專利名稱：一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法，屬于軌道交通裝備故障檢 測領域。
背景技術：
軌道交通是當代的主要地面運輸裝備。隨著專線鐵路、城軌交通的快速發(fā)展，在一 條軌道上運行單種型號的車輛和按照規(guī)范的車速運行的現象越來越多，例如高速客運專線 上運行的幾乎是單一型號的動車組，城市的每一條地面輕軌交通線和地鐵線路上運行的都 是同一型號的車輛并按照規(guī)范的車速運行。某些貨運專線鐵路除了機車之外幾乎所有的貨 車都是同一型號的并按照規(guī)范車速運行的。在獨立車輪的車輛問世之前生產的車輛，幾乎全部都是使用左右車輪壓裝在同一 軸上的固定車輪。在車輛通過彎道時，內外軌道的半徑、弧長都不同，必然引起內外車輪兩 者或其中一輪與軌道產生滑動磨損。這與在直線軌道上行駛時的情況有明顯區(qū)別。由于認識論的偏頗，在彎道行駛時的車速，雖然通過軌道的(內外軌高度差)設計 為與計劃車速VS匹配，以期減少車輪對軌道的橫向力，防止輪緣向軌面的爬升，但不僅運 行的車速VD隨著提速的總體需求而可能提高或變化，而且存在著當前車速VD與車輛的轉 向架共振頻率F、轉向架的軸距L以及軌道的設計車速VS匹配不當的事實，結果成為引起軌 道的彎道部軌體出現波浪紋狀的磨損(簡稱“波磨”)，成為被忽視的主要輪軌動力學原因 之一，而且隨后車輛繼續(xù)行駛將導致該波磨向深度(波磨磨損深度增加)和廣度(沿著軌 道向遠處發(fā)展)擴展，從而使行駛車輪通過波磨路段時，引起強烈的震動和沖擊，甚至引起 車輛某些部件共振，導致和加速車輛的損壞。當前檢查軌道波磨的深度H、波長B、和發(fā)生的區(qū)間長度Q的方法，早期主要是依靠 檢道工人沿著軌道進行、由肉眼檢查確認，進而用專用度量工具核查波磨深度H、波長B和 區(qū)間Q。雖然有專用的價格昂貴的檢道車，但因為檢測車速低于該鐵路的常規(guī)運行車速VD， 并因其工作過程影響鐵路的正常營運而不容頻繁使用；而且，在存在波磨的軌道上相對軌 道進行的檢測受到軌道基準因存在波浪紋而不定的影響，其準確度大幅度下降；而特別是 由于波磨發(fā)展很快，必須經常檢測，卻與上述軌檢車等現有裝備的不適應性發(fā)生很大矛盾。因此，急需一種可以安裝在每一列車的機車上、或車廂上或者專用監(jiān)測車上的、以 地理坐標為基準的、能夠與線路上當前運行車速完全匹配的監(jiān)測裝置，以便頻繁地對軌道 進行波磨參數監(jiān)測及時發(fā)現嚴重鋼軌波磨問題。

發(fā)明內容
為了解決以上問題技術問題，提出一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法，主 要用于安裝在軌道交通車輛上，監(jiān)測軌道波磨的波長和深度，指導對軌道的及時和適時維 修，防止波磨引起運載設備強烈震動和共振及所至的車、軌加速損壞。這種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，含有波檢車1，安裝在波檢車1的同一條車軸左右軸箱11、12上的兩個振動沖擊監(jiān)測傳感器組2的左傳感器21和右傳感器22，還含有安裝在車 軸上的轉速傳感器3和安裝在車內的波檢儀4 ；由車輪轉速傳感器3監(jiān)測得到的轉速脈沖 信號送到波檢儀4，由兩傳感器21、22監(jiān)測得到的振動、沖擊信號同時送到波檢儀4的振動 通道41Z、42Z和共振解調通道41G、42G ；經過處理后，分別同時送到根據車輪轉速傳感器3 的脈沖信號進行觸發(fā)控制、并作轉速跟蹤采樣的AD變換器43實現連續(xù)采樣監(jiān)測，采樣監(jiān)測 輸出的數據樣本由設置在波檢儀4內的波磨監(jiān)測專家系統(軟件)44，識別左右軌道的波磨 深度H、波磨波長B。