车平衡性模型，用于基于指定频段内的升降平台横向和垂向振动加速度数字信号进行计算，以获取升降平台振动加速度分析计算结果；

所述位移处理单元内置了活动轨道桥位移分析模型，用于对活动轨道桥位移数字信号进行分析计算，以获取活动轨道桥位移分析计算结果；

所述振动处理单元内置了龙门架车机振动分析模型，用于对龙门架车机振动数字信号进行分析计算，以获取龙门架车机振动分析计算结果。

进一步地，所述故障分析模块包括龙门架车机托头托架异常诊断单元、升降平台小车异常诊断单元和活动轨道桥异常诊断单元中的一种或多种；

所述龙门架车机托头托架异常诊断单元基于所述龙门架车机温度分析计算结果、龙门架车机振动加速度分析计算结果和龙门架车机振动分析计算结果中的一种或多种进行异常诊断，以获取龙门架车机托头托架故障诊断结果；

所述升降平台小车异常诊断单元基于所述升降平台振动加速度分析计算结果进行异常诊断，以获取升降平台小车故障诊断结果；

所述活动轨道桥异常诊断单元基于所述活动轨道桥位移分析计算结果进行异常诊断，以获取活动轨道桥故障诊断结果。

进一步地，还包括：输出模块和存储模块；

所述输出模块，用于输出所述分析计算结果和所述故障诊断结果；

所述存储模块，用于存储所述数字信号、所述分析计算结果和所述故障诊断结果。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明通过对列车转向架换装设备的状态参数进行采集，基于采集的数据结合相应的计算模型进行综合安全监测分析，能够提前发现影响换装安全的故障隐患和异常趋势，并及时地预/报警，能够避免事故发生，有力保障了转向架换装过程的安全，降低了换装风险。采用本发明的列车转向架换装设备的安全状态监测系统能够在保证作业安全的前提下，提高转向架换装设备的安全状态监测效率和安全状态监测质量，快速且高效地完成转向架换装设备的安全状态监测作业，不耽误转向架的换装作业与列车的检修周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的一种列车转向架换装设备的安全状态监测系统的结构示意图和数据流向图；

图2为本发明实施例提供的采集模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的转换模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的预处理模块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的故障分析模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细地说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本申请的说明书、权利要求书或上述附图中的术语“包括”或“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备并没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还可以包括没有列出的步骤或单元，或可选地还可以包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

如图1所示，在一个实施例中，一种列车转向架智能换装设备的安全状态监测系统可以包括采集模块、转换模块、预处理模块、故障分析模块、输出模块和存储模块等。

采集模块负责检测并收集动车组转向架自动换装设备的状态参数。采集模块包括温度传感器、失稳加速度传感器、平稳加速度传感器、位移传感器和振动传感器中的一种或多种，采集转向架自动换装设备各零部件的振动、压力、温度、噪声和平稳性等状态参数数据。图2为采集模块的结构示意图。温度传感器安装于龙门架车机上，与龙门架车机温度采集处理单元连接，用于采集龙门架车机机箱的温度数据以进行温度检测。失稳加速度传感器安装于龙门架车机托头上，与失稳采集处理单元连接，用于采集振动加速度以进行龙门架失稳检测。平稳加速度传感器安装于升降平台小车上，与平稳采集处理单元连接，用于采集振动加速度以进行平台平稳性检测。振动传感器安装于龙门架车机托架上，与振动采集处理单元连接，用于采集振动以进行龙门架振动检测。位移传感器安装于活动轨道桥上，与位移采集处理单元连接，用于采集位移以进行活动轨道桥升降位移精度检测。

接下来，由采集模块收集到的状态参数输送到转换模块，用于对收集到的状态参数进行转换，以将状态参数转换为能够用于相应计算模型的数字信号。转换模块包括主处理单元和多个从采集处理单元。主处理单元分别与多个从采集处理单元相连接，作为控制器。从采集处理单元包括温度采集处理单元、失稳采集处理单元、平稳采集处理单元、位移采集处理单元和振动采集处理单元中的一种或多种。图3为转换模块的结构示意图。温度传感器将收集到的温度参数输送到温度采集处理单元进行转换以获取相应的数字信号。失稳加速度传感器将收集到的失稳参数输送到失稳采集处理单元进行转换以获取相应的数字信号。平稳加速度传感器将收集到的平稳参数输送到平稳采集处理单元进行转换以获取相应的数字信号。位移传感器将收集到的位移参数输送到位移采集处理单元进行转换以获取相应的数字信号。振动传感器将收集到的振动参数输送到振动采集处理单元进行转换以获取相应的数字信号。

然后，各种数字信号由转换模块传送到预处理模块。预处理模块连接转换模块，用于将各种数字信号代入相应的计算模型进行预处理计算，产生相应的计算结果。预处理模块中包括失稳处理单元、平稳处理单元、温度处理单元、振动处理单元和位移处理单元中的一种或多种。图4为预处理模块的结构示意图。将转换得到的数字信号代入相应的计算模型进行预处理计算，产生计算结果。其中，失稳处理单元内置了龙门架车机失稳模型，用于基于指定频段内的龙门架车机横向振动加速度信号进行计算，以作出龙门架车机失稳预警、报警分析，获取龙门架车机振动加速度分析计算结果。平稳处理单元内置了升降平台小车平衡性模型，用于基于指定频段内的平台横向和垂向振动加速度信号进行计算，计算升降平台小车运行的平稳度指标，以获取升降平台振动加速度分析计算结果。温度处理单元内置了龙门架车机温度分析模型，用于对龙门架车机机箱各零部件的温度数据及其变化情况进行计算和趋势判断，作出温度预警和报警分析，以获取龙门架车机温度分析计算结果。振动处理单元内置了龙门架车机振动分析模型，用于对龙门架托架中的振动信号进行分析计算，以获取龙门架车机振动分析计算结果。位移处理单元内置了活动轨道桥位移分析模型，用于对活动轨道桥位移数字信号进行分析计算，以获取活动轨道桥位移分析计算结果。

