轨道工程车辆运行安全监测系统的制作方法

1.本实用新型属于动力传动系统运行安全监测技术领域，具体涉及一种轨道工程车辆运行安全监测系统。


背景技术：

2.近年来随着轨道交通行业的快速发展，轨道工程车辆呈现出高密度、高频次、高承载量等运用特点，随之也出现了一系列车辆部件故障问题。我国虽然从上世纪90年代开始列车安全监测方面的研究，并在各主机厂以及相关研究所和高校中针对轨道车辆的制动、牵引、弓网、轮轨、电机等部件和系统健康管理技术方面取得一定的成果，然而现有研究和应用普遍缺乏对走行部安全监测与智能维护系统，主要有以下缺陷：(1)走行部传动系统为轨道车辆限寿关键件，易导致大型事故发生，如何综合考虑工况、环境等因素，实现走行部传动系统可靠监测预警、诊断、预测，深度挖掘数据价值是目前研究和应用短板；(2)现有系统普遍限于对某一子系统、部件的研究应用，监测功能单一，各监测系统相对独立，存在着标准、功能、安装、人机界面、维护管理等方面不统一、监测内容不全面、相互之间缺少信息交互，综合诊断以及联动困难等缺点；(3)缺乏统一的、能够集成状态监测、故障诊断和主动运维服务功能的大数据平台，因此难以实现监测数据的有效的应用，尚不能为运维决策管理提供关键支撑，因此，针对上述问题，有必要进行改进。


