一种城市轨道交通列车走行部故障车载分布式诊断系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种运动机械设备故障在线检测诊断技术，尤其涉及一种基于城市轨道交通列车走行部故障车载分布式诊断系统。
【背景技术】
[0002]国内城市轨道交通行业超常规地高速发展，几个大数据充分表明了这种态势:截至2014年末，中国内地已有22个城市建成并投入运营轨道交通线路101条，运营里程突破3000公里;2014年国内新增加长沙、宁波、无锡三座城市轨道交通投入运营，新增9条城轨交通运营线路，新增运营里程409公里；2014年，中国内地36个城市约3300公里的轨道交通在建项目，共完成投资2857亿元，也就是说，2014年中国投入地铁建设资金日均超过7.8亿;截至2014年底，国家批准国内已有38个城市经建设轨道交通，规划总里程接近7000公里；北京、上海、广州几大城市地铁运营里程均早已超过200公里，特别是上海轨道交通规模已成为世界之最。
[0003]运营里程的不断增加，数量众多的轨道交通车辆的陆续投入，全国二十多个大、中等规模城市，轨道交通车辆正在城市人口密集区运行，这些车辆每天都是十多个小时、2分钟甚至更短的运营间隔时间，满负荷、甚至超负荷地在轨道上奔跑着。
[0004]面临国内城市轨道交通行业运营已经拥有的规模，和还在持续的超常规地高速发展的局面，一个问题十分严峻地摆在面前:如何确保城市轨道交通列车运营的安全。各地地铁线路不断延长，车辆数量的不断增加，及设备超负荷运营下的加速老化，使得近年来，车辆故障发生率呈上升的趋势，而且其故障严重程度也有不断上升的苗头。地铁运营和相关部门对地铁车辆运营安全问题的重视几乎处于接近极限程度，每天都绷紧神经地工作，对每个可能的风险环节都力求要制定出能够万无一失、以确保安全的预案。
[0005]在预防各种车辆故障中，预防走行部安全故障为其重中之重。轨道车辆的全部载荷都加载在走行部上，车辆走行部一旦发生故障，轻则临停清客，重则造成严重人身、设备、道路事故。
[0006]轨道车辆走行部故障问题，除了给日常运营带来压力，也存在工作量大、维护中诸多矛盾交织的问题:常规制度的列车回库检查，具有滞后性;走行部关键部件如轴承\齿轮\车轮踏面质量状态，特别是轴承，通过贴测温试纸的方法进行跟踪，不能完全反映运行时的实际状况;不同的运行条件下轴承的实际状态不同，维修需求也不同；走行部轴箱轴承\齿轮箱轴承的维修周期以及车轮的换轮周期不匹配，导致需要对列车重复扣停维修，且某些部件在未到维修周期时就需要拆装，如旋转电机车辆更换齿轮箱轴承时，就需要拆装车轮以及轴箱轴承，这些问题，不仅造成过度维修的损失，也极大的增加了维修成本，效果也不理想。
[0007]为了提高机车走行部的安全监测和安全保障的能力，在2013年，本发明人申请了实用新型《一种铁路机车走行部故障在线监测诊断系统》(ZL201320679842.5)。该技术方案技术原理上采用先进的“广义共振和共振解调的机械设备故障诊断技术”，有效地解决了普通铁路、部分高铁机车走行部故障的早期预警、故障准确定位及地面对机车运行工况的连续跟踪等需要。但是，这种在普通铁路领域成功应用的系统，不能简单地照搬到城市轨道交通系统中来。城市轨道交通系统具有不同于普通铁路的运行特点。例如，《一种铁路机车走行部故障在线监测诊断系统》(ZL201320679842.5)只针对单台机车，不能组网，这就不能适应多编组的地铁车辆;相对于普通铁路机车，轨道交通车辆有其运行的特殊性:按照整列固定编组运行，一般是6-8辆地铁车辆编组为一列，而从走行部结构来看，又分成2种车辆:一种是走行部每条轴带有驱动电机的，即动车；另一种是每条轴不带驱动电机的，即拖车。轨道交通车辆整列编组、车辆走行部结构、运行工况和运用维修管理体制等方面，都有别于普通铁路。
[0008]又例如，与幅员辽阔国土上奔跑的普通铁路机车相比，每个城市的轨道交通运营状态，是处于相对有限数量的固定的车组，每日又总是重复地在相对有限距离的固定的线路上运行。轨道交通的重复机组在重复的轨道上的重复运行的这个特点，就造成城轨线路的钢轨波磨的问题十分突出。钢轨波磨对轮轨关系、列车走行部故障均会产生极大的影响:钢轨波磨改变了正常的轮轨作用关系，恶化了轮轨之间的动力学作用，使车辆车轮和轨道铁轨之间各部件的工作状态劣化，加速转向架等相关安装部件的机械损伤，增加列车运行时出轨的风险，和日常养护维修成本;波磨也影响乘客乘坐的舒适度，列车通过波磨钢轨时所发出的嘯叫声是轨道交通噪声的主要来源之一，采取减振措施不起作用。而这些问题，普通铁路机车却不突出。
