WO2024108627A1 - 一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统，该走行部在线检测系统通过在走行部的各个组件上对应设置数据采集组件、温振复合传感器、转速传感器和三轴加速度传感器，结合车载动态数据处理终端以及网络监控主机实时准确的识别各个组件的实时状态，实现了对单轨转向架的走行部状态的动态在线监测，为跨坐式单轨列车的运营安全提供了保障。

Description

一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统

本申请要求于2022年11月25日提交中国专利局、申请号为202211488913.3、发明名称为“一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及轨道列车技术领域，更具体地说，涉及一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统。

背景技术

跨座式单轨最早是由德国ALWEG公司在1952年开发的，通过单根轨道梁来支承、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行，是一种独特的中等运量、拥有独立路权的城市轨道交通系统。

其中，转向架是支承车体、传递载荷、引导车辆沿轨道运行的重要走行装置，走行部的关键部件主要包括走行轮轴承、水平轮轴承、齿轮箱轴承、电极轴承和传动齿轮等，这些部件不易观察而且是运动部件，其工作状态将直接影响行车安全。

那么，如何有效的实现对单轨转向架的走行部进行在线监测，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统，技术方案如下：

一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统，单轨列车包括多节车厢，每节所述车厢的两端分别设置有转向架，每个所述转向架上设置有两个行走轮和六个水平轮；

所述走行部在线监测系统包括：

在第一方向上分别安装在所述转向架两侧的数据采集组件；

安装在每个所述行走轮和每个所述水平轮上的温振复合传感器；

安装在每个所述行走轮上的转速传感器；

安装在所述转向架上的三轴加速度传感器；

安装在所述单轨列车车头内的车载动态数据处理终端以及网络监控主机；

其中，所述数据采集组件用于通过所述温振复合传感器采集所述行走轮和所述水平轮的振动参数和温度参数，通过所述转速传感器采集所述行走轮的转速参数，通过所述三轴加速度传感器采集所述转向架的加速度参数，并将采集的数据上传至所述车载动态数据处理终端；

所述车载动态数据处理终端用于对所述数据采集组件上传的数据进行处理，并将处理结果上传至所述网络监控主机进行走行部在线监测。

优选的，在上述走行部在线监测系统中，所述车载动态数据处理终端还用于将处理结果上传至后端服务器。

优选的，在上述走行部在线监测系统中，所述数据采集组件和所述车载动态数据处理终端之间的数据传输方式为以太网传输或总线通讯传输。

优选的，在上述走行部在线监测系统中，所述数据采集组件通过L形安装支架，由T形螺栓吊装在车厢地板下方的C型槽上。

优选的，在上述走行部在线监测系统中，相邻两个所述温振复合传感器共用一条线束。

优选的，在上述走行部在线监测系统中，所述线束与所述数据采集组件之间通过10Pin航空连接器连接。

优选的，在上述走行部在线监测系统中，安装在所述行走轮上的温振复合传感器由两个半圆形的铝合金结构件抱箍在所述行走轮的空心车轴上。

优选的，在上述走行部在线监测系统中，安装在水平轮上的温振复合传感器由两个水平轮安装螺栓固定在所述水平轮的立式车轴上。

优选的，在上述走行部在线监测系统中，所述水平轮的立式车轴的安装支架上设置有两个止挡座，所述止挡座用于约束所述水平轮的垂向移动和纵向移动。

优选的，在上述走行部在线监测系统中，安装在所述止挡座上的盖板，所述盖板用于约束所述水平轮的横向移动。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

本发明提供了一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统，单轨列车包括多节车厢，每节所述车厢的两端分别设置有转向架，每个所述转向架上设置有两个行走轮和六个水平轮；所述走行部在线监测系统包括：在第一方向上分别安装在所述转向架两侧的数据采集组件；安装在每个所述行走轮和每个所述水平轮上的温振复合传感器；安装在每个所述行走轮上的转速传感器；安装在所述转向架上的三轴加速度传感器；安装在所述单轨列车车头内的车载动态数据处理终端以及网络监控主机；其中，所述数据采集组件用于通过所述温振复合传感器采集所述行走轮和所述水平轮的振动参数和温度参数，通过所述转速传感器采集所述行走轮的转速参数，通过所述三轴加速度传感器采集所述转向架的加速度参数，并将采集的数据上传至所述车载动态数据处理终端；所述车载动态数据处理终端用于对所述数据采集组件上传的数据进行处理，并将处理结果上传至所述网络监控主机进行走行部在线监测。

