CN201965028U - 一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统 - Google Patents

Abstract

一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统，包括安装在地铁车辆走行部轮对驱动装置的磁吸式振动冲击传感器(1)以及磁吸式温度传感器(2)，光电转速传感器(3)或磁电式转速传感器(3)，将上述传感器信号进行切换的集线器(4)，将包含从所述集线器(4)接收到的信号进行数据采集的诊断仪(5)，嵌入故障诊断专家系统软件处理的工控机(6)，状态显示屏(9)，输出信息表的打印机(8)，提供整个系统不间断工作的UPS电源(7)和可屏蔽外界干扰的防电磁干扰机柜(10)，本系统的诊断结果对运用、维修、及相关管理人员具有参考价值，适用于地铁车辆厂，或者具备走行部轮对驱动装置解体维修能力并具备磨合试验条件的车辆段使用。

Description

一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统

技术领域

本实用新型涉及一种机械设备制造辅助检测、检验技术，尤其是一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统，属于地铁专用制造辅助检测、维护装置

背景技术

随着城市化进程不断深入，公共交通问题日益突出，解决这一问题的首选措施是发展地铁和城市轨道交通。目前，地铁和城市轨道交通处于快速发展时期，运营车辆数量不断增多，最小运营间隔不断缩短，同时对运营安全也提出了很高的要求，在影响地铁运营安全的诸多因素中，车辆走行部安全问题是重中之重。

现在针对地铁车辆的检测手段主要是通过车辆回到车库内进行人工检查相关设备的状态情况，同时也使用红外轴温报警装置监测车辆轮对等设备的温度，实际上这些措施也是铁路机车车辆故障早期的检测手段，而随着车辆的速度的加快，这些检测手段已经不能满足对于列车安全的要求，例如：现在普通的地铁车辆的最高运行速度80km/h，并且也已出现了最高运行速度是120km/h的地铁，地铁车辆安全已经实实在在摆在了我们面前。显然，上述检测维护手段是绝对不能满足要求的。

由于上述设备或者技术手段无法检测走行部轴承和传动齿轮容易产生的疲劳、以及构架容易产生的裂纹等故障，而这类故障又是可能引起车辆重大安全事故的隐患。针对上述问题，出现了针对地铁车辆的走行部的车载在线监测诊断装置，可以实现车辆运行时在线监测。但无法满足车辆段或车辆厂在对车辆进行架修、厂修时检测走行部检修质量的要求。

因此，如何实现车辆走行部在维修后进行地面磨合试验的同时，即能同步进行对相关部位的监测和诊断，通过监控检修质量状态而保证后期运营安全，就成为行业内迫切需要解决的课题。

实用新型内容

本实用新型发明的目的：旨在提出一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统，解决地铁车辆走行部轮对驱动装置磨合试验过程中对轴承、齿轮的完好状况进行有效监测和 诊断，提高设备运行前的完好率和可靠性。

这种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统，包括安装在地铁车辆走行部轮对驱动装置上进行振动状态检测的磁吸式振动冲击传感器、以及测量构件温度变化的磁吸式温度传感器，采集车辆轮对转动信号的光电转速传感器或磁电式转速传感器，将上述传感器信号进行切换的集线器，将从所述集线器接收到的包含振动冲击信号、温度信号以及转速信号进行预处理和根据转速信号对所述预处理后的振动冲击和温度信号进行跟踪采集的数据采集的诊断仪，能将接收到的数据进行分析诊断处理的工控机，显示走行部轴承齿轮经过故障诊断专家系统诊断后的结论的状态显示屏，可以输出客户要求的信息表的打印机，保障整个系统不间断工作的UPS电源，和可以将所述诊断仪、嵌入故障诊断专家系统的工控机、状态显示屏、打印机以及UPS电源组装为一体的机柜；其中：所述的诊断仪、工控机、UPS电源、打印机、状态显示屏置于可屏蔽外界干扰的防电磁干扰机柜内，磁吸式振动冲击传感器、磁吸式温度传感器、转速传感器分别通过集线器接入位于防电磁干扰机柜内的诊断仪，并与诊断仪的相应部位实现电连接，所述的诊断仪与工控机实现电连接，并通过工控机同时与UPS电源、打印机、状态显示屏连通，构建成一个诊断、显示装置。如图1。