[0009]2015年1月，本发明人申请了实用新型《一种便携式地铁车辆走行部试验诊断系统》(201520012082.1 )，该技术运用“广义共振和共振解调的机械设备故障诊断技术”原理，符合当今设备安全保护事前预警、准确诊断的发展要求，又具有便携式结构、方便使用的特点，可用于对可疑地铁车辆走行部部位进行临时试验诊断、指导地铁车辆运行与维修。
[0010]但是，该技术方案不是作为地铁车辆的标准配备设备设计的，而是作为便携式设备、非车载式设备设计，使用对象是针对不配备车载诊断系统的地铁既有车辆，在需要时可以方便、灵活地应用。正因为如此，该技术方案在结构和功能上还有一定的局限、保留和短缺之处。
[0011 ]例如，便携式检测设备试验完成后需拆卸;不能在线实时给出诊断结论，而是需要将检测数据下载、并导入地面分析管理软件后才能给出诊断结论;不能作为车载式在线设备使用。
[0012]目前，国内外基于地铁车辆走行部检测也还存在种类繁多的其它系统，但都仅停留在振动参数检测或温度检测的水平上，由于没有运用先进的“广义共振和共振解调的机械设备故障诊断技术”，不具备故障诊断预警能力，尤其对轴承、齿轮、踏面、轨道波磨等早期故障的诊断无能为力。
【发明内容】
[0013]本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能对轴承、齿轮、踏面、轨道波磨故障诊断预警的城市轨道交通列车走行部故障车载分布式诊断系统。
[0014]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种城市轨道交通列车走行部故障车载分布式诊断系统，包括列车主机、转速传感器、列车总线、车辆分机、前置处理器、车辆总线、复合传感器，
[0015]所述列车主机与车辆分机通过列车总线通信，获取车辆分机诊断子系统的数据，进行集中显示、报警及输出、下载;并通过列车总线向车辆分机提供转速信号；向车辆分机发送控制指令；
[0016]所述车辆分机与前置处理器通过车辆总线通信，所述前置处理器与复合传感器通信，所述复合传感器安装于列车各车厢的轴承座上，所述转速传感器与列车主机通信，所述转速传感器安装于旋转部件上检测旋转部件的转速，车载分布式诊断系统的每台车辆分机独立管理1节车厢、自行实施诊断和报警、实施数据独立存储；
[0017]所述列车主机的结构包括列车主机数字信号处理板、电源转换板、显示板及接口板，所述列车主机从所在的车辆上获取DC110V电源，经过电源转换板转换后提供给列车主机数字信号处理板，并输出到面板的显示板及接口板;列车主机处理转速传感器输入的转速信号，经过隔离、整形及滤波处理后通过接口板，经列车总线输出到车辆分机;列车主机通过列车总线接口获取车辆分机的数据并存储，经过诊断处理后输出到面板的显示板，并通过接口板输出到显示板;所述接口板包括转速接口、列车总线接口、扩展接口、网络接口、报警下载接口和电源接口；
[0018]所述列车主机数字信号处理板包括ARM板、可编程门阵列、转速处理电路、电源稳压电路、配置电可擦存储芯片、网络接口、时钟、大数据存储器、数字10、通信接口，所述可编程门阵列、配置电可擦存储芯片、网络接口、时钟、大数据存储器均与ARM板通信，所述电源稳压电路分别与ARM板和可编程门阵列通信，所述转速处理电路、通信接口、数字10均与可编程门阵列通信；
[00?9]所述车辆分机的结构包括车辆分机数字信号处理板、电源转换板、显不板、模拟板及面板接口板，车辆总线接口，列车总线接口，网络接口，车辆分机从所在的车辆上获取DC110V电源，经过电源板转换后提供给车辆分机数字信号处理板、模拟板，并输出到面板接口板;车辆分机通过车辆总线接口控制前置处理器，对前置处理器输出的模拟信号进行滤波处理及模数转换后进行诊断分析，并通过面板接口板在面板上显示报警信息；车辆分机通过列车总线接口获取列车主机发送的转速信号，同时，通过该接口接受列车主机的控制指令并反馈相应的信息;车辆分机通过网络接口进行调试及下载数据；