CN210513403U - 一种用于动车车辆的复合传感器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于动车车辆的复合传感器装置,包括传感器上端盖、传感器底座、传感器安装座，所述传感器上端盖与传感器底座的上段的端部通过激光焊接在一起；所述传感器上端盖与传感器底座之间形成容纳内腔，孔槽内固定安装有横向冲击振动模组、垂向冲击振动模组,所述传感器底座内位于高温烧制组件上方设有卡槽，卡槽内安装集线线路板，所述传感器底座的下段内安装有底片，所述底片上安装有温度传感器，所述集线线路板与横向冲击振动模组、垂向冲击振动模组、温度传感器分别通过耐高温导线连接。本实用新型用于检测动车车辆运行过程中的车辆运行品质，及车辆运行安全的多轴向振动冲击温度复合传感器装置。

Description

一种用于动车车辆的复合传感器装置

技术领域

本实用新型涉及动车领域、尤其为动车车载传感器装置技术领域，具体涉及一种用于动车车辆的复合传感器装置。

背景技术

目前兼具振动温度信号于一体的复合传感器应用已经较为成熟，在货车、客车与地铁等场合均有大量的应用，复合传感器主要的检测方向为轴温报警与轴承早期故障诊断。

虽然，目前高铁、动车轴箱轴承故障检测的传感器使用已较为成熟，但是，能够同时实现针对于车辆横向失稳、蛇形运动、轨道异物、多边形轮、轴箱轴承内部剥离及早期故障、齿轮箱内部剥离及早期故障、动车轨道波磨、轨道焊缝等车辆运行过程中出现的影响车辆运行品质与容易引起车辆运行安全的问题没有应用的先例。

高铁、动车运行速度快，外界干扰因素多，导致动车的应用环境、安全检测都对复合传感器有更高的要求：

1、高铁、动车轴箱处产生温度高，温度离散度大。轴箱内部温度可达200℃，瞬时温度可达250℃；

2、高铁动车组运行过程中，轴箱故障、横向失稳问题等加速度变化差异较大，不能使用单一的振动传感器实现多种故障的判定；

3、高铁、动车轴箱处存在较大的瞬态电压、脉冲电压，对传感器的耐压等级要求更高；

5、高铁、动车运行速度快，传感器及传输电缆受到的风压、瞬态拉力与振动更强；

6、高铁、动车要求传感器防护标准更高，传感器防护等级需要达到IP68，传输电缆为低烟无卤阻燃型，传感器整体耐酸碱腐蚀；

7、高铁、动车轴箱部分对传感器的安装位置有明确的要求，安装角度与开孔大小固定，且安装空间有限。

8、动车组轴箱部位齿轮箱部位安装孔数量有限，更换过程不能损坏安装孔影响传感器的安装，从而影响车辆的安全。

目前，没有一款同时符合上述要求的动车车辆使用的复合传感器装置。

发明内容

为克服所述不足，本实用新型的目的在于提供一种用于动车车辆的复合传感器装置,用于检测动车车辆运行过程中的车辆运行品质，及车辆运行安全的多轴向振动冲击温度复合传感器装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于动车车辆的复合传感器装置,包括传感器上端盖、传感器底座、传感器安装座，所述传感器底座分为上段和下段，所述传感器上端盖与传感器底座的上段的端部通过激光焊接在一起；

所述传感器上端盖与传感器底座之间形成容纳内腔，容纳内腔内壁设有高温烧制陶瓷组件，高温烧制陶瓷组件内开设有孔槽，孔槽内固定安装有横向冲击振动模组、垂向冲击振动模组；

所述传感器底座内位于高温烧制组件上方设有卡槽，卡槽内安装集线线路板，集线线路板位于传感器上端盖与高温烧制陶瓷组件之间，所述集线线路板与传感器电缆的一端相连接，所述传感器上端盖设有开口，传感器上端盖远离传感器底座的一侧设有保护端头，保护端头内固定设有密封胶管，传感器电缆穿过传感器上端盖、密封胶管，引出保护端头，所述密封胶管与保护端头之间填充防水硅橡胶，在保护端头外的传感器电缆外包裹有传感器护管，传感器电缆的另一端与传感器接头相连；