所述的集线器4是固定安装式或可移动式的。

所述的集线器4包括2块前置处理器电路板4-1、1块转速信号处理器电路板4-2、1块底板、DC110V/12V模块4-3和外部接口，外部接口分别与前置处理器电路板4-1和转速信号处理器器电路板4-2连接，其中底板用于固定前置处理器电路板4-1和转速信号处理器电路板4-2；所述外接接口包括数据总线输出接口SJ、DC110V输入接口DJ、转速输出总线接口ZJ、与磁吸式振动冲击传感器1连接的航插接口SA1～SA14、与磁吸式温度传感器2连接的航插接口ST1～ST14、环境温度传感器ST15、光电转速输入接口ZS1和磁电转速输入接口ZS2。如图2。

所述的转速信号处理器电路板4-2包括电源处理及接口单元4-21、磁电处理单元4-22、光电处理单元4-23和485接口4-24。如图3。

所述诊断仪包括2个数据采集器，以及外接接口和指示灯，外接接口分别包括数据总线输入接口SI-1和SI-2、转速输入总线接口ZI-1和ZI-2、通信总线接口TX和DC110V接口DI。如图4。

所述的数据采集器中有包括4块板卡，分别为数字信号采集处理板5-3、共振解调信 号处理板5-2、接口板5-1和电源板5-4。如图5。

所述的磁吸式振动冲击传感器、磁吸式温度传感器和转速传感器通过电缆连接到集线器，传感器信号集中输入集线器，集线器通过总线方式与诊断仪相连，诊断仪所采集到的经过预处理的数据传输到工控机，其中预置的故障诊断专家系统软件对数据进行实时分析，并给出诊断结论，用以指导维修。故障诊断专家系统软件还具有将原始数据和诊断过程数据保存到数据库，以便日后数据的回放、查询、分析、管理和离线诊断的功能，软件基于Windows系统平台，操作可通过触摸显示屏进行，操作方便、界面直观友好。

本系统具有性能稳定、可靠、操作简单等特点，其诊断结果对运用、维修、及相关管理人员具有参考价值。本系统适用于地铁车辆厂，或者具备走行部轮对驱动装置解体维修能力并具备磨合试验条件的车辆段使用。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构框图；

图2为集线器结构框图；

图3为转速信号处理器电路板结构框图；

图4为诊断仪结构框图；

图5数据采集器结构框图。

图中，SA1-SA14为14个振动冲击传感器接口，ST1-ST15为14个温度传感器接口，ST15为环境温度传感器，ZS1为光电转速输入接口，ZS2为磁电转速输入接口，SJ为数据总线输出接口，DJ为DC110V输入接口，ZJ为转速输出总线接口。

具体实施方式

本系统需要利用地铁车辆走行部磨合试验台，下面具体说明本系统的技术方案。

地铁车辆走行部磨合试验诊断系统包括由安装在地铁车辆走行部轮对驱动装置的磁吸式振动冲击传感器1以及测量温度的磁吸式温度传感器2、采集车辆轮对转动信号的光电转速传感器3或磁电式转速传感器3、将上述传感器信号进行切换的集线器4、将包含从所述集线器4接收到的振动冲击信号、温度信号以及转速信号预处理和根据转速信号跟踪采集所述振动冲击信号的数据采集的诊断仪5、将接收到数据经过可诊断分析的处理的工控机6，显示走行部轴承齿轮经过诊断后的结论的状态显示屏9，可以输出客户要求的信息表的打印机8、提供整个系统不间断工作的UPS电源7和可以将所述诊断仪5、 嵌入故障诊断专家系统的工控机6、状态显示屏9、打印机8以及UPS电源7放置于其内容并可屏蔽外界干扰的防电磁干扰机柜10。如图1为系统结构框图

