高速列车转向架蛇形运动检测、分析系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种高速列车转向架蛇形运动检测、分析系统及其方法，其为了分析不同环境、不同工况下高速列车转向架蛇形运动状态以及蛇形运动产生的原因和对高速列车运行安全的影响，通过该系统设置在转向架上的横向二维加速度传感器和纵向二维加速度传感器采集转向架横向与纵向加速度信号，通过实时数据采集控制器对信号滤波之后进行特征数据的存储，并通过列车传输网络将分析结果与趋势走向传输给列车显示终端，实现了对转向架横向和纵向数据的长期跟踪与趋势分析，并对转向架出现的故障进行实时监测与报警。
【专利说明】高速列车转向架蛇形运动检测、分析系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁路机车领域的一种转向架检测、分析系统及其方法，尤其涉及一种高速列车转向架蛇形运动检测、分析系统及其方法。
【背景技术】
[0002]转向架以较高速度在平直线路运行时会产生横向异常振动，振动的幅度会随着时间的延续不断扩大，严重时会产生蛇形运动失稳。转向架蛇形运动失稳会影响高速列车的行车安全，应该对转向架蛇形失稳实施有效的检测与分析。
[0003]现有转向架蛇形失稳监测技术是:通过设置在转向架上的横向二维加速度传感器采集转向架的横向加速度信号，然后，将采集到的横向加速度信号通过实时数据采集控制器对信号滤波之后，生成分析结果与趋势走向等特征数据。最后，通过列车网络将特征数据传输给列车终端转换为显示信号。
[0004]由此，实现了检测转向架的横向振动加速度的目的，并使转向架的横向振动加速大于某一限值时判断转向架出现蛇形失稳，并进行相应报警。
[0005]但现有转向架监测方法存在以下缺点:
[0006]此方法只能对横向加速度值进行计算、报警，而不对横向加速度值进行存储、显示与分析，无法对转向架发生蛇形失稳时的具体工况与严重程度进行相关数据分析，从而无法研究其蛇形失稳的本质原因。
[0007]此方法只能监测转向架前后两侧的横向加速度情况，不能监测纵向加速度，无法了解转向架运行过程时的摇摆情况。
[0008]基于以上需要和缺点，特提出本发明。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种高速列车转向架蛇形运动检测、分析系统及其方法，通过此发明，实现了对转向架的横向加速度与纵向加速度的检测、计算和报警，并能对转向架的横向加速度值与纵向加速度进行存储、显示与分析，从而实现对转向架蛇形失稳的本质原因的研究。
[0010]本发明的技术方案是:
[0011 ] 一种高速列车转向架蛇形失稳检测、分析系统，横向二维加速度传感器和纵向二维加速度传感器分别通过光纤与实时数据采集控制器相连接，实时数据采集控制器通过20mA电流环连接列车网络，列车网络与列车终端相连接。
[0012]进一步，所述的横向二维加速度传感器和纵向二维加速度传感器设置在转向架前后端构架上。
[0013]进一步，所述的实时数据采集控制器上设置有存储卡。
[0014]进一步，所述的实时数据采集控制器与列车上设置的辅助供电模块相连接。
[0015]进一步，所述的实时数据采集控制器与蓄电池模块相连接，蓄电池模块与辅助供电模块并联。
[0016]本发明的另一个技术方案是:
[0017]一种高速列车转向架蛇形失稳检测、分析方法，其采用上述的一套高速列车转向架蛇形失稳检测、分析系统。
[0018]进一步,包括如下步骤:
[0019]A、通过设置在转向架上的横向二维加速度传感器和纵向二维加速度传感器采集转向架的横向与纵向加速度信号；
[0020]B、通过实时数据采集控制器对转向架的横向与纵向加速度信号滤波之后，生成分析结果与趋势走向等特征数据；
[0021]C、通过实时数据采集控制器上设置的存储卡将特征数据进行存储；
[0022]D、通过列车网络将特征数据传输给列车终端转换为显示信号。
[0023]进一步，所述的实时数据采集控制器通过列车上设置的辅助供电模块提供输入电流，也可以由与辅助供电模块并联的蓄电池模块提供输入电流。
