CN219574004U - 一种基于声信号的列车部件质检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于声信号的列车部件质检装置，涉及列车安全性检测技术领域，包括布置在牵引梁底部的X枚声发射传感器、布置在枕梁加强板底部周围的M枚声发射传感器和布置在枕梁底部的N枚声发射传感器；X、M、N均为大于等于4的偶数；X枚声发射传感器均分为两组，两组所述声发射传感器对称安装在所述牵引梁的底部两侧；M枚声发射传感器均分为两组，两组所述声发射传感器分别安装在所述枕梁加强板周围的两侧，N枚声发射传感器均分为两组，两组所述声发射传感器分别安装在所述枕梁上垂直于所述牵引梁的一相对侧面，本实用新型设计出声发射传感器的布置形式，使得传感器能够良好覆盖监测范围并且实现列车质量的稳定监测。

Description

一种基于声信号的列车部件质检装置

技术领域

本实用新型涉及列车安全性检测技术领域，尤其是涉及一种基于声信号的列车部件质检装置。

背景技术

近年来，轨道交通事业迅猛发展，随着铁路线网规模不断增大，客流量逐年攀升，乘客对轨道交通出行服务的要求也在不断提高，然而随着列车运营服役时间的累加，列车上装载的设备逐年老化、列车故障率不断提升，为了能够让乘客对出行服务满意，保障乘客出行安全，列车关键部位部件安全性检测成为重中之重。

目前，各车辆段对列车关键部位部件的日常维修和定期检修，主要采用的是常规无损检测方法，如电磁探伤和超声波探伤等。但常规无损检测方法存在声发射传感器无法良好覆盖监测范围、监测信号衰减明显、传感器数据不稳定的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于声信号的列车部件质检装置，以解决现有技术中列车质量检测效率低的技术问题。

本实用新型提供一种基于声信号的列车部件质检装置，所述列车部件包括牵引梁、枕梁和枕梁加强板，所述质检装置包括：布置在牵引梁底部的X枚声发射传感器、布置在枕梁加强板底部周围的M枚声发射传感器和布置在枕梁底部的N枚声发射传感器：

X、M、N均为大于等于4的偶数；

X枚声发射传感器均分为两组，两组所述声发射传感器对称安装在所述牵引梁的底部两侧；

M枚声发射传感器均分为两组，两组所述声发射传感器分别安装在所述枕梁加强板周围的两侧；

N枚声发射传感器均分为两组，两组所述声发射传感器分别安装在所述枕梁上垂直于所述牵引梁的一相对侧面。

进一步，X为8，M为6，N为4。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型实施例对枕梁处安装空间受限的影响进行分析并设计出声发射传感器的布置形式，使得传感器能够良好覆盖监测范围并且实现列车质量的稳定监测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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实用新型的一些实施方式，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示出了本实用新型实施例提供的质检装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的一种声发射传感器布置示意图；

图3示出了本实用新型请实施例提供的另一种声发射传感器布置示意图

附图标记：

1、声发射传感器；2、后枕梁；3、牵引梁；4、枕梁加强板；5、前枕梁。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

在列车运行过程中，枕梁与牵引梁3的连接部位极易出现裂纹，威胁行车安全。因此本实用新型实施例根据对实际行车中枕梁与牵引梁3处裂纹出现位置的总结，同时对枕梁处安装空间受限的影响进行分析，设计出一种基于声信号的列车部件质检装置，如图1所示：

列车部件包括牵引梁3、枕梁和枕梁加强板4，质检装置包括：布置在牵引梁3底部的X枚声发射传感器1、布置在枕梁加强板4底部周围的M枚声发射传感器1和布置在枕梁底部的N枚声发射传感器1：

还包括前置放大器、高通模拟滤波器、低通模拟滤波器、缓冲放大器、A/D转换器，以及FPGA模块，PCI控制器，PCI总线，处理器；声发射传感器1布置在目标列车待检部件的检测点上，前置放大器的一端与处于同一通道的声发射传感器1相连接，高通模拟滤波器的一端与处于同一通道的前置放大器的另一端相连接，低通模拟滤波器的一端与处于同一通道的高通模拟滤波器的另一端相连接，缓冲放大器的一端与处于同一通道的低通模拟滤波器的另一端相连接，A/D转换器的一端与处于同一通道的缓冲放大器的另一端相连接，FPGA模块的一端与各通道的A/D转换器的另一端相连接，PCI总线用于连接PCI控制器的另一端与处理器。

具体地，声发射传感器1在布置时，需要考虑到以下几点：

（1）声发射传感器1能够良好覆盖监测范围；

（2）声发射信号应具有不明显的衰减；

（3）检测过程中，声发射传感器1的数据需保持稳定。

结合上述因素，本实用新型将X、M、N设置为均为大于等于4的偶数，在安装时将X枚声发射传感器1均分为两组，两组声发射传感器1对称安装在牵引梁3的底部两侧；并将M枚声发射传感器1均分为两组，两组声发射传感器1分别安装在枕梁加强板4周围的两侧；将N枚声发射传感器1也均分为两组，两组声发射传感器1分别安装在枕梁上垂直于牵引梁3的一相对侧面。