如附圖1-1和圖1-2。監(jiān)測中，為了避免了常見軌檢車以車輪、車體為基準監(jiān)測軌面波動時，由于并非以 大地為基準，而是以本來就不平直的軌面為基準所帶來的誤差，所含的傳感器21、22是“地 震式”或稱“慣性式”振動沖擊復合監(jiān)測傳感器，分別安裝在車軸兩端的軸箱上，監(jiān)測車輪經 過鋼軌波磨時，引起的車輪及軸箱相對大地的振動加速度和車輪與軌道的沖擊，輸送到波 檢儀4的振動通道41Z、42Z和共振解調通道41G、42G處理后，再輸送到波檢儀4的AD變換 器43，由AD變換器43監(jiān)測車輪經過波磨軌道時振動加速度，由波檢儀4的波磨監(jiān)測專家系 統44計算得到峰峰值振幅，即得到波磨的波峰到波谷的波磨深度H。車輛以勻速VI經過彎道波磨，由此所致的輪軌動力學因素引發(fā)的彎道波磨長度L =V1/F變化，式中，F是轉向架構架縱梁的共振頻率；但車輪同速經過波磨引起的振動和沖 擊在轉速跟蹤采樣時的信號是相對轉速為周期性的，故波磨的振動與沖擊有確定的轉速跟 蹤譜。推理如下由于L = Vl/F= JIDFN1/F，式中，D為車輪直徑[mm]，FN1為引發(fā)波磨的車輪轉動 頻率[Hz]。即使車速變?yōu)閂及車輪轉動頻率變?yōu)镕n，由于轉速跟蹤的采樣頻率Fe = M*Fn， M為轉速信號相對于轉速頻率Fn的倍頻數，例如M = 200 ；每個采樣點之間車輪滾過的距離 是De = JI D/M，故每個波浪紋的波長L對應的采樣點數K是K = L/ (Dc) = 3i DFN1/F/ (3i D/M) = M*FN1/F即每個波浪紋波長的采樣點數K與車輪轉速頻率FN1成正比。該值K不同于車輪每轉一周的采樣點數M,因此在轉速跟蹤采樣的振動、沖擊樣本 中，波磨特征有別于車輪踏面故障特征。例如，設每次采樣的樣本長度為N = 2048，M = 200，根據采樣定理，則車輪的故障特征譜號是PT = N/M = 10. 24 ；而波磨的故障特征譜號是PB = N/K = 10. 24*F/FN1可見在轉速跟蹤采樣的樣本中，由于上述波磨產生機理所致的波磨有固定的譜 號PB。這就為區(qū)分波磨與車輪踏面的振動、沖擊提供了理論基礎。列車通常采用如下的運行方式在進入彎道前將車速調整到規(guī)定的車速，然后勻 速經過彎道。這就意味著列車在以車速V、車輪轉速頻率過彎道波磨時，波磨振動沖擊的轉 速跟蹤采樣FFT分析的特征譜號PB是相對固定值，從而為對轉速跟蹤采樣得到的振動加速 度信號經過簡化的重積分得到振幅(即波磨的深度)奠定了基礎。由于波磨的形式基本上呈現為半波正弦形式如附圖2，根據傅立葉展開式，幅度為 H= 1、角頻率為《的正弦波整理為半波正弦信號的傅立葉展開式為所以，波磨深度H與正弦波2階分量、亦即半波正弦波的1階分量之間，有固定的比值或稱“修正系數” X，X = 3 JI /4 = 2. 3562。半波正弦波磨的1階分量等于波磨深度H的0. 4244倍。如附圖3、4的仿真分析一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，對振動沖擊傳感器所敏感的并由振動通道41Z、42Z 所分離的振動加速度由采樣頻率為F。= MFn的轉速跟蹤采樣后，經過FFT分析得到波磨振 動的加速度頻譜分量及各頻譜的相位分量，再對各頻譜分量經過數值重積分得到振動幅度 頻譜，然后合成為綜合振幅，再計算其峰峰振幅，得到波磨的深度H ；或通過對近似半波正 弦狀的波磨振動加速度的FFT分析得到波磨1階譜的幅度Ba，由譜線重積分函數Bx = Ba/ (2 π FN*PB/PN)2通過重積分得到1階譜的振幅Bx，基于修正系數X = 3 π /4 = 2. 3562，推算 波磨的深度為H = X*Bx = 2. 3562BX = 2. 