高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，將高精度的加速度傳感器安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上，通過(guò)光纖將傳感器與車下設(shè)備艙的控制系器連接起來(lái)，通過(guò)收集轉(zhuǎn)向架實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，檢測(cè)ξ值的變化趨勢(shì)，從轉(zhuǎn)向架的內(nèi)部機(jī)理和結(jié)構(gòu)上判斷轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)的情況；實(shí)現(xiàn)故障的提前預(yù)測(cè)，降低列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高了安全性；實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架的安全檢修及設(shè)備壽命估計(jì)。
【專利說(shuō)明】高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高速列車轉(zhuǎn)向架實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的裝置，尤其涉及一種高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】：
[0002]轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)橫向穩(wěn)定性是列車安全運(yùn)行的主要問(wèn)題之一，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)了蛇行失穩(wěn)，其運(yùn)行品質(zhì)將急劇惡化，運(yùn)行平穩(wěn)性大大降低，甚至?xí)l(fā)脫軌。引起轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)橫向振動(dòng)的因素很多，第一種是由于外界沖擊力過(guò)大導(dǎo)致轉(zhuǎn)向架出現(xiàn)幅度過(guò)大、頻次過(guò)高的橫向振動(dòng)；第二種情況是由于轉(zhuǎn)向架長(zhǎng)期服役過(guò)程中，橫向減震器設(shè)備老化、踏面錐度改變、傳感器誤差等故障導(dǎo)致的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)性失穩(wěn)，當(dāng)外界存在一定沖擊力的情況下，轉(zhuǎn)向架蛇形運(yùn)動(dòng)收斂的能力變差。對(duì)比已經(jīng)存在結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的轉(zhuǎn)向架，性能優(yōu)良的轉(zhuǎn)向架在受到同樣沖擊力的情況下收斂性能更好。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)橫向振動(dòng)加速度信號(hào)的方法，只能監(jiān)測(cè)與判斷轉(zhuǎn)向架的外在表現(xiàn)，無(wú)法從轉(zhuǎn)向架內(nèi)部機(jī)理與結(jié)構(gòu)上判斷轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)的原因，無(wú)法對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行相應(yīng)的故障診斷，只有當(dāng)發(fā)生重大事故的時(shí)候才能檢查出來(lái)，而這時(shí)的損失己經(jīng)不可避免了。本實(shí)用新型在不考慮外界干擾因素的情況下從轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)機(jī)理上研究轉(zhuǎn)向架橫向穩(wěn)定性，分析產(chǎn)生蛇形運(yùn)動(dòng)及失穩(wěn)的趨勢(shì)，從而判斷轉(zhuǎn)向架是否到達(dá)使用壽命期限。
實(shí)用新型內(nèi)容：
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠采集轉(zhuǎn)向架運(yùn)行過(guò)程中橫向加速度信號(hào)并進(jìn)行信號(hào)處理的高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。
[0004]本實(shí)用新型的目的可通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0005]一種高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，將高精度的傳感器安裝在轉(zhuǎn)向架上，通過(guò)光纖將傳感器與車下設(shè)備艙的控制器連接起來(lái)。
[0006]傳感器為加速度傳感器，安裝在轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架上。
[0007]所述的控制器包括光纖輸入接口、信號(hào)濾波裝置、信號(hào)調(diào)理裝置、數(shù)字信號(hào)輸入輸出裝置和中央處理器。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是：通過(guò)收集轉(zhuǎn)向架實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，檢測(cè)ξ值的變化趨勢(shì)，從轉(zhuǎn)向架的內(nèi)部機(jī)理和結(jié)構(gòu)上判斷轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)的情況；實(shí)現(xiàn)故障的提前預(yù)測(cè)，降低列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高了安全性；實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架的安全檢修及設(shè)備壽命估計(jì)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】：