各通道的声发射传感器1，用于获取目标列车待检部件的检测点的声数据，获取方式为将采集的目标列车待检部件的声信号转换为模拟电压信号，将模拟电压信号确定为目标列车待检部件的声数据；

各通道的前置放大器、高通模拟滤波器、低通模拟滤波器、缓冲放大器、A/D转换器，用于依次对处于同一通道的声发射传感器1获取的声数据进行预处理；

其中，前置放大器用于对处于同一通道的声发射传感器1获取的声数据进行放大处理；高通模拟滤波器用于阻隔处于同一通道的前置放大器发送的声数据中低于第一设定临界值的低频信号；低通模拟滤波器用于阻隔处于同一通道的高通模拟滤波器发送的声数据中高于第二设定临界值的高频信号；缓冲放大器，用于对处于同一通道的低通模拟滤波器发送的声数据进行阻抗匹配；A/D转换器为16位高分辨率A/D转换器，用于将处于同一通道的缓冲放大器发送的声数据，从模拟电压信号转换为数字信号。

将各通道的经过预处理的声数据并行传输至FPGA模块，FPGA模块，用于对各通道的经过预处理的声数据进行特征提取、波形采集，得到声数据的声音特征、绘制波形、数据处理记录；

声数据的声音特征、绘制波形、数据处理记录通过PCI控制器进入PCI总线，传输至处理器；

其中，PCI控制器用于通过内部安装的具有特定指令集的微控制器，更新FPGA模块发送的声数据的传输协议，以使声数据满足PCI传输协议；PCI总线基于PCI协议并行高速传输PCI控制器发送的声数据。

处理器用于对声数据的声音特征、绘制波形、数据处理记录进行处理，确定目标列车待检部件的质检结果。

具体地，处理器通过如下方式对声数据的声音特征、绘制波形、数据处理记录进行处理：

对通过PCI总线传输的声数据的声音特征、绘制波形、数据处理记录，采用频谱分析法、快速傅里叶变换法进行处理，得到声信号的波形图、参数表；

根据声数据的波速和扩展波到达声发射传感器1的时间以及检测点的局部坐标，采用波形分析法，确定目标列车待检部件的风险位置、风险等级、拓展动态规律；

将声信号的波形图、参数表，目标列车待检部件的风险位置、风险等级、拓展动态规律确定为目标列车待检部件的质检结果。

在对声发射传感器1进行布置时，考虑到枕梁包括前枕梁5和后枕梁2，因此，本实用新型给出以下两种具体的实施方式：

实施例一：

参见图2所示，图2为本申请实施例提供的一种声发射传感器1布置示意图，在布置传感器时，目标列车待检部件为列车的后枕梁2的中部，采用局部坐标系的方法，设置检测点局部坐标，将声发射传感器1布置到检测点上。具体的，将八枚声发射传感器1布置在牵引梁3（底面）上，将六枚声发射传感器1布置在枕梁加强板4（底面）周围，将四枚声发射传感器1布置在后枕梁2侧面。

实施例二：

参见图3所示，图3为本申请实施例提供的另一种声发射传感器1布置示意图，在布置传感器时，目标列车待检部件为列车的前枕梁5的中部，采用局部坐标系的方法，设置检测点局部坐标，将声发射传感器1布置到检测点上。具体的，将八枚声发射传感器1布置在牵引梁3（底面）上，将六枚声发射传感器1布置在枕梁加强板4（底面）周围，将四枚声发射传感器1布置在前枕梁5侧面。

通过试验前信号衰减检测，可知以上两种实施例传感器可均良好覆盖所监测范围，声发射信号衰减不明显；通过正式实验，可知传感器传回的实验数据与实验现象吻合，且实验过程中数据稳定无异常。因此，该布置形式下，传感器安装数量合适、相对距离合理、可较好地实现对列车的质量检测。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种基于声信号的列车部件质检装置，所述列车部件包括牵引梁（3）、枕梁和枕梁加强板（4），其特征在于，所述质检装置包括：布置在牵引梁（3）底部的X枚声发射传感器（1）、布置在枕梁加强板（4）底部周围的M枚声发射传感器（1）和布置在枕梁底部的N枚声发射传感器（1）；

X、M、N均为大于等于4的偶数；

X枚声发射传感器（1）均分为两组，两组所述声发射传感器（1）对称安装在所述牵引梁（3）的底部两侧；

M枚声发射传感器（1）均分为两组，两组所述声发射传感器（1）分别安装在所述枕梁加强板（4）周围的两侧

N枚声发射传感器（1）均分为两组，两组所述声发射传感器（1）分别安装在所述枕梁上垂直于所述牵引梁（3）的一相对侧面。

2.根据权利要求1所述的一种基于声信号的列车部件质检装置，其特征在于，X为8，M为6，N为4。