其中的磁吸振动冲击传感器1安装于地铁动车1个转向架的轮对驱动装置部分，主要包括：齿端轴箱轴承、非齿端轴箱轴承、电机齿端轴承、电机非齿端轴承、大齿轮、小齿轮外侧、小齿轮内侧共7个测点的故障冲击信号，磁吸式温度传感器测量上述7个测点的温度信号。

表1驱动装置每条轴的七个测点位置

测点位置	测点名称	监测内容
			A	齿端轴箱	齿端轴箱轴承温度和故障冲击
B	齿端电机	齿端电机轴承温度和故障冲击
			C	小齿轮外侧	小齿轮外侧支撑轴承温度和故障冲击、小齿轮故障冲击
D	小齿轮内侧	小齿轮内侧支撑轴承温度和故障冲击、小齿轮故障冲击
			E	非齿端电机	非齿端电机轴承温度和故障冲击
F	非齿端轴箱	非齿端轴箱轴承温度和故障冲击
			G	大齿轮	大齿轮支撑轴承温度和故障冲击、大齿轮故障冲击

所述的磁吸式振动冲击传感器1、磁吸式温度传感器2和转速传感器3通过电缆连接到集线器4，传感器信号集中输入集线器4，集线器4本身带有温度传感器ST15测量地面磨合试验台的环境温度，集线器一般固定在试验台附近的地沟内，所述的传感器通过电缆就近连接；如果试验台场地空间不够，或者需要针对不同车型的车辆进行磨合检测，可以使用移动式集线器，这样节约试验台的空间，同时因为移动式集线器可以更灵活地移动，可以适应不同场地的试验台。

集线器4主要完成对转向架上的振动冲击传感器1、温度传感器2及转速传感器3供电，并将这些传感器传过来的信号进行预处理，然后传送给诊断仪5；集线器作为系统中的前端设备，内部包括2块前置处理器电路板4-1、1块转速信号处理器电路板4-2、1块底板、DC110V/12V模块4-3和外部接口，所述外部接口包括数据总线输出接口SJ、DC110V输入接口DJ、转速输出总线接口ZJ、与磁吸式振动冲击传感器1连接的航插接口SA1～SA14、与磁吸式温度传感器2连接的航插接口ST1～ST14、环温传感器ST15、光电转速输入接口ZS1和磁电转速输入接口ZS2。其中底板用于固定前置处理器电路板4-1和转速信号处理器电路板4-2，同时将前置处理器电路板4-1和转速信号处理器电 路板4-2外联的传感器接口(SA1-SA14、ST1-ST14、ZS1和ZS2)通过白插头的方式引出，再在底板的相应位置布置相应的白插座，以便将前置处理器电路板等板卡接口转接下来，底板将转接过来的接口布置到集线器相应的航插位置，以便集线器4安装焊接。其中前置处理器电路板4-1负责对来自振动冲击传感器的振动冲击信号进行预处理，并采集温度信号传送给诊断仪5；转速信号处理器电路板的信号来源共考虑了2路，包括磁电和光电各1路。内部结构如图，包括电源处理及接口单元4-21、磁电处理单元4-22、光电处理单元4-23和485接口4-24。

诊断仪主要完成对系统的冲击、温度信息进行采集、整理和发送，并对集线器的一些初步状态的监测。主要包括了2个数据采集器，以及外接接口和指示灯，外接接口分别包括数据总线输入接口SI-1和SI-2、转速输入总线接口ZI-1和ZI-2、通信总线接口TX和DC110V接口DI；指示灯l1-l6分别表示与集线器4数据通讯和转速通讯。

数据采集器中有包括4块板卡，分别为数字信号采集处理板5-3、共振解调信号处理板5-2、接口板5-1和电源板5-4，可实现对两路模拟信号的振动冲击信号进行同步采集，并将采集到的数据样本进行整理，通过高速485总线传给诊断仪，同时数据采集器也为前置处理器电路板提供+12V的工作电压。