该行走部在线检测系统通过在行走部的各个组件上对应设置数据采集组件、温振复合传感器、转速传感器和三轴加速度传感器，结合车载动态数据处理终端以及网络监控主机实时准确的识别各个组件的实时状态，实现了对单轨转向架的走行部状态的动态在线监测，为跨坐式单轨列车的运营安全提供了保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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 中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种单轨列车的外形结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统的原理结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统的配置原理示意图；

图4为本发明实施例提供的一个转向架的俯视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种行走轮与传感器之间的安装结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种水平轮与传感器之间的安装结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种水平轮的立式车轴的安装支架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种单轨列车的外形结构示意图，在图1中以单轨列车具有四节车厢为例进行说明，每节车厢的前后两端分别设置有转向架，即一节车厢设置有两个转向架，每个转向架上设置有两个行走轮和六个水平轮，即一节车厢配备有四个行走轮和十二个水平轮。

参考图2，图2为本发明实施例提供的一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统的原理结构示意图；参考图3，图3为本发明实施例提供的一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统的配置原理示意图。

该适用于单轨转向架的走行部在线监测系统包括：

在第一方向上分别安装在所述转向架两侧的数据采集组件；也就是说每个转向架的左右两侧分别安装一个数据采集组件，即每节车厢配置安装有四个数据采集组件，即图2中所示的四个数据采集组件。

安装在每个所述行走轮和每个所述水平轮上的温振复合传感器；也就是说每节车厢配置安装有十六个温振复合传感器，即如图2中所示的十二个水平轮温振复合传感器和四个行走轮温振复合传感器。

安装在每个所述行走轮上的转速传感器；也就是说每节车厢配置安装有四个转速传感器，即图2中所示的四个行走轮转速传感器。

安装在所述转向架上的三轴加速度传感器；也就是说每节车厢配置安装有两个三轴加速度传感器，每个转向架上配置安装一个三轴加速度传感器。

安装在所述单轨列车车头内的车载动态数据处理终端以及网络监控主机；

其中，所述数据采集组件用于通过所述温振复合传感器采集所述行走轮和所述水平轮的振动参数和温度参数，通过所述转速传感器采集所述行走轮的转速参数，通过所述三轴加速度传感器采集所述转向架的加速度参数，并将采集的数据上传至所述车载动态数据处理终端。

所述车载动态数据处理终端用于对所述数据采集组件上传的数据进行处理，并将处理结果上传至所述网络监控主机进行走行部在线监测。

具体的，在本发明实施例中通过数据采集组件实时高速采集各个传感器所采集到的数据，进行预处理后上传至车载动态数据处理终端，车载动态数据处理终端进行故障模型分析以及运算处理，实时准确识别各部件的运行状态，做出早期预警和分级预警等处理，并将处理结果上传至网络监控主机TCMS进行告警提示，实现了对单轨转向架的走行部状态的动态在线监测，为跨坐式单轨列车的运营安全提供了保障。

可选的，在本发明另一实施例中，如图2所示，所述数据采集组件和所述车载动态数据处理终端之间的数据传输方式为以太网传输或总线通讯传输。

需要说明的是，数据采集组件和所述车载动态数据处理终端之间的数据传输方式还可以是其它类型的数据传输方式，在本发明实施例中仅仅以太网传输或总线通讯传输为最优实施例进行说明。

可选的，在本发明另一实施例中，所述车载动态数据处理终端还用于将处理结果上传至后端服务器。

具体的，在本发明实施例中车载动态数据处理终端还用于将处理结果上传至地面的后端服务器，在后端服务器处进行大数据运算分析，智能识别车辆行走部的健康状态，并做出趋势预警判定。