3562BA/ (2 π FN*PB/PN)2。 一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，所述振動通道41Z、42Z通過含有硬件重積分電路， 輸入由傳感器21、22所敏感的振動加速度信號，輸出振動振幅信號到AD變換器43，直接采 集振幅信號，計算波磨深度H。—種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，其特征在于對由共振解調通道42輸出的、由采樣 頻率為F。= MFn控制所作的轉速跟蹤監(jiān)測而得到的共振解調信號，作FFT分析得到共振解 調譜圖G(P)，剔除其中已知的、譜號固定的、由車輪踏面所對應的特征頻譜Pt，以及可能存 在的軸承滾子、內環(huán)、外環(huán)等故障沖擊特征譜，保留所剩的波磨引起的沖擊特征譜Pb，并據 此計算波磨的波長=BG= π DPt/Pb ；或者對由振動通道41輸出的、由采樣頻率為& = 制所作的轉速跟蹤監(jiān)測而得到的振動信號，作FFT分析得到振動譜圖Z (P)，剔除其中已知 的、譜號固定的、由車輪踏面不圓度所對應的特征頻譜Ρτ，以及可能存在的軸承滾子、內環(huán)、 外環(huán)等故障振動特征譜(這些振動信息特別微小)，保留所剩的波磨引起的沖擊特征譜ΡΒ， 并據此計算波磨的波長ΒΖ = π DPt/Pb ；當從振動頻譜中難于確定BZ時，可以依靠共振解 調信號分析獲得BG，并令B = BG。圖5是只有波磨而沒有其他振動的波形圖，可見到清晰的總波磨(振幅)和加速 度及共振解調信號。圖6是只有波磨而沒有其它振動的頻譜圖，可見到在加速度和共振解調信號有規(guī) 律相同波磨多階譜，其1階譜的頻率，即波磨的頻率是40Hz，說明在沒有雜散振動干擾時， 通過振動加速度、振幅或共振解調都可以提取波磨振動、沖擊信號及其可用于計算波長的 頻率、譜號。圖7是既有波磨又有其它振動的波形圖，總波磨(振幅)和加速度信號中，由于波 磨振動成分較小而幾乎難以識別，但共振解調信號中卻仍然有鮮明的波磨沖擊波。圖8是既有波磨又有其他振動的頻譜圖，可見到加速度譜中主要是55、70Hz振動 譜，波磨譜十分微??；由于共振解調自動剔除了振動，而使得共振解調譜中只保留了波磨多 階譜；說明在具有強烈的雜散振動干擾時，通過共振解調更利于提取波磨沖擊信號及其可 用于計算波長的頻率、譜號。作為波檢車，有條件不同于營運車，可以做到盡量保障沒有踏面故障和軸箱軸承 故障，以便凈化監(jiān)測環(huán)境，提高監(jiān)測的準確度。但即便用營運車作為波檢車，該車存在踏面 故障和軸承故障，但因為在轉速跟蹤監(jiān)測條件下，踏面故障和軸承故障都有確定的故障特 征譜號，不易與波磨沖擊特征譜號混同，可以在那些含有踏面、軸承故障譜的譜圖中提取波磨特征譜，故也可以在任意營運車上加裝波磨監(jiān)測裝置。一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，其特征在于對于波長為B = BG的、特征譜號為PB 所對應的波磨加速度1階譜幅度Ha經過重積分運算為1階譜振幅Hx的函數為HX = Ha/ (2 ji FB)2 = Ha/(2 JI Fn*Pb/Pn)2 ；式中，Fn為樣本的初轉速頻率與未轉速頻率的平均值；讀取轉速頻率信號FNe的方法是測量轉速傳感器3發(fā)出M個脈沖信號時間TNe，則 計算其倒數為FNe = 1/Tnc ；獲得樣本初轉速頻率FNe和末轉速頻率Fm的方法是在進入樣本采集前先讀取轉 速頻率FNe，在采集完成長度為N點的樣本之后，讀取轉速頻率Fnm ；以FN = (FNC+FNM) /2代表樣本的轉速。例如，如果轉速傳感器3在車軸轉動一周時產生的脈沖數M = 200，樣本長度為N =2048，則監(jiān)測樣本的時間長度為車輪轉動2048/200 = 10. 