[0009]圖I是本實(shí)用新型高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的布置示意圖；
【具體實(shí)施方式】：
[0010]以下是根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步的描述。
[0011]本實(shí)用新型公開了一種高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，包括安裝在轉(zhuǎn)向架I上的高精度傳感器2和控制器8?？刂破?由光纖輸入接口裝置3，信號(hào)濾波裝置4，信號(hào)調(diào)理裝置5，數(shù)字信號(hào)輸入輸出裝置6和中央處理器7組成(參見圖I)。
[0012]高精度傳感器2采集轉(zhuǎn)向架I橫向運(yùn)行的加速度信號(hào)，將加速度信號(hào)通過(guò)光纖傳輸?shù)娇刂破?中的光纖輸入接口裝置3，接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)濾波裝置4提取有用的信號(hào)，再通過(guò)信號(hào)調(diào)理裝置5，將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)輸入輸出裝置6，將數(shù)字信號(hào)傳送給中央處理器7，經(jīng)過(guò)中央處理器7對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算得出能夠體現(xiàn)轉(zhuǎn)向架I失穩(wěn)的內(nèi)部機(jī)理與結(jié)構(gòu)的阻尼比參數(shù)ξ。
[0013]轉(zhuǎn)向架I橫向振動(dòng)二階微分方程描述的系統(tǒng)可稱為二階系統(tǒng)，可以描述如下
d:c(t) dc(t] ,、 dr it) ,、
[0014]Ci2 ； +al^— + a0c(t) = bl^—+b0r(t)
dratat⑴
[0015]其傳遞函數(shù)為：


b'S + b、、
[0016](J(‘s) - n/、.- ~~^rr~
R ( S j Cl^S + i7| u + U()(2)
[0017]式中r(t)系統(tǒng)的輸入(外界沖擊）；c(t) 一系統(tǒng)輸出（轉(zhuǎn)向架I橫向位移）；a2, B1, a0, hv b0為常數(shù)。在分析轉(zhuǎn)向架I 二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性時(shí),首先考慮傳遞函數(shù)分子部分等于常數(shù)的情況，也就是單位階躍響應(yīng)的情況，即
ri、K
[0018]G(中 =c-
A Λ' J Cl-yS +“|Λ+?3。（3)
[0019]上式可改寫成如下形式
W、ΚωΙ
[0020]0 (‘0 = c S'+Ιξωβ + ω;(4)[0021]式中—二階系統(tǒng)無(wú)阻尼振蕩頻率；# =—二階系統(tǒng)的阻尼
比；Κ=Ιν\—放大系數(shù)，S代表微分方程的拉普拉斯變換，G (S)代表傳遞函數(shù)。式（4)的特征方程式為
[0022]S2 +2ξωβ + ω2η = O⑶
[0023]隨著阻尼比取值不同，二階系統(tǒng)體征根不同，即極點(diǎn)不同。
[0024]我們可以通過(guò)不斷計(jì)算出ξ值，來(lái)判斷轉(zhuǎn)向架的收斂能力，體現(xiàn)轉(zhuǎn)向架I的自身穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)，并且可以通過(guò)對(duì)阻尼比參數(shù)I的變化分析，可以對(duì)故障提前預(yù)估，降低列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高安全性，并且可以根據(jù)阻尼比參數(shù)I的變化范圍限定轉(zhuǎn)向架的使用壽命，避免了因轉(zhuǎn)向架I內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞造成列車運(yùn)行事故。
【權(quán)利要求】
1.一種高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，將高精度的傳感器（2)安裝在轉(zhuǎn)向架上，通過(guò)光纖將傳感器與車下設(shè)備艙的控制器（8)連接起來(lái)。
2.如權(quán)利要求I所述的高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，傳感器(2)為加速度傳感器，安裝在轉(zhuǎn)向架（I)的構(gòu)架上。
3.如權(quán)利要求I所述的高速列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述的控制器（8)包括光纖輸入接口（3)、信號(hào)濾波裝置（4)、信號(hào)調(diào)理裝置（5)、數(shù)字信號(hào)輸入輸出裝置（6)和中央處理器（7)。
【文檔編號(hào)】G01M17/08GK203376168SQ201320209128
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月23日
【發(fā)明者】王晗, 梁建英, 戰(zhàn)成一, 趙長(zhǎng)龍 申請(qǐng)人:南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司