一种用于地铁车辆悬架系统故障识别的装置及方法与流程

1.本发明涉及一种用于地铁车辆悬架系统故障识别的装置及方法，属于地铁车辆故障识别技术领域。


背景技术：

2.地铁车辆的悬架系统在保证乘客乘坐舒适性上起到了重要作用，当悬架系统出现问题后，常伴随着如下这些故障的产生：(1)地铁在不平轨道运行时晃动厉害，失去缓冲力，车辆有如同散架的感觉；(2)用力压车辆会发出“咯、咯”的响声，而经过一些比较颠簸的道路声音会更加响；(3)地铁在刹车时“点头”情况加剧，转弯时侧倾更严重。因此，地铁车辆的悬架系统出现故障时会极大地影响乘客乘坐舒适性，故障严重时甚至会影响生命安全，并造成巨大的财产损失。


技术实现要素：

3.针对地铁车辆悬架系统发生故障时极大影响乘客乘坐舒适的问题，本发明的目的在于提供一种用于地铁车辆悬架系统故障识别的装置及方法，以在地铁车辆的悬架系统发生故障的早期进行及时有效的识别，并采取干预措施，从而降低风险，保障乘客乘坐体验。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种用于地铁车辆悬架系统故障识别的装置，包括加速度传感器、载重传感器和警报系统；其中：
6.所述加速度传感器分别安装在地铁车辆每节车厢处，用于测量地铁车辆的加速度；
7.所述载重传感器安装在地铁车辆每节车厢的底部，用于监测地铁车辆的载重情况；
8.所述警报系统设置在驾驶室内，包括依次连接的数据处理器、电控模块和警报器，所述加速度传感器和载重传感器均连接至所述数据处理器的输入端；所述数据处理器用于接收识别各加速度传感器和载重传感器采集到的数据信息，并向所述电控模块发出指令，所述电控模块用于控制警报器进行故障预警。
9.进一步的，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
10.进一步的，所述警报器设有n个，分别与地铁车辆的n节车厢相对应。
11.一种基于地铁车辆悬架系统故障识别装置进行地铁车辆悬架系统故障识别的方法，包括以下步骤：
12.加速度传感器和载重传感器分别实时监测地铁车辆每节车厢的加速度和载重，并将所测得的数据实时传递给数据处理器；
13.所述数据处理器对采集到的加速度数据和载重数据进行识别处理，分析得出加速度异常的车厢，包括：
14.当各车厢载重相同时，某一节或某几节车厢的加速度偏离其他车厢加速度时，则
所述某一节或某几节车厢的加速度存在异常；
15.当各车厢载重不同时，利用统计学的方法确定理论加速度与载重之间的关系，根据每节车厢载重计算得到每节车厢的理论加速度，再根据理论加速度与实际加速度的差值判断实际加速度是否存在异常；
16.出现加速度异常的车厢时，数据处理器向电控模块发出指令，所述电控模块控制对应的警报器进行故障预警。
17.进一步的，确定理论加速度与载重之间关系的方法如下：
18.确保地铁车辆悬架系统无异常无故障，同时安装地铁车辆悬架系统故障识别装置；
19.设置一监测周期，在所述监测周期内持续监测所述地铁车辆加速度传感器和载重传感器的测量数据；
20.对所采集到的加速度数据和载重数据进行统计学分析，从而确定理论加速度与载重之间的关系。
21.进一步的，对地铁车辆的每节车厢进行编号，编号i为1,2,3,4,5
…
n，n为正整数；地铁车辆实际运行中，理论加速度与载重之间的关系为：
22.a
i
＝f(m1,m
i
)
×
a123.其中，a1为编号为1的车厢的实际加速度，作为基准；m1为所述编号为1的车厢的载重；a
i
为编号为i的车厢的理论加速度，m
i
为编号为i的车厢的载重，f(m1,m
i
)为关于载重m
i
的函数。
24.进一步的，判断加速度是否存在异常的方法如下：
25.加速度传感器测得的编号为i的车厢的实际加速度为a
i
，检验常数为ε：
26.若|a
i
‑
a
i
|＜ε，则a
i
不存在异常；
27.若|a
i
‑
a
i
|≥ε，则a
i
存在异常，编号为i的车厢的悬架系统有存在故障的可能，警报器进行故障报警。
28.进一步的，判断加速度是否存在异常时，若n/2节以上的车厢存在|a
i
‑
a
i
|≥ε，则作为基准加速度车厢的悬架系统有存在故障的可能，警报器进行故障报警；同时重新确定各车厢的理论加速度：
29.a
i
＝f(m2,m
i
)
×
a230.其中，a2为编号为2的车厢的实际加速度，作为基准；m2为所述编号为2的车厢的载重；a
i
为编号为i的车厢的理论加速度，m