集线器通过总线方式与诊断仪相连，诊断仪所采集到的经过预处理的数据传输到工控机，其中预置的故障诊断专家系统软件对数据进行实时分析，并给出诊断结论，用以指导维修。故障诊断专家系统软件还具有将原始数据和诊断过程数据保存到数据库，以便日后数据的回放、查询、分析、管理和离线诊断的功能，软件基于Windows系统平台，操作可通过触摸显示屏进行，操作方便、界面直观友好。

Claims (6)

1.一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统，其特征在于：包括安装在地铁车辆走行部轮对驱动装置上进行振动状态检测的磁吸式振动冲击传感器(1)、以及测量构件温度变化的磁吸式温度传感器(2)，采集车辆轮对转动信号的光电转速传感器(3)或磁电式转速传感器(3)，将上述传感器信号进行切换的集线器(4)，将从所述集线器(4)接收到的包含振动冲击信号、温度信号以及转速信号进行预处理和根据转速信号对所述预处理后的振动冲击及温度信号进行跟踪采集的数据采集的诊断仪(5)，能将接收到的数据进行分析诊断处理的工控机(6)，显示走行部轴承齿轮状态的显示屏(9)，可以输出客户要求的信息表的打印机(8)，保障整个系统不间断工作的UPS电源(7)，和可以将所述诊断仪(5)、工控机(6)、状态显示屏(9)、打印机(8)以及UPS电源(7)组装为一体的机柜(10)；其中：所述的诊断仪(5)、工控机(6)、UPS电源(7)、打印机(8)、状态显示屏(9)置于可屏蔽外界干扰的防电磁干扰机柜(10)内，磁吸式振动冲击传感器(1)、磁吸式温度传感器(2)、转速传感器(3)分别通过集线器(4)接入位于防电磁干扰机柜(10)内的诊断仪(4)，并与诊断仪的相应部位实现电连接，所述的诊断仪与工控机(6)实现电连接，并通过工控机(6)同时与UPS电源(7)、打印机(8)、状态显示屏(9)连通，构建成一个诊断、显示装置。

2.根据权利要求1所述的一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统，其特征在于：所述的集线器(4)是固定安装式或可移动式的。

3.根据权利要求1或2所述的一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统，其特征在于：所述的集线器(4)包括2块前置处理器电路板(4-1)、1块转速信号处理器电路板(4-2)、1块底板、DC110V/12V模块(4-3)和外部接口，外部接口分别与前置处理器电路板(4-1)和转速信号处理器电路板(4-2)连接，其中底板用于固定前置处理器电路板(4-1)和转速信号处理器电路板(4-2)；所述外接接口包括数据总线输出接口(SJ)、DC110V输入接口(DJ)、转速输出总线接口(ZJ)、与磁吸式振动冲击传感器(1)连接的航插接口SA1～SA(14)、与磁吸式温度传感器2连接的航插接口(ST1～ST14)、环境温度传感器(ST15)、光电转速输入接口(ZS1)和磁电转速输入接口(ZS2)。

4.根据权利要求3所述的一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统，其特征在于：所述的转速信号处理器电路板(4-2)包括电源处理及接口单元(4-21)、磁电处理单 元(4-22)、光电处理单元(4-23)和485接口(4-24)。

5.根据权利要求1所述的一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统，其特征在于：所述诊断仪包括2个数据采集器，以及外接接口和指示灯，外接接口分别包括一对数据总线输入接口(SI-1)和(SI-2)、一对转速输入总线接口(ZI-1)和(ZI-2)、通信总线接口(TX)和DC110V接口(DI)。

6.根据权利要求6所述的一种地铁车辆走行部磨合试验诊断系统，其特征在于：所述的数据采集器(4)中包括4块板卡，分别为数字信号采集处理板(5-3)、共振解调信号处理板(5-2)、接口板(5-1)和电源板(5-4)。 

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