24周的時間長度。則上述測量樣 本初轉速頻率fnc和末轉速頻率Fm的方法是測量樣本中車輪轉第一周和轉最后一周的頻率。之所以可以使用Fn = (Fnc+Fnm) /2代表樣本的轉速，是因為樣本的長度對應的短時 間和短路程(車輪轉動10. 24周，約0. 84* JI *10. 24 = 27m)內，車速最多的幾率是勻速的， 即使有變化也只可能是單調變化的，即要么以很小的正加速度通過，要么以很小的負加速 度通過，幾乎不可能在通過彎道時作加減速交替操作。特別是專用的波檢車可以在全線得彎道上可以等速運行進行波磨監(jiān)測，以提高監(jiān) 測精度?；谏鲜鎏卣鞯囊环N軌道波磨車載監(jiān)測裝置，由于使用“地震式”或稱“慣性式”的 加速度傳感器敏感波磨所引起的振動和沖擊，具有相對大地量度波磨的優(yōu)點，避免了其它 監(jiān)測方法相對軌道監(jiān)測軌道波磨時的誤差，由于同時監(jiān)測波磨振動和波磨沖擊作為相互佐 證而能防止將常規(guī)振動誤為波磨，由于采用轉速跟蹤采樣技術采集波磨振動沖擊信號再作 FFT分析而使波磨具有固定譜號，防止了變速運行和波長變化引起的譜發(fā)散所致的分析失 敗。故對波磨的監(jiān)測和確認具有良好的可靠性和準確性。


圖1-1鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置正視框圖1-2鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置后視框圖2鋼軌上的波浪紋近似負半波正弦波形的照片
圖3每秒波動10次的波磨深度H = 1的波形圖4每秒波動10次的波磨頻譜圖5只有波磨而沒有其他振動的波形圖6只有波磨而沒有其他振動的頻譜圖7既有波磨又有其他振動的波形圖8既有波磨又有其他振動的頻譜圖9半波正弦波磨形成原理及振動示意圖。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例1，
一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，其特征在于含有波檢車1，安裝在波檢車1的同一 條車軸左右軸箱11、12上的兩個振動沖擊監(jiān)測傳感器組2的左傳感器21和右傳感器22，還 含有安裝在車軸上的轉速傳感器3和安裝在車內的波檢儀4 ；由車輪轉速傳感器3監(jiān)測得 到的脈沖信號送到波檢儀4，由傳感器21、22監(jiān)測得到的振動、沖擊信號同時送到波檢儀4 的振動通道41Z、42Z和共振解調通道41G、42G，經過處理后，分別同時送到根據車輪轉速傳 感器3的脈沖信號進行觸發(fā)控制作轉速跟蹤采樣的AD變換器43作連續(xù)采樣監(jiān)測，采樣監(jiān) 測輸出的數據樣本由波檢儀4的波磨監(jiān)測專家系統(軟件)44，識別左右軌道的波磨深度 H、波磨波長B、波磨連續(xù)區(qū)間Q和波磨發(fā)生處距離行車測試起點的里程S。如附圖1-1和圖 1-2。其振動沖擊監(jiān)測傳感器21、22，是一種“地震式”或稱“慣性式”傳感器，可以 使用本發(fā)明人的專利技術復合傳感器(公開號CN2377521)，一種磁性安裝的振動沖 擊傳感器(公開號CN101162182)，一種監(jiān)測振動沖擊的廣義共振復合傳感器(公開 號CN101368869)，一種同時監(jiān)測水平振動和垂直振動與沖擊的復合傳感器(公開號 CN201034720)。