技术实现要素：

3.本实用新型解决的技术问题：提供一种轨道工程车辆运行安全监测系统，通过将监测单元安装于轨道工程车辆走行、传动系统中各关键部件的监测位置上，并通过信号采集处理单元将监测单元反馈的信号进行实时处理后反馈至车载显示单元进行显示，实现轨道工程车辆走行、传动系统中各关键部件的监测预警、故障诊断、寿命预测、大数据分析及智能维护等功能，达到对轨道工程车辆的全生命周期健康管理，保障行车安全，降低运行维护成本。
4.本实用新型采用的技术方案：轨道工程车辆运行安全监测系统，包括车载phm系统，所述车载phm系统包括监测单元和与监测单元连接的信号采集处理单元，所述监测单元固定于轨道工程车辆走行、传动系统中的监测位置并通过信号采集处理单元将处理后的监测信息传递至轨道工程车辆的车载显示单元进行显示。
5.其中，所述轨道工程车辆走行、传动系统包括传动轴、弹性联轴器、柴油机、液力传动箱、传动轴ⅰ、二级车轴齿轮箱、转向架、一级车轴齿轮箱、分动箱、空压机。
6.进一步地，所述监测单元包括加速度传感器ⅰ、加速度传感器ⅱ、加速度传感器ⅲ、加速度传感器ⅳ、加速度传感器
ⅴ
、加速度传感器
ⅵ
加速度传感器
ⅶ
、加速度传感器
ⅷ
和加速度传感器
ⅸ
；所述加速度传感器ⅰ安装于与弹性联轴器端部连接的柴油机自由端并用于对传动轴和弹性联轴器运动状态进行监测；所述加速度传感器ⅱ安装于二级车轴齿轮箱的输入端并用于监测传动轴ⅰ的运动状态；所述加速度传感器ⅲ安装于二级车轴齿轮箱上并
用于监测二级车轴齿轮箱内齿轮的传动状态；所述加速度传感器ⅳ安装于一级车轴齿轮箱上并用于监测一级车轴齿轮箱内齿轮的传动状态；所述加速度传感器
ⅴ
、加速度传感器
ⅵ
、加速度传感器
ⅶ
和加速度传感器
ⅷ
安装于转向架上并分别用于监测两个车轴两端的轴箱轴承的运动状态；所述加速度传感器
ⅸ
安装于空压机上并用于监测空压机上驱动皮带的工作状态。
7.进一步地，所述加速度传感器ⅰ、加速度传感器ⅱ、加速度传感器ⅲ、加速度传感器ⅳ、加速度传感器
ⅴ
、加速度传感器
ⅵ
、加速度传感器
ⅶ
、加速度传感器
ⅷ
和加速度传感器
ⅸ
均通过信号线与信号采集处理单元连接。
8.本实用新型与现有技术相比的优点：
9.1、本技术方案通过将监测单元安装于轨道工程车辆走行、传动系统中各关键部件的监测位置上，并通过信号采集处理单元将监测单元反馈的信号进行实时处理后反馈至车载显示单元进行显示，实现轨道工程车辆走行、传动系统中各关键部件的监测预警、故障诊断、寿命预测、大数据分析及智能维护等功能，进一步保障行车安全；
10.2、本技术方案轨道工程车辆运行安全监测系统集成了走行、动力传动系统及车载phm系统，涵盖了工程车的关键重要传动部件，覆盖面积广；
11.3、本技术方案通过对轨道工程车辆走行系统、动力传动系统关键部件的实时监测，进一步降低了操作人员的劳动强度，降低运行维护成本；
12.4、本技术方案在车载phm系统中，为达到快速诊断、及时预警的目的，采用阈值更新技术，以流数据特征为输入，动态管理和更新阈值，有效保证了设备状态预警的准确率与可靠性，达到对轨道工程车辆的全生命周期健康管理。
附图说明
13.图1为现有轨道工程车辆走行、传动系统的结构示意图；
14.图2为本实用新型安装位置及控制原理图。
具体实施方式
15.下面结合附图1
‑
2描述本实用新型的一种实施例，从而对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
16.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。
17.轨道工程车辆运行安全监测系统，其特征在于：包括车载phm系统，所述车载phm系统包括监测单元1和与监测单元1连接的信号采集处理单元2，所述监测单元1固定于轨道工程车辆走行、传动系统4中的监测位置并通过信号采集处理单元2将处理后的监测信息传递至轨道工程车辆的车载显示单元3进行显示；上述结构中，通过将监测单元1安装于轨道工程车辆走行、传动系统4中各关键部件的监测位置上，并通过信号采集处理单元2将监测单元1反馈的信号进行实时处理后反馈至车载显示单元3进行显示，实现轨道工程车辆走行、传动系统中各关键部件的监测预警、故障诊断、寿命预测、大数据分析及智能维护等功能，
进一步保障行车安全；轨道工程车辆运行安全监测系统集成了走行、动力传动系统及车载phm系统，涵盖了工程车的关键重要传动部件，覆盖面积广；
18.其中，如图1所示，轨道工程车辆走行、传动系统4具体如下：所述轨道工程车辆走行、传动系统4包括传动轴4
‑
1、弹性联轴器4
‑
2、柴油机4
‑
3、液力传动箱4
‑
4、传动轴ⅰ4
‑
5、二级车轴齿轮箱4
‑
6、转向架4
‑
7、一级车轴齿轮箱4