所述传感器底座的下段内安装有底片，所述底片上安装有温度传感器；

所述集线线路板与横向冲击振动模组、垂向冲击振动模组、温度传感器分别通过耐高温导线连接，耐高温导线的脱头处通过高温焊锡丝焊接到集线线路板上。

具体地，所述横向冲击振动模组固定方向与安装座的轴向相平行，所述垂向冲击振动模组与安装座的轴向夹角55°，且横向冲击振动模组与垂向冲击振动模组相互垂直。

具体地，所述高温导线外部由高温硅胶管防护，传感器底座下端圆柱形区域内使用导热硅胶进行填充，传感器底座下端的端部区域通过硅橡胶进行密封。

具体地，所述传感器电缆采用耐高温双屏蔽双绞线电缆，电缆的材料选用低烟无卤阻燃型，传输电缆为16线制。

具体地，所述温度传感器采用PT1000热敏电阻模块，PT1000热敏电阻模块由PT1000热敏电阻及高温钽电容组成。

具体地，所述温度传感器设有两路，采用双路冗余设计。

具体地，所述集线线路板的下侧焊接有三轴加速度模块，使用高温焊锡丝焊接在集线线路板的下侧，三轴加速度模块使用数字式传输方式。

具体地，所述传感器底座外套接有传感器安装座，传感器上端盖的外侧套接有传感器卡套，传感器卡套扣合在传感器安装座的端部。

具体地，所述传感器护管选用抗拉为600N的黑色硅橡胶护管，传感器护管的一端通过卡箍紧固到保护端头的端部，传感器护管的另一端通过传感器接头处的压线装置进行紧固，用以将传感器护管压紧在传感器上端盖顶端卡槽处。

本实用新型具有以下有益效果：能够在高温200℃，低温-50℃的区间内使用；通过在传感器上端盖与传感器电缆之间的结构，且传感器上端盖顶部与传感器电缆的连接处使用密封胶管、防水硅橡胶多重防护；使传感器部分的防水等级达到IP68标准；通过将传感器护管利用卡箍紧固在传感器上端盖上，增强传感器的抗拉能力；使用电流型供电方式与数字传输方式，电缆采用双屏蔽电缆，传输信号抗干扰能力强，传输距离远，能够能够在车厢外强电磁环境使用，且信号不受影响；通过多轴向加速度模块、冲击振动模块、PT1000热敏电阻模块实现解决车辆横向失稳、蛇形运动、轨道异物、多边形轮、轴箱轴承内部剥离及早期故障、齿轮箱内部剥离及早期故障、动车轨道波磨、轨道焊缝等车辆运行过程中出现的影响车辆运行品质与容易引起车辆运行安全的问题；通过传感器卡套，与传感器安装座的设计，能够保证在较小的安装环境内，不进行传感器的旋转动作便可以实现传感器的锁紧安装，易于传感器的更换与安装，减小极大的安装维护成本，传感器的锈蚀老化损坏更换等对动车组轴箱安装孔没有影响；传感器内部通过导热硅胶的填充对温度传感器与高温导线的保护，高温烧制陶瓷对冲击振动传感模块的保护，密封胶管与硅橡胶填充对于传感器电缆的保护，能够将传感器的耐压提升到5000V，能够抵抗的雷击、高压脉冲等车体可能出现的强电压环境，保护车载设备不受损坏。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图1、温度传感器，2、传感器底座，3、耐高温导线，4、三轴加速度模块，5、集线线路板，6、横向冲击振动模组，7垂向冲击振动模组，8密封胶管，9卡箍，10传感器护管，11传感器接头，12传感器上端盖，13高温烧制陶瓷组件，14传感器电缆，15导热硅胶，16硅橡胶，17传感器卡套，18传感器安装座，19保护端头。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1、图2所示的一种用于动车车辆的复合传感器装置,包括传感器上端盖12、传感器底座2、传感器安装座，所述传感器底座分为上段和下段，所述传感器上端盖12与传感器底座2的上段的端部通过激光焊接在一起；

所述传感器上端盖12与传感器底座2之间形成容纳内腔，容纳内腔内壁设有高温烧制陶瓷组件13，高温烧制陶瓷组件13内开设有空槽，孔槽内固定安装有横向冲击振动模组、垂向冲击振动模组7，所述高温烧制陶瓷组件13耐压5000V，横向冲击振动模组6与垂向冲击振动模组7固定于耐压5000V的高温烧制陶瓷组件13内部，使横向冲击振动模组6、垂向冲击振动模组7与传感器底座2之间的击穿电压达到5000V；