其波檢儀4的振動、沖擊監(jiān)測通道41Z、42Z、41G、42G，可以使用本發(fā)明人的專 利技術振動與共振解調故障監(jiān)測儀(公開號CN2337548)，車載故障分析儀(公開號 CN2336353)，多信號調理電路與復合傳感器及其后續(xù)監(jiān)測儀(公開號CN1274075)，一種機 械故障沖擊的共振解調監(jiān)測方法(公開號CN101620024)，采用其中的某些環(huán)節(jié)。其中，在振動監(jiān)測通道41Z、42Z中，為了實現硬件重積分，可以使用本發(fā)明人的專 利技術“一種機械塔架故障診斷技術(公開號CN101545824) ”中的重積分電路。在采用上述專利技術中的適用部分組合為本“鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置”的硬件環(huán) 節(jié)后，還需增加特有的、波檢儀4的波磨監(jiān)測專家系統(軟件)44，根據采樣監(jiān)測輸出的數據 樣本，識別左右軌道的波磨深度H、波磨波長B、波磨連續(xù)區(qū)間Q和波磨發(fā)生處距離行車測試 起點的里程S。為了避免了常見軌檢車以車輪、車體為基準監(jiān)測軌面波動時，由于并非以大地為 基準，而是以本來就不平直的軌面為基準所帶來的誤差，所含的傳感器21、22是“地震式” 或稱“慣性式”振動沖擊復合監(jiān)測傳感器，安裝在車軸兩端的軸箱上，監(jiān)測車輪經過鋼軌 波磨時，引起的相對大地的振動加速度和車輪與軌道的沖擊，輸出到波檢儀4的振動通道 41Z、42Z和共振解調通道41G、42G處理后，再輸出到波檢儀4的AD變換器43，監(jiān)測車輪經 過波磨軌道時振動加速度，由波檢儀4的波磨監(jiān)測專家系統44計算得到峰峰值振幅，即從 波磨的波峰到波谷的波磨深度H ；或還進一步通過監(jiān)測共振解調通道42所分離的、車輪經 過波磨時的沖擊發(fā)生時機，作為判定相應時機的振動是由能同時引起振動和沖擊的波磨所 產生的確定信號，而排除其他能引起振動卻不引起沖擊的因素所致的振動被誤認為是波浪 紋引起的振動所導致的誤診。實施例2 波磨波形與波磨深度H的測量一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，所面臨的彎道波磨是由同型號列車的車輪按照某種 規(guī)范的車速V通過彎道時，由于某種固有的原因，對軌道磨損形成的正弦負半波狀的磨損。 主要原因是因為車輪通過時輪緣于軌道的滑動摩擦使其試圖爬上軌道，而又因車重迫使其跌落，使車輪踏面與軌道沖擊，以及軌面不平順因素與車輪的沖擊，引發(fā)H形轉向架的縱梁 發(fā)生頻率為F的廣義共振，使同一轉向架同一側的前后輪交替對軌道改變正壓力；而同軸 車輪通過彎道時因為內外輪的轉動線速度相同，但彎道內外軌要求的線速度卻不同，導致 內外輪相對軌道不是純滾動運行，而是存在打滑，從而存在相對磨損；縱梁廣義共振周期性 地改變車輪對軌道的正壓力，從而使軌道在廣義共振使車輪正壓力增大的半正弦波期間發(fā) 生半波正弦的磨損，如附圖5。在某些能加速波磨的車速下，前后輪分別作用于軌道產生波 磨，使軌道的磨損后果形成正弦半波式的波磨。此后的列車車輪按照規(guī)范的車速經過這些 波磨時，一方面引起強烈振動和沖擊，而這些振動和沖擊又與轉向架縱梁共振，繼而加速車 輪對軌道按照既有的波磨加劇磨損。振動的加速度中出現強烈的沖擊脈沖。
