250公里高速动车组轴箱轴承监测装置的制作方法

本发明涉及一种动车组车载装置监测系统，更具体地说，涉及一种250公里高速动车组轴箱轴承监测装置。

背景技术：

高铁动车组是指速度很快的动车组列车，其运营速度一般要达到250km/h，属于高速列车中级别较高的类型。高铁动车组可以满足长距离、大运量、高密度、旅行时间短等运输需求。高铁动车组包含有若干车厢，车厢的两端均设有轴箱。

现有的高铁动车组上没有配备轴箱实时在线检测装置，因此轴箱的安全存在一定的隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种250公里高速动车组轴箱轴承监测装置，以能够监测轴箱轴承的振动加速度及温度。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种250公里高速动车组轴箱轴承监测装置，包括设置在高铁动车组轴箱端的振动温度复合传感器、与振动温度复合传感器通过信号传输连接并用于对振动、温度信号进行a/d转换的信号采集模块、与信号采集模块通过信号传输连接并用于对信号进行处理分析的综合诊断模块，以及均与综合诊断模块通过信号传输连接的通讯接口模块和存储器模块；

综合诊断模块通过通讯接口模块与高铁动车组通讯网络连接实现实时通讯功能；存储器模块用于实现综合诊断模块所采集数据的存储。

振动温度复合传感器用于检测高铁动车组轴箱端的径向振动加速度和温度。

振动温度复合传感器是具有自检功能的双振动双温度复合传感器。

通讯接口模块为以太网接口或mvb接口。

存储器模块为数据存储时长超过30天的存储器。

存储器模块为循环覆盖式存储的存储器。

本发明相对于现有技术的优点在于，本发明能够有效监测高铁动车组轴箱的振动及温度状态，评估动车组的运行状态，从而预防故障的发生。本发明设计新颖，结构简单，填补了轴箱振动检测的空缺，对高速动车组的安全运行具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明的250公里高速动车组轴箱轴承监测装置的结构示意图；

图2为本发明的250公里高速动车组轴箱轴承监测装置设置在一节车厢上的连接结构图；

图3为本发明的250公里高速动车组轴箱轴承监测装置主机结构图；

图4为本发明的250公里高速动车组轴箱轴承监测装置在一列车上的使用状态图。

附图标记说明：

1、振动温度复合传感器；2、信号采集模块；3、综合诊断模块；4、通讯接口模块；5、存储器模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作描述。

如图1至图4所示，本发明一种250公里高速动车组轴箱轴承监测装置，包括设置在高铁动车组轴箱端的振动温度复合传感器1、与振动温度复合传感器1通过信号传输连接并用于对振动、温度信号进行a/d转换的信号采集模块2、与信号采集模块2通过信号传输连接并用于对信号进行处理分析的综合诊断模块3，以及均与综合诊断模块3通过信号传输连接的通讯接口模块4和存储器模块5；

综合诊断模块3通过通讯接口模块4与高铁动车组通讯网络连接实现实时通讯功能；存储器模块5用于实现综合诊断模块3所采集数据的存储。

振动温度复合传感器1用于检测高铁动车组轴箱端的径向振动加速度和温度。

振动温度复合传感器1是具有自检功能的双振动双温度复合传感器。

通讯接口模块4为以太网接口或mvb接口。

存储器模块5为数据存储时长超过30天的存储器。

存储器模块5为循环覆盖式存储的存储器。

说明：振动温度复合传感器1将采集的信号通过信号采集模块2发送给综合诊断模块3；通讯接口模块4将综合诊断模块3的诊断结果发送至列车，综合诊断模块3通过通讯接口模块4接收列车时速等信息；综合诊断模块3将检测数据存储至存储器模块5，综合诊断模块3可随时读取存储在存储器模块5的检测数据。

实施例：

如图1所示，250公里高速动车组轴箱轴承监测装置，其包括：

用于采集轴箱径向振动加速度、轴箱轴承温度信号的振动温度复合传感器1；

与振动温度复合传感器1连接的信号采集模块2；

与信号采集模块2连接的综合诊断模块3；

与综合诊断模块3相连接的通讯接口模块4及存储器模块5。

振动温度复合传感器1用于采集轴箱的径向振动、轴箱轴承温度信号，该振动温度复合传感器1优选采用具有自检功能的双振动双温度复合传感器。在对高铁动车组转向架进行检测时，振动温度复合传感器1优选安装在高铁动车组前后转向器轴箱体上。

信号采集模块2用于对振动温度复合传感器1采集的信号，进行分时传输至综合诊断模块3。

信号采集模块2也称隔离变送器模块，本实施例中的振动温度复合传感器1发送的±v、±ma和±mv各种信号，经过此模块变送成所需要的各种信号并隔离传送，能有效地抑制各种设备之间信号干扰，解决各种设备之间“地”电位差的问题，并将振动、温度信号进行a/d转换(模数转换，顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号)。