所述传感器底座内位于高温烧制组件13上方设有卡槽，卡槽内安装集线线路板5，集线线路板5位于传感器上端盖12与高温烧制陶瓷组件13之间，通过传感器上端盖12与高温烧制陶瓷组件13的压紧，将集线线路板5进行固定，所述集线线路板5与耐高温传感器电缆14相连接，所述集线线路板5选用16mm四层FR-4材料PCB板，所述传感器上端盖12上设有开口，传感器上端盖12远离传感器底座2的一侧设有保护端头19，保护端头19内固定设有密封胶管8，传感器电缆14穿过传感器上端盖12、密封胶管8，引出保护端头19，所述密封胶管8与保护端头19之间填充防水硅橡胶16，在保护端头19外的传感器电缆14外包裹有传感器护管10，传感器电缆14的另一端与传感器接头11相连；所述传感器护管10选用抗拉为600N的黑色硅橡胶护管，传感器护管10的一端通过卡箍9紧固到保护端头19的端部，用以将传感器护管10压紧在传感器上端盖12外保护端头19顶端卡槽处，传感器护管10的另一端通过传感器接头11处的压线装置进行紧固。

所述传感器底座2的下段内安装有底片，所述底片上安装有温度传感器1，所述温度传感器1设有两路，温度传感器1采用PT1000热敏电阻模块，PT1000热敏电阻模块由PT1000热敏电阻及高温钽电容组成，该模块的外面使用高温硅胶管防护最外部通过热缩管热缩，能够将传感器底座2与PT1000热敏电阻模块间的耐压限制在5000V，同时PT1000热敏电阻模块自身能够抑制一定强度的工频共模与差模噪声，PT1000热敏电阻模块与集线线路板5之间通过高温导线3进行连接，高温导线3外部由高温硅胶管防护，传感器底座2下端圆柱形区域内使用导热硅胶15进行填充，传感器底座2下端的端部区域通过硅橡胶进行密封；

所述集线线路板5与横向冲击振动模组6、垂向冲击振动模组7、温度传感器1分别通过耐高温导线连接，耐高温导线的脱头处通过高温焊锡丝焊接到集线线路板5上。

具体地，所述横向冲击振动模组6固定方向与安装座的轴向相平行，所述垂向冲击振动模组7的固定方向与安装座的轴向夹角55°，且横向冲击振动模组6与垂向冲击振动模组7相互垂直。

具体地，所述传感器电缆14采用耐高温双屏蔽双绞线电缆，电缆的材料选用低烟无卤阻燃型，传输电缆为16线制。

具体地，所述PT1000热敏电阻模块采用双路冗余设计，通过冗余设计可以更精确的确定高铁、动车轴箱轴承、齿轮箱轴承实际的温度，在预报热轴故障时，可以提高精准度，增加判定的可信任度。在多年的动车运行过程中，热敏电阻型传感器因为线路原因或接触问题容易发生偶然误报的现象，通过双路的冗余设计能够保证消除大多数的偶然误报情况。

具体地，所述集线线路板5的下侧焊接有三轴加速度模块4，使用高温焊锡丝焊接在集线线路板4的下侧，三轴加速度模块4使用数字式传输方式。

具体地，所述传感器底座2外套接有传感器安装座18，传感器2上体的外侧套接有传感器卡套17，传感器卡套17扣合在传感器安装座18的端部，对起到保护作用的同时，便于安装。

其工作原理为：轴承早期故障振动识别、多边形轮，轨道波磨、轨道焊缝、轨道异物通过横向冲击振动模块6与垂向冲击振动模块7信号进行判断，横向冲击振动模块6与垂向冲击振动模块7互为补充，结合实现振动信号分析，横向冲击振动模块6与垂向冲击振动模块7由压缩式双片高温压电陶瓷与38Khz谐振体共同组成的冲击振动模块，能够针对声音频段与超声频段的振动信号检测，同时能够对38Khz左右频段的振动信号形成共振峰增强该频段的信号质量，轴箱振动信号引起谐振体产生谐振，谐振体导致高温压电陶瓷产生弹性形变，从而在压电陶瓷表面产生信号，利用压电陶瓷产生的信号的信号特征，可以判断出轴承早期故障振动识别、多边形轮，轨道波磨、轨道焊缝、轨道异物等多种动车故障，三轴加速度模块使用高温焊锡丝焊接在集线线路板的下侧，含有三个轴向的加速度检测功能，能够检测较低频的振动信号，针对车辆脱轨趋势，蛇形运动、轨道异物等判定优于压电式传感器。