i
为编号为i的车厢的载重，f(m2,m
i
)为关于载重m
i
的函数；
31.再次比较|a
i
‑
a
i
|与ε的大小来确定各车厢实际加速度a
i
是否存在异常。
32.进一步的，所述监测周期为20天～45天。
33.进一步的，当地铁车辆处于水平直线行驶阶段时，悬架系统故障识别装置开行运行。
34.本发明的有益效果为：
35.本发明可以在地铁的运行过程中，及早地识别出地铁车辆悬架系统的故障。通过对地铁车辆悬架系统的早期故障进行识别，并及时的进行检修，有利于减少车辆发生过度“点头”、“抬头”、侧倾等现象，有助于增加乘客的乘坐舒适性并提高行车安全。
附图说明
36.图1为用于地铁车辆悬架系统故障识别装置的结构示意图；
37.其中，1
‑
加速度传感器，2
‑
载重传感器，3
‑
警报系统；
38.图2为地铁车辆悬架系统故障识别装置的工作原理示意图；
39.图3为进行地铁车辆悬架系统故障识别方法的流程示意图；
40.图4为各车厢载重不同时，数据处理器对采集到的数据进行识别处理并分析得出加速度是否存在异常的流程示意图。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.本发明提供一种用于地铁车辆悬架系统故障识别的装置，包括加速度传感器、载重传感器和警报系统，如图1所示。
43.所述加速度传感器1分别安装在地铁车辆每节车厢处，用于测量地铁车辆的加速度。作为一种可选的实施方式，所述加速度传感器1选用三轴加速度传感器，并分别安装在地铁车辆每节车厢相同位置处，用于测量每节车厢的三轴加速度。
44.由于地铁在水平直线行驶时，任一车厢的横向加速度与竖直加速度均为0，应用此特性对地铁的运动情况进行辨别，可识别出水平直线运动阶段。当地铁处于水平直线行驶时，悬架系统故障识别装置开始运行；当地铁任一车厢处于非水平直线运动阶段时，悬架系统故障识别装置停止工作。当地铁起步加速或进站减速时，若某一车厢的悬架系统出现故障，则相对于其他车厢，其三轴加速度会显示出异常。因而可根据地铁车辆某节车厢加速度是否存在异常，判断悬架系统是否出现故障。
45.所述载重传感器2安装在地铁车辆每节车厢的底部，用于实时监测地铁车辆的载重情况。
46.所述警报系统3设置在驾驶室内，当检测到地铁车辆悬架系统存在故障时，发出警报。如图2所示，所述警报系统包括依次电连接的数据处理器、电控模块和警报器，所述加速度传感器1和载重传感器2均电连接至所述数据处理器的输入端；所述数据处理器用于接收识别各加速度传感器1和载重传感器2采集到的数据信息，并向所述电控模块发出指令，所述电控模块用于控制警报器进行故障预警。
47.作为一种可选的实施方式，所述警报器设有n个，分别与地铁车辆的n节车厢相对应。对地铁车辆的每节车厢进行编号，编号i为1,2,3,4,5
…
n，n为正整数，每节车厢均有其固定的编号。例如1号车厢悬架系统出现故障时，则1号警报器发出警报。
48.一种基于地铁车辆悬架系统故障识别装置进行悬架系统故障识别的方法，包括以下步骤，如图3所示：
49.加速度传感器和载重传感器分别实时监测地铁车辆每节车厢的加速度和载重，并将所测得的数据实时传递给数据处理器；
50.所述数据处理器对采集到的加速度数据和载重数据进行识别处理，分析得出加速度异常的车厢：若车厢载重相同，某一节或某几节车厢的加速度偏离其他车厢加速度时，或
71.其中，a2为编号为2的车厢的实际加速度，作为基准；m2为所述编号为2的车厢的载重；a
i
为编号为i的车厢的理论加速度，m
i
为编号为i的车厢的载重，f(m2,m
i
)为关于载重m
i
的函数；
72.再次比较|a
i
‑
a
i
|与ε的大小来确定各车厢实际加速度a
i
是否存在异常，从而判断相应的悬架系统是否出现故障。
73.地铁在运行过程中，若某一车厢悬架系统出现故障，则当其在减速进站时，乘客容易出现“点头”现象，加速出站时乘客容易出现“抬头”现象。基于此，本发明采用三轴加速度传感器对地铁车辆各车厢的运动情况进行实时监测。当地铁各车厢载重相同时，若某一车厢的加速度明显不同于其他车厢，则认为该车厢对应的悬架系统极有可能发生故障。由于地铁在运行过程中大多情况是各个车厢的载重量不同，因此本发明利用统计学的方法确定加速度与载重之间的关系，进而通过确定加速度的异常与否来确定悬架系统是否出现故障。
74.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。