也就是说，本发明实施例提供的适用于单轨转向架的走行部在线监测系统在广义共振与共振解调的故障诊断技术基础上，通过安装在走行部关键部位上的温振复合传感器，同时监测轴承的冲击、振动、温度三个物理量，对轴承故障实现早期预警和分级报警，准确指导车辆的运用和维修，其结果可在车头的司机室显示(即通过网络监控显示器进行显示)，也可将报警信息通过车辆的控制系统发送至服务器及客户端，可储存轴承温度与振动数据，通过维护软件下载这些数据可以对其进行相关分析，保障行车安全。

也就是说，该适用于单轨转向架的走行部在线监测系统通过多物理量(冲击、振动、温度)感知，运用智能监控、智能分析系统、大数据处理等先进技术，对车辆行走部动态与轮轨提供全方位的安全监测、状态评估、故障预警、维修指导、健康管理服务与支持，降低跨座式单轨车辆的维修工作量及成本，提高车辆运用效率，具有重要的经济效益和社会效益。

该适用于单轨转向架的走行部在线监测系统可满足大容量，高传输速度，可靠性分析的要求，从而实现对跨座式单轨列车走行部的在线状态监控，大大提升了跨座式单轨列车主动安全和应急响应的能力，在保障城市轨道交通车辆安全运营方面可发挥重大作用，为跨座式单轨列车运营安全提供了保障。

其中，车载动态数据处理终端和后端服务器的通信方式包括但不限定于4G或5G网络的通信方式进行数据传输。

可选的，在本发明另一实施例中，参考图4，图4为本发明实施例提供的 一个转向架的俯视结构示意图。

所述数据采集组件通过L形安装支架，由T形螺栓吊装在车厢地板下方的C型槽上。

相邻两个所述温振复合传感器共用一条线束。

所述线束与所述数据采集组件之间通过10Pin航空连接器连接。

具体的，在本发明实施例中由于跨坐式单轨道车辆运行环境特殊，且车轮为橡胶充气轮胎，运行过程中上下振幅较大，振幅变化受轨面、胎压、胎温影响较大，需克服转向架自身不规律振幅干扰，且能够满足时变工况下数据采集的准确性，并且由于单轨转向架结构与轮轨列车差异较大，轴承外圈(轮芯)随着车轮转运等因素，在本发明实施例中对各个组件的安装也进行了适应性的改进。

其中，车载动态数据处理终端安装与车头客室座椅内，通过安装支架固定在车辆地板上，靠近车辆的网络监控主机TCMS，主要负责将前端的数据采集组件传输来的数据进行处理、采集、诊断与存储，其内置在线故障诊断智能系统软件，实时在线自动诊断，并实时给出诊断结果。

每节车厢配置安装有四个数据采集组件，每节车厢的每个转向架的左右两侧分别安装一个数据采集组件，数据采集组件通过L形安装支架，由T形螺栓吊装在车辆地板下方的C型槽上，前端的数据采集组件是实现所辖测点的传感器ID配置管理，实时对各传感器信号采集及预处理，并通过以太网或总线通讯与车载动态数据处理终端进行数据的高速传输。

如图4所示主要体现的是一个转向架上数据采集仪和温振复合传感器的布线示意图，每个温振复合传感器铺设一组5×0.5mm ²的屏蔽线，两个温振复合传感器合并成一条线束由波纹管及三通合成，并由一个10Pin航空连接器连接对应的数据采集组件。

可选的，在本发明另一实施例中，参考图5，图5为本发明实施例提供的一种行走轮与传感器之间的安装结构示意图。

安装在所述行走轮上的温振复合传感器由两个半圆形的铝合金结构件抱箍在所述行走轮的空心车轴上。

具体的，在本发明实施例中安装在走行轮上的温振复合传感器由两个半圆形的铝合金结构件抱箍在走行轮的空心车轴上，用四组螺栓组件固定，温振复合传感器紧贴走行轮的空心车轴上，实时测量轮轴冲击、振动、温度三个物理量，由前端的数据采集组件通过有线方式与温振复合传感器连接，实时高速采集温振复合传感器的测量信号。