根據運動學，所述“振動速度”是“總波磨”即振幅的一次微分，而“振動加速度”則 是“振動速度”的再一次微分，亦即“總波磨”振幅的2次微分。傳感器21、22監(jiān)測的輸出 是左右輪的振動加速度，經過2次積分，即重積分，即可恢復“總波磨”的振幅波形并通過波 形峰峰值測量波磨的深度H。振動通道41Z、42Z可以含有硬件重積分電路，輸入由傳感器21、22所敏感的振動 加速度信號，輸出振動振幅信號到AD變換器43，直接采集振幅信號。實施例3 波磨區(qū)間長度和波磨發(fā)生的里程測量所述的一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，安裝在車軸軸端的轉速傳感器4，可以使用車 輪每轉一周發(fā)出M個(例如M = 200)脈沖的轉速傳感器，其特征在于通過統計出現波磨到波磨消失時段的、轉速傳感器3發(fā)出的脈沖數PQ，基于車輪的 直徑為D，計算波磨分布的區(qū)間長度Q :Q = 2 Ji D Pq/M。通過統計從列車開動時到出現波磨時段的、轉速傳感器3發(fā)出的脈沖數Ps，基于車 輪的直徑為D，計算波磨出現的里程S :S = 2 Ji D Ps/M。
權利要求
一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，其特征在于含有波檢車(1)，安裝在波檢車(1)的同一條車軸左右軸箱(11、12)上的兩個振動沖擊監(jiān)測傳感器組(2)的一對左傳感器(21)和右傳感器(22)，還含有安裝在車軸上的轉速傳感器(3)和安裝在車內的波檢儀(4)；由車輪轉速傳感器(3)監(jiān)測得到的轉速脈沖信號送到波檢儀(4)，由傳感器(21、22)監(jiān)測得到的振動、沖擊信號同時送到波檢儀(4)的振動通道(41Z、42Z)和共振解調通道(41G、42G)，經過處理后，分別同時送到根據車輪轉速傳感器(3)的脈沖信號進行觸發(fā)控制作轉速跟蹤采樣的AD變換器(43)作連續(xù)采樣監(jiān)測，采樣監(jiān)測輸出的數據樣本由波檢儀(4)的波磨監(jiān)測專家系統(44)，識別左右軌道的波磨深度(H)、波磨波長(B)。
2.根據權利要求1所述的一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，其特征在于所述的傳感器 (21,22)是“地震式”或稱“慣性式”振動沖擊復合監(jiān)測傳感器，分別安裝在車軸兩端的軸箱 上，監(jiān)測車輪經過鋼軌波磨時，引起的車輪及軸箱相對大地的振動加速度和車輪與軌道的 沖擊，輸送到波檢儀(4)的振動通道(41Z、42Z)和共振解調通道(41G、42G)處理后，再輸送 到波檢儀(4)的AD變換器(43)，由AD變換器(43)監(jiān)測車輪經過波磨軌道時振動加速度， 由波檢儀(4)的波磨監(jiān)測專家系統(44)計算得到峰峰值振幅，即從波磨的波峰到波谷的波 磨深度(H)。
3.根據權利要求1或2所述的一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，其特征在于振動通道 (41Z、42Z)含有硬件重積分電路，輸入由傳感器(21、22)所敏感的振動加速度信號，輸出振 動振幅信號到AD變換器(43)，直接采集振幅信號，計算波磨深度(H)。
4.根據權利要求1或2所述的一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，其監(jiān)測方法為振動沖擊 傳感器敏感的振動信號由振動通道(41Z、42Z)所分離的振動加速度經采樣頻率為Fc = MFn 的轉速跟蹤采樣后，經過FFT分析得到波磨振動的加速度頻譜分量及各頻譜的相位分量， 再對各頻譜分量經過數值重積分得到振動幅度頻譜，然后合成為綜合振幅，再計算其峰峰 振幅，得到波磨的深度(H)；或通過對近似半波正弦狀的波磨振動加速度的FFT分析得到波 磨1階譜的幅度(Ba)，由譜線重積分函數(Bx = Ba/(2 π FN*PB/PN)2通過重積分得到1階譜 的振幅(Bx，基于修正系數(X) = 3 π /4 = 2. 3562，依據 H = X*Bx = 2. 3562BX = 2. 3562BA/ (2 π FN*PB/PN)2推算波磨的深度。