本申请中传感器模块的信号传输过程使用电流型的传输方式与数字式的传输方式，横向冲击振动模组6，垂向冲击振动模组7与温度传感器1均需使用恒流源进行供电，电流型的传输方式信号质量高，鲁棒性强，抗电磁干扰，几乎不受传输电缆的线阻抗影响，能够进行远距离的传输，三轴加速度模块4采用电流型的传输方式，数字式的传输方式性能不弱于电流型的传输方式。

该传感器的PT1000热敏电阻模块、冲击振动模块均采用双重传感器模块设计，因为温度传感器1模块与振动传感模块均进行了冗余备份，当某一传感模块出现故障时，通过传感器的输出信号可以分析出故障传感器原件及其损坏部位，方便及时更换传感器，在传感器更换期间不影响动车组运行，仍然能够保证行车安全。

本实用新型不局限于所述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种用于动车车辆的复合传感器装置,包括传感器上端盖、传感器底座、传感器安装座，其特征在于：所述传感器底座分为上段和下段，所述传感器上端盖与传感器底座的上段的端部通过激光焊接在一起；

所述传感器上端盖与传感器底座之间形成容纳内腔，容纳内腔内壁设有高温烧制陶瓷组件，高温烧制陶瓷组件内开设有孔槽，孔槽内固定安装有横向冲击振动模组、垂向冲击振动模组；

所述传感器底座内位于高温烧制组件上方设有卡槽，卡槽内安装集线线路板，集线线路板位于传感器上端盖与高温烧制陶瓷组件之间，所述集线线路板与传感器电缆的一端相连接，所述传感器上端盖设有开口，传感器上端盖远离传感器底座的一侧设有保护端头，保护端头内固定设有密封胶管，传感器电缆穿过传感器上端盖、密封胶管，引出保护端头，所述密封胶管与保护端头之间填充防水硅橡胶，在保护端头外的传感器电缆外包裹有传感器护管，传感器电缆的另一端与传感器接头相连；

所述传感器底座的下段内安装有底片，所述底片上安装有温度传感器；

所述集线线路板与横向冲击振动模组、垂向冲击振动模组、温度传感器分别通过耐高温导线连接，耐高温导线的脱头处焊接到集线线路板上。

2.根据权利要求1所述的一种用于动车车辆的复合传感器装置,其特征在于：所述横向冲击振动模组固定方向与安装座的轴向相平行，所述垂向冲击振动模组与安装座的轴向夹角55°，且横向冲击振动模组与垂向冲击振动模组相互垂直。

3.根据权利要求1所述的一种用于动车车辆的复合传感器装置,其特征在于：所述高温导线外部由高温硅胶管防护，传感器底座下端圆柱形区域内使用导热硅胶进行填充，传感器底座下端的端部区域通过硅橡胶进行密封。

4.根据权利要求1所述的一种用于动车车辆的复合传感器装置,其特征在于：所述传感器电缆采用耐高温双屏蔽双绞线电缆，电缆的材料选用低烟无卤阻燃型，传输电缆为16线制。

5.根据权利要求1所述的一种用于动车车辆的复合传感器装置,其特征在于：所述温度传感器采用PT1000热敏电阻模块，PT1000热敏电阻模块由PT1000热敏电阻及高温钽电容组成。

6.根据权利要求1所述的一种用于动车车辆的复合传感器装置,其特征在于：所述温度传感器设有两路。

7.根据权利要求1所述的一种用于动车车辆的复合传感器装置,其特征在于：所述集线线路板的下侧焊接有三轴加速度模块，使用高温焊锡丝焊接在集线线路板的下侧。

8.根据权利要求1所述的一种用于动车车辆的复合传感器装置,其特征在于：所述传感器底座外套接有传感器安装座，传感器上端盖的外侧套接有传感器卡套，传感器卡套扣合在传感器安装座的端部。

9.根据权利要求1所述的一种用于动车车辆的复合传感器装置,其特征在于：所述传感器护管选用抗拉为600N的黑色硅橡胶护管，传感器护管的一端通过卡箍紧固到保护端头的端部，传感器护管的另一端通过传感器接头处的压线装置进行紧固，用以将传感器护管压紧在传感器上端盖顶端卡槽处。

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