综合诊断模块3用于接收来自信号采集模块2传送过来的数字信号，并对信号进行处理分析。该综合诊断模块3优选是进行时域/频域分析、特征参数提取、多传感器数据融合和模式匹配的综合诊断模块。

通讯接口模块4用于将综合诊断模块3处理后的数据传送至车辆，并将接收的车辆时速等相关信息发送给综合诊断模块3；存储器模块5用于将综合诊断模块5处理后的数据进行存储，综合诊断模块3可随时读取存储的数据。该通讯接口模块4优选为以太网接口，另外，该通讯接口模块4还可以包括mvb接口。多功能车辆总线(multifunctionvehiclebus，简称：mvb)是一种主要用于(但也并非专用于)对有互操作性和互换性要求的互连设备之间的串行数据通信总线。

如图2所示，在使用时，250公里高速动车组轴箱轴承监测装置的分析诊断部分包括的各零部件(信号采集模块2、综合诊断模块3、通讯接口模块4及存储器模块5)集成在一个监测主机盒内。振动温度复合传感器1安装在高铁动车组前后转向器轴箱体上，并与信号采集模块2相连接。

通过振动温度复合传感器1获得动车组的振动温度信号，经过滤波去掉干扰信号，把模拟电压转化为数字信号送到综合诊断模块3中进行处理(上述过程属于信号采集模块2、综合诊断模块3的基本功能，属于常规技术，因此详细内容就不详加赘述)，综合诊断模块3处理后的数据再通过通讯接口模块4传送至现有车辆系统(现有技术，在此不作赘述)，根据一系列指标就可以判断各种故障。振动温度复合传感器1内部集成了pt1000温度传感器，通过2线接口引出，同步转速由速度传感器拾取，通过网络同步。

如图3所示为监测装置主机示意图，由电源模块及上述信号采集模块2、综合诊断模块3、通讯接口模块4、存储器模块5整合后组成。

如图4所示，每列高铁动车组由8节车厢组成，在每节车厢上独立安装1套250公里高速动车组轴箱轴承监测装置，承担对每节车转向架轴箱轴承和列车运行状态的监测工作，并将监测结果通过以太网或mvb发送给列车。其中，wtbgw为动车组监控全车技术状态的系统主机，可以通过转发器rep实现与车载转向架振动加速度监测装置的信息交互(连接方式为多功能车辆总线mvb连接)，也可通过以太网网关ecu-b实现与车载转向架振动加速度监测装置的信息交互(连接方式为以太网连接)。

当车辆运行状态异常时，振动加速度峰值会明显增高，通过设定合理报警阈值门限，可准确判断车轮运行状态。

当轴箱振动异常或有故障产生，振值(包括rms有效值、峰值、纹波系数、振动能量等)会有明显增高，通过设定合理报警阈值门限，可准确甄别故障轴承。设备同时具有温度监测能力，会对温度超限进行报警。

车辆系统也具有谱分析功能，包括频谱分析、包络谱分析、倒谱分析、小波分析。

频谱分析：

通过轴承信号频谱析，可了解轴承振动分布频率带，了解轴承大致健康状态，当轴承未磨损时，振动主要集中在高频，随着轴承不断磨损，轴承振动频率峰丘中心会向低频处左移，这样可了解轴承大致振动状况。

包络谱分析：

包络谱分析方法采用hilbert变换实现信号解包络，对该包络信号进行fft变换，即可得到清晰的轴承故障信息。包络谱分析可显著发现轴承外圈、内圈、滚动体部位划伤、磨损、点蚀等故障特征。

倒谱分析：

带谱线简化为单根倒频谱线，在普通频谱中难以识别的周期性，在倒谱中变得很明显，有利于滚动轴承的故障诊断。

小波分析：

小波分析最主要特点是其时频分析能力，具有用多重分辨率来刻划信号局部特征的能力。小波分析在对低频部分分析时，采用低的频率分辨率和高的时间分辨率，在对高频信号分析时，采取高的频率分辨率和低的时间分辨率，这样便实现了对信号的精细分析。

相比于包络解调，小波分析有更好的信号滤噪效果，且无需选频带，对于轴承早期微弱故障信号的诊断更灵敏，更精确，更适合于轴承在线自动故障诊断。

本实施例所提供的套250公里高速动车组轴箱轴承监测装置，其设计新颖，结构简单，能够有效监测高铁动车组转向架的运行状态，评估动车组的运行状态，预防故障的发生。

另外，本实施例中所涉及的振动温度复合传感器1、信号采集模块2、综合诊断模块3、通讯接口模块4及存储器模块5均可选用市场各个厂家已有的成熟产品。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。