5.根據權利要求1所述的一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，其監(jiān)測方法為對由共振解調 通道(42)輸出的、由采樣頻率為(F。)=MFn控制所作的轉速跟蹤監(jiān)測而得到的共振解調信 號，作FFT分析得到共振解調譜圖(G (P))，剔除其中已知的、譜號固定的、由車輪踏面所對 應的特征頻譜(Pt)，以及可能存在的軸承滾子、內環(huán)、外環(huán)等故障沖擊特征譜，保留所剩的 波磨引起的沖擊特征譜(Pb)，并據此計算波磨的波長(BG) = JiDPT/PB;或者對由振動通道 (41)輸出的、由采樣頻率(F。)=MFn控制所作的轉速跟蹤監(jiān)測而得到的振動信號，作FFT 分析得到振動譜圖(Z(P))，剔除其中已知的、譜號固定的、由車輪踏面不圓度所對應的特征 頻譜(Pt)，以及可能存在的軸承滾子、內環(huán)、外環(huán)等故障振動特征譜(這些振動信息特別微 小)，保留所剩的波磨引起的沖擊特征譜(Pb)，并據此計算波磨的波長(BZ) = JIDVPb;^ 從振動頻譜中難于確定(BZ)時，可以依靠共振解調信號分析獲得(BG)，并令波長B = BG。
6.根據權利要求4或5所述的一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，其特征在于 對于波長(B) = BG的、特征譜號為(Pb)所對應的波磨加速度1階譜幅度(Ha)經過重積分 運算為1階譜振幅(Hx)的函數為=Hx = Ha/(2 π Fb)2 = Ha/(2 π FN*PB/PN)2 ；式中，Fn為樣本的初轉速頻率與末轉速頻率的平均值；讀取轉速頻率信號(Fic)的方法是測量轉速傳感器(3)發(fā)出M個脈沖信號時間(Tic)， 則計算其倒數為(Fnc) = 1/TNC ；獲得樣本初轉速頻率(Fic)和末轉速頻率(Fnm)的方法是在進入樣本采集前先讀取轉 速頻率(Fic)，在采集完成長度為N點的樣本之后，讀取轉速頻率(Fnm)； 以&= (FJFnm)A代表樣本的轉速。
7.根據權利要求1所述的一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，其特征在于安裝 在車軸軸端的轉速傳感器(4)，使用車輪每轉一周發(fā)出M個脈沖的轉速傳感器，此時通過 統計出現波磨到波磨消失時段的、轉速傳感器(3)發(fā)出的脈沖數(Pq)，基于車輪的直徑為 (D)，計算波磨分布的區(qū)間長度(Q) = 2jiDPq/M;通過統計從列車開動時到出現波磨時段 的、轉速傳感器(3)發(fā)出的脈沖數(Ps)，基于車輪的直徑為(D)，計算波磨出現的里程按(S) =2jiDPs/M 計。
全文摘要
一種鋼軌波磨車載監(jiān)測裝置，其特征在于含有波檢車，安裝在波檢車的同一條車軸左右軸箱上的兩個振動沖擊監(jiān)測傳感器組的一對左傳感器和右傳感器，還含有安裝在車軸上的轉速傳感器和安裝在車內的波檢儀；由車輪轉速傳感器(3)監(jiān)測得到的轉速脈沖信號送到波檢儀，由傳感器監(jiān)測得到的振動、沖擊信號同時送到波檢儀的振動通道和共振解調通道，經過處理后，分別同時送到根據車輪轉速傳感器的脈沖信號進行觸發(fā)控制作轉速跟蹤采樣的AD變換器作連續(xù)采樣監(jiān)測，采樣監(jiān)測輸出的數據樣本由波檢儀的波磨監(jiān)測專家系統，識別左右軌道的波磨深度(H)、波磨波長。
文檔編號B61C17/00GK101850772SQ20101017703
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權日2010年5月17日
發(fā)明者唐德堯, 宋辛暉, 王俊智, 許艷華, 謝寧, 陳湘, 黃貴發(fā) 申請人:唐德堯