‑
8、分动箱4
‑
9、空压机4
‑
10。
19.如图2所示，监测单元1具体包括以下部分：所述监测单元1包括加速度传感器ⅰ1
‑
1、加速度传感器ⅱ1
‑
2、加速度传感器ⅲ1
‑
3、加速度传感器ⅳ1
‑
4、加速度传感器
ⅴ1‑
5、加速度传感器
ⅵ1‑
6、加速度传感器
ⅶ1‑
7、加速度传感器
ⅷ1‑
8和加速度传感器
ⅸ1‑
9；
20.所述加速度传感器ⅰ1
‑
1安装于与弹性联轴器4
‑
2端部连接的柴油机4
‑
3自由端并用于对传动轴4
‑
1和弹性联轴器4
‑
2运动状态进行监测，由于传动轴4
‑
1和弹性联轴器4
‑
2的转动状态会因为连接弹性联轴器4
‑
2与柴油机4
‑
3自由端的紧固螺栓松动而造成影响，因此，加速度传感器ⅰ1
‑
1的设置，用于监测该紧固螺栓的紧固状态，当加速度传感器ⅰ1
‑
1监测到传动轴4
‑
1和弹性联轴器4
‑
2工作状态异常时，则需要对该紧固螺栓进行调节；
21.所述加速度传感器ⅱ1
‑
2安装于二级车轴齿轮箱4
‑
6的输入端并用于监测传动轴ⅰ4
‑
5的运动状态，由于传动轴ⅰ4
‑
5上安装有平衡块，而且用于连接传动轴ⅰ4
‑
5与二级车轴齿轮箱4
‑
6的螺栓松动后，也会对传动轴ⅰ4
‑
5的转动状态造成影响，因此，加速度传感器ⅱ1
‑
2的设置，可监测传动轴ⅰ4
‑
5上的平衡块是否脱落或异常，并检测连接螺栓是否有松动现象，从而便于快速高效的排出故障；
22.所述加速度传感器ⅲ1
‑
3安装于二级车轴齿轮箱4
‑
6上并用于监测二级车轴齿轮箱4
‑
6内齿轮的传动状态，二级车轴齿轮箱4
‑
6内的各齿轮在传动过程中会因为打齿或异常磨损或接触不良而影响二级车轴齿轮箱4
‑
6的工作状态，同时，齿轮接触不良还会产生噪音，加速度传感器ⅲ1
‑
3的设置，可以有效排除上述故障；
23.所述加速度传感器ⅳ1
‑
4安装于一级车轴齿轮箱4
‑
8上并用于监测一级车轴齿轮箱4
‑
8内齿轮的传动状态，一级车轴齿轮箱4
‑
8内的各齿轮在传动过程中会因为打齿或异常磨损或接触不良而影响一级车轴齿轮箱4
‑
8的工作状态，同时，齿轮接触不良还会产生噪音，加速度传感器ⅳ1
‑
4的设置，可以有效排除上述故障；
24.所述加速度传感器
ⅴ1‑
5、加速度传感器
ⅵ1‑
6、加速度传感器
ⅶ1‑
7和加速度传感器
ⅷ1‑
8安装于转向架4
‑
7上并分别用于监测两个车轴4
‑
11两端的轴箱轴承的运动状态，加速度传感器
ⅴ1‑
5、加速度传感器
ⅵ1‑
6、加速度传感器
ⅶ1‑
7和加速度传感器
ⅷ1‑
8的设置，可根据监测的异常信号，消除对应的轴箱轴承出现的保持架脱落、轴承磨损以及滚珠磨损异常等问题；
25.所述加速度传感器
ⅸ1‑
9安装于空压机4
‑
10上并用于监测空压机4
‑
10上驱动皮带的工作状态，加速度传感器
ⅸ1‑
9的设置，可根据异常的监测信号，来消除空压机皮带断裂、脱落等故障。
26.监测单元1中各部分的信号走向如下：所述加速度传感器ⅰ1
‑
1、加速度传感器ⅱ1
‑
2、加速度传感器ⅲ1
‑
3、加速度传感器ⅳ1
‑
4、加速度传感器
ⅴ1‑
5、加速度传感器
ⅵ1‑
6、加速度传感器
ⅶ1‑
7、加速度传感器
ⅷ1‑
8和加速度传感器
ⅸ1‑
9均通过信号线与信号采集处理单元2连接。
27.本方案通过在轨道工程车辆走行、传动系统4中的关键部件的相应位置布置加速
度传感器ⅰ1
‑
1、加速度传感器ⅱ1
‑
2、加速度传感器ⅲ1
‑
3、加速度传感器ⅳ1
‑
4、加速度传感器
ⅴ1‑
5、加速度传感器
ⅵ1‑
6、加速度传感器
ⅶ1‑
7、加速度传感器
ⅷ1‑
8和加速度传感器
ⅸ1‑
9，收集机车运行状态的物理信息，获得模拟信号，通过信号采集处理单元2实时处理机车状态数据，计算统计特征，构建表征设备状态退化的指标，根据退化指标智能预警和报警，供施工现场决策使用；同时根据预警和报警结果，采取不同的数据存储策略，存储报警时刻前后一定时间的原始数据，进行故障分析和报警追溯；在车载显示单元3实现快速的故障识别、实时显示与现场维修决策；从而实现对轨道工程车辆走行系统、动力传动系统关键部件工作状态的实时监测；在轨道车辆技术领域，信号采集处理单元2为现有技术，在此不做赘述。
28.本技术方案通过对轨道工程车辆走行系统、动力传动系统关键部件的实时监测，进一步降低了操作人员的劳动强度，降低运行维护成本，在车载phm系统中，为达到快速诊断、及时预警的目的，采用阈值更新技术，以流数据特征为输入，动态管理和更新阈值，有效保证了设备状态预警的准确率与可靠性，达到对轨道工程车辆的全生命周期健康管理。
29.上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。