[0024]进一步，所述的给实时数据采集控制器提供的输入电流的电压为110v。
[0025]本发明是从高速列车发展和安全运行的需求出发，发明了一套转向架横向、纵向实时检测、分析的方法，该系统采集转向架的横向与纵向加速度信号，对信号滤波之后进行特征数据的存储和显示，能够对数据进行长期跟踪与趋势分析，可以通过列车传输网络将分析结果与趋势走向传输给列车显示终端，从而能够对列车运行状态进行有效评估，对列车转向架提出改进意见，使系统能够对自身出现的故障进行实时监测与报警。
[0026]本发明的有益效果是:
[0027]本发明通过上述方法，使高速列车蛇形运动检测、分析系统硬件、软件运行更加稳定可靠，能够大幅度抑制电磁干扰对系统产生的干扰。
[0028]本发明通过实时数据采集控制器上设置的存储卡对特征数据的存储，实现了转向架横向、纵向加速度的长期跟踪，便于对失稳强度与原因进行分析与研究。
[0029]本发明通过转向架上设置的纵向加速度传感器采集转向架的纵向加速度，实现了对转向架的纵向加速度进行测量的目的，并能达到对转向架摇摆情况进行评估的效果。
[0030]说明书附图
[0031]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0032]图1是本发明的结构图。
[0033]图中标记说明:I一横向二维加速度传感器，2—纵向二维加速度传感器，3—光纤，4一实时数据米集控制器，5一20mA电流环,6—列车网络,7一列车输出终端，401—存储卡，402—蓄电池模块，403—辅助供电模块。
【具体实施方式】
[0034]参见图1
[0035]本发明公开了一种高速列车转向架蛇形运动检测、分析系统及其方法，其横向二维加速度传感器I和纵向二维加速度传感器2分别通过光纤3与实时数据采集控制器4上相连接，实时数据采集控制器4通过20mA电流环5连接列车网络6，通过列车网络6连接列车输出终端7。[0036]本发明所述的实时数据采集控制器3采用美国NI公司生产的实时数据采集控制器进行硬件搭建，该硬件系统在低温、高温、振动、冲击等指标中有着良好的特性，能够适应高速列车运行环境，并且能够扩展存储设备。并采用美国NI公司研发的Labview实时性高的测试测量软件系统，该软件系统与NI硬件系统可以进行无缝结合，在测试测量系统中运行稳定，操作简便，界面友好，编程简单易学。
[0037]本发明所述的横向二维加速度传感器I和纵向二维加速度传感器2分别设置在转向架前后端构架上，其收集的信号通过光纤3传输能够避免高速列车中恶劣的电磁环境对其进行的干扰。
[0038]本发明所述的实时数据采集控制器的硬件系统中设置有存储卡401，其将横向振动、纵向振动的特征数据，特别是失稳情况下的大量分析结果与趋势走向等特征数据存储到硬件系统中设置的存储卡401中进行存储。通过存储卡401便于数据提取、显示与分析。然后将存储的数据，通过20mA电流环5传输到列车网络6中。
[0039]本发明所述的实时数据采集控制器4通过列车上设置的IlOV的辅助供电模块403来提供电力，并设置有与辅助供电模块403并联的蓄电池模块402。当IlOV的辅助供电模块403掉电后，系统可以自动监测，并向列车网络进行报警。
[0040]本发明所述的一套高速列车转向架蛇形运动检测、分析试验方法，该方法通过上述系统，将横向二维加速度传感器I和纵向二维加速度传感器2采集转向架横向与纵向加速度信号，将信号通过光纤3传递给实时数据采集控制器4。通过实时数据采集器4对信号滤波之后，将特征数据存储至实时数据采集器上设置的存储卡401中。然后，通过20mA电流环5将存储卡401中存储得到特征数据传输至列车网络6。通过列车网络6将特征数据，进行分析。最后，将结果与趋势走向传输给列车显示终端7。从而实现了对数据的长期跟踪与趋势分析，从而能够对列车运行状态进行有效评估，并对列车转向架提出改进意见。
[0041]本发明从高速列车发展和安全运行需求出发，设计的上述一套转向架横向、纵向实时检测、分析系统及其方法，可以对信号滤波之后进行特征数据的存储和显示，能够对数据进行长期跟踪与趋势分析，可以通过列车传输网络将分析结果与趋势走向传输给列车显示终端，系统能够对自身出现的故障进行监测与报警。