接着，由预处理模块将各种分析计算结果传向故障分析模块，以进行故障分析。故障分析模块包括龙门架车机托头托架异常诊断单元、升降平台小车异常诊断单元和活动轨道桥异常诊断单元中的一种或多种。龙门架车机托头托架异常诊断单元基于龙门架车机温度分析计算结果、龙门架车机振动加速度分析计算结果和龙门架车机振动分析计算结果中的一种或多种进行异常诊断，以获取龙门架车机托头托架故障诊断结果。升降平台小车异常诊断单元基于升降平台振动加速度分析计算结果进行异常诊断，以获取升降平台小车故障诊断结果。活动轨道桥异常诊断单元基于活动轨道桥位移分析计算结果进行异常诊断，以获取活动轨道桥故障诊断结果。图5为故障分析模块的结构示意图。

最后，在输出模块输出预处理分析计算结果和故障诊断结果以便于对外展示。存储模块随时储存各种数字信号、预处理分析计算结果和故障诊断结果，存档以便于随时查阅和回溯。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种列车转向架换装设备的安全状态监测系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集所述列车转向架换装设备的状态参数；

转换模块，用于对采集到的所述状态参数进行转换以获取相应的数字信号；

预处理模块，用于将所述数字信号分别代入相应的状态参数模型进行分析计算预处理，以分别获取相应的分析计算结果；

故障分析模块，用于对所述分析计算结果进行异常分析诊断，以获取所述列车转向架换装设备的故障诊断结果。

2.如权利要求1所述的安全状态监测系统，其特征在于，所述采集模块包括温度传感器、失稳加速度传感器、平稳加速度传感器、位移传感器和振动传感器中的一种或多种；

所述温度传感器安装于龙门架车机上，用于采集龙门架车机机箱的温度数据以进行温度检测；

所述失稳加速度传感器安装于龙门架车机托头上，用于采集龙门架车机振动加速度数据以进行龙门架车机失稳检测；

所述平稳加速度传感器安装于升降平台小车上，用于采集升降平台振动加速度数据以进行升降平台平稳性检测；

所述位移传感器安装于活动轨道桥上，用于采集活动轨道桥位移数据以进行活动轨道桥升降位移精度检测；

所述振动传感器安装于龙门架车机托架上，用于采集龙门架车机振动数据以进行龙门架车机振动检测。

3.如权利要求2所述的安全状态监测系统，其特征在于，所述转换模块包括主处理单元和从采集处理单元；

所述主处理单元，用于实现对所述从采集处理单元的控制；

所述从采集处理单元包括温度采集处理单元、失稳采集处理单元、平稳采集处理单元、位移采集处理单元和振动采集处理单元中的一种或多种；

所述温度采集处理单元，用于将所述龙门架车机机箱的温度数据转换为相应的温度数字信号；

所述失稳采集处理单元，用于将所述龙门架车机振动加速度数据转换为相应的振动加速度数字信号；

所述平稳采集处理单元，用于将所述升降平台振动加速度数据转换为相应的振动加速度数字信号；

所述位移采集处理单元，用于将所述活动轨道桥位移数据转换为相应的位移数字信号；

所述振动采集处理单元，用于将所述龙门架车机振动数据转换为相应的振动数字信号。

4.如权利要求3所述的安全状态监测系统，其特征在于，所述预处理模块包括温度处理单元、失稳处理单元、平稳处理单元、位移处理单元和振动处理单元中的一种或多种；

所述温度处理单元内置了龙门架车机温度分析模型，用于对所述龙门架车机机箱各零部件的温度数字信号及其变化情况进行计算和趋势判断，以获取龙门架车机温度分析计算结果；

所述失稳处理单元内置了龙门架车机失稳模型，用于基于指定频段内的龙门架车机横向振动加速度数字信号进行计算，以获取龙门架车机振动加速度分析计算结果；

所述平稳处理单元内置了升降平台小车平衡性模型，用于基于指定频段内的升降平台横向和垂向振动加速度数字信号进行计算，以获取升降平台振动加速度分析计算结果；

所述位移处理单元内置了活动轨道桥位移分析模型，用于对活动轨道桥位移数字信号进行分析计算，以获取活动轨道桥位移分析计算结果；

所述振动处理单元内置了龙门架车机振动分析模型，用于对龙门架车机振动数字信号进行分析计算，以获取龙门架车机振动分析计算结果。

5.如权利要求4所述的安全状态监测系统，其特征在于，所述故障分析模块包括龙门架车机托头托架异常诊断单元、升降平台小车异常诊断单元和活动轨道桥异常诊断单元中的一种或多种；

所述龙门架车机托头托架异常诊断单元基于所述龙门架车机温度分析计算结果、龙门架车机振动加速度分析计算结果和龙门架车机振动分析计算结果中的一种或多种进行异常诊断，以获取龙门架车机托头托架故障诊断结果；

所述升降平台小车异常诊断单元基于所述升降平台振动加速度分析计算结果进行异常诊断，以获取升降平台小车故障诊断结果；

所述活动轨道桥异常诊断单元基于所述活动轨道桥位移分析计算结果进行异常诊断，以获取活动轨道桥故障诊断结果。

6.如权利要求1所述的安全状态监测系统，其特征在于，还包括：输出模块和存储模块；

所述输出模块，用于输出所述分析计算结果和所述故障诊断结果；

所述存储模块，用于存储所述数字信号、所述分析计算结果和所述故障诊断结果。

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