可选的，在本发明另一实施例中，参考图6，图6为本发明实施例提供的一种水平轮与传感器之间的安装结构示意图。

安装在水平轮上的温振复合传感器由两个水平轮安装螺栓固定在所述水平轮的立式车轴上。

参考图7，图7为本发明实施例提供的一种水平轮的立式车轴的安装支架的结构示意图，所述水平轮的立式车轴的安装支架上设置有两个止挡座，所述止挡座用于约束所述水平轮的垂向移动和纵向移动。

安装在所述止挡座上的盖板，所述盖板用于约束所述水平轮的横向移动。

具体的，在本发明实施例中温振复合传感器由平板支架与传感器组合而成，通过两个水平轮安装螺栓直接固定在水平轮的立式车轴上，温振复合传感器紧贴水平轮的立式车轴上，实时测量轮轴冲击、振动、温度三个物理量，由前端的数据采集组件通过有线方式与温振复合传感器连接，实时高速采集温振复合传感器的测量信号。

进一步的，如图7所示由于立式车轴结构的特殊性，且在转弯时需要承受较大的弯矩和扭矩，为了确保水平轮的安全性，在安装支架上焊接两个止挡座，用来约束水平轮的垂向和纵向移动，在止挡座上安装一个盖板用来约束水平轮的横向移动，从而提高水平轮安装的可靠性。

通过上述描述可知，本发明提供了一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统，针对单轨转向架的特殊结构，还设计了一种抱箍式走行轮温振复合传感器安装结构和一种立式车轴水平轮温振复合传感器安装结构，能够更好的适 应单轨车辆的结构特点，提高行车安全性。

以上对本发明所提供的一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1. 一种适用于单轨转向架的走行部在线监测系统，其特征在于，单轨列车包括多节车厢，每节所述车厢的两端分别设置有转向架，每个所述转向架上设置有两个行走轮和六个水平轮；

   所述走行部在线监测系统包括：

   在第一方向上分别安装在所述转向架两侧的数据采集组件；

   安装在每个所述行走轮和每个所述水平轮上的温振复合传感器；

   安装在每个所述行走轮上的转速传感器；

   安装在所述转向架上的三轴加速度传感器；

   安装在所述单轨列车车头内的车载动态数据处理终端以及网络监控主机；

   其中，所述数据采集组件用于通过所述温振复合传感器采集所述行走轮和所述水平轮的振动参数和温度参数，通过所述转速传感器采集所述行走轮的转速参数，通过所述三轴加速度传感器采集所述转向架的加速度参数，并将采集的数据上传至所述车载动态数据处理终端；

   所述车载动态数据处理终端用于对所述数据采集组件上传的数据进行处理，并将处理结果上传至所述网络监控主机进行走行部在线监测。
2. 根据权利要求1所述的走行部在线监测系统，其特征在于，所述车载动态数据处理终端还用于将处理结果上传至后端服务器。
3. 根据权利要求1所述的走行部在线监测系统，其特征在于，所述数据采集组件和所述车载动态数据处理终端之间的数据传输方式为以太网传输或总线通讯传输。
4. 根据权利要求1所述的走行部在线监测系统，其特征在于，所述数据采集组件通过L形安装支架，由T形螺栓吊装在车厢地板下方的C型槽上。
5. 根据权利要求1所述的走行部在线监测系统，其特征在于，相邻两个所述温振复合传感器共用一条线束。
6. 根据权利要求5所述的走行部在线监测系统，其特征在于，所述线束与所述数据采集组件之间通过10Pin航空连接器连接。
7. 根据权利要求1所述的走行部在线监测系统，其特征在于，安装在所述行走轮上的温振复合传感器由两个半圆形的铝合金结构件抱箍在所述行走轮的空心车轴上。
8. 根据权利要求1所述的走行部在线监测系统，其特征在于，安装在水平轮上的温振复合传感器由两个水平轮安装螺栓固定在所述水平轮的立式车轴上。
9. 根据权利要求1所述的走行部在线监测系统，其特征在于，所述水平轮的立式车轴的安装支架上设置有两个止挡座，所述止挡座用于约束所述水平轮的垂向移动和纵向移动。
10. 根据权利要求9所述的走行部在线监测系统，其特征在于，安装在所述止挡座上的盖板，所述盖板用于约束所述水平轮的横向移动。

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