[0042]本发明所述的实时数据采集器4采用的硬件较以往所发明的系统更加安全、稳定与可靠，尤其对高温、低温、振动、冲击、电磁干扰等有着非常良好的性能。软件运行更加稳定，界面更加友好，编程更加直观方便，功能更加齐全。
[0043]本发明通过设置存储卡401，使本系统能够存储至少100M重要数据，为数据分析与显示提供方便。
[0044]本发明通过光纤3将横向二维加速度传感器I和纵向二维加速度传感器2采集的数据传输到实时数据采集控制器4中，可以大幅度避免车设备仓高压设备对该系统的电磁干扰，大幅度提高信号传输的精度。
[0045]本发明通过设置纵向二维加速度传感器2，可以测出转向架四个角的纵向加速度。同时因为列车运行的纵向加速度相对缓慢，可以通过算法有效滤除列车运行时产生的加速度，从而能够对转向架摇摆程度做出显示与评估。
[0046]本发明通过在系统中加入蓄电池模块402，使得辅助供电模块403掉电后依然可以运行一段时间，保证列车行车安全。[0047]需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各套改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。
[0048]本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种高速列车转向架蛇形失稳检测、分析系统，其特征在于:横向二维加速度传感器(I)和纵向二维加速度传感器(2)分别通过光纤(3)与实时数据采集控制器(4)相连接，实时数据采集控制器(4)通过20mA电流环(5)连接列车网络(6)，列车网络(6)与列车终端(7)相连接。
2.根据权利要求1所述的高速列车转向架蛇形失稳检测、分析系统，其特征在于:所述的横向二维加速度传感器(I)和纵向二维加速度传感器(2)设置在转向架前后端构架上。
3.根据权利要求1所述的高速列车转向架蛇形失稳检测、分析系统，其特征在于:所述的实时数据采集控制器(4)上设置有存储卡(401)。
4.根据权利要求1所述的高速列车转向架蛇形失稳检测、分析系统，其特征在于:所述的实时数据采集控制器(4)与列车上设置的辅助供电模块(403)相连接。
5.根据权利要求4所述的高速列车转向架蛇形失稳检测、分析系统，其特征在于:所述的实时数据采集控制器(4)与蓄电池模块(402)相连接，蓄电池模块(402)与辅助供电模块(403)并联。
6.一种高速列车转向架蛇形失稳检测、分析方法，其特征在于:其采用权利要求1至5任意所述的高速列车转向架蛇形失稳检测、分析系统。
7.根据权利要求6所述的一种高速列车转向架蛇形失稳检测、分析方法，其特征在于，包括如下步骤: A、通过设置在转向架上的横向二维加速度传感器(I)和纵向二维加速度传感器(2)采集转向架的横向与纵向加速度信号； B、通过实时数据采集控制器(4)对转向架的横向与纵向加速度信号滤波之后，生成分析结果与趋势走向等特征数据； C、通过实时数据采集控制器(4)上设置的存储卡(401)将特征数据进行存储； D、通过列车网络(6)将特征数据传输给列车终端(7)转换为显示信号。
8.根据权利要求7所述的高速列车转向架蛇形失稳检测、分析方法，其特征在于:所述的实时数据采集控制器(4)通过列车上设置的辅助供电模块(403)提供输入电流， 也可以由与辅助供电模块(403)并联的蓄电池模块(402)提供输入电流。
9.根据权利要求8所述的高速列车转向架蛇形失稳检测、分析方法，其特征在于:所述的给实时数据采集控制器(4)提供的输入电流的电压为110v。
【文档编号】G01M17/08GK103712806SQ201210375080
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】王晗, 梁建英, 宋德刚, 姚非 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司