一種城市軌道交通列車(chē)走行部故障車(chē)載分布式診斷系統(tǒng)，包括列車(chē)主機(jī)、轉(zhuǎn)速傳感器、列車(chē)總線(xiàn)、車(chē)輛分機(jī)、前置處理器、車(chē)輛總線(xiàn)、復(fù)合傳感器，列車(chē)主機(jī)與車(chē)輛分機(jī)通過(guò)列車(chē)總線(xiàn)通信；并通過(guò)列車(chē)總線(xiàn)向車(chē)輛分機(jī)提供轉(zhuǎn)速信號(hào)；向車(chē)輛分機(jī)發(fā)送控制指令；所述車(chē)輛分機(jī)與前置處理器通過(guò)車(chē)輛總線(xiàn)通信，前置處理器與復(fù)合傳感器通信，復(fù)合傳感器安裝于列車(chē)各車(chē)廂的軸承座上，轉(zhuǎn)速傳感器與列車(chē)主機(jī)通信，轉(zhuǎn)速傳感器安裝于旋轉(zhuǎn)部件上檢測(cè)旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)結(jié)構(gòu)緊湊，可獨(dú)立工作、自行診斷并報(bào)警；列車(chē)主機(jī)和車(chē)輛分機(jī)二級(jí)分布式系統(tǒng)通過(guò)列車(chē)總線(xiàn)級(jí)聯(lián)，獲取分機(jī)診斷子系統(tǒng)的獨(dú)立數(shù)據(jù)，并進(jìn)行集中顯示及輸出。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種運(yùn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備故障在線(xiàn)檢測(cè)診斷技術(shù)，尤其涉及一種基于城市軌道交通列車(chē)走行部故障車(chē)載分布式診斷系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
國(guó)內(nèi)城市軌道交通行業(yè)超常規(guī)地高速發(fā)展，幾個(gè)大數(shù)據(jù)充分表明了這種態(tài)勢(shì):截至2014年末，中國(guó)內(nèi)地已有22個(gè)城市建成并投入運(yùn)營(yíng)軌道交通線(xiàn)路101條，運(yùn)營(yíng)里程突破3000公里;2014年國(guó)內(nèi)新增加長(zhǎng)沙、寧波、無(wú)錫三座城市軌道交通投入運(yùn)營(yíng)，新增9條城軌交通運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路，新增運(yùn)營(yíng)里程409公里；2014年，中國(guó)內(nèi)地36個(gè)城市約3300公里的軌道交通在建項(xiàng)目，共完成投資2857億元，也就是說(shuō)，2014年中國(guó)投入地鐵建設(shè)資金日均超過(guò)7.8億;截至2014年底，國(guó)家批準(zhǔn)國(guó)內(nèi)已有38個(gè)城市經(jīng)建設(shè)軌道交通，規(guī)劃總里程接近7000公里；北京、上海、廣州幾大城市地鐵運(yùn)營(yíng)里程均早已超過(guò)200公里，特別是上海軌道交通規(guī)模已成為世界之最。運(yùn)營(yíng)里程的不斷增加，數(shù)量眾多的軌道交通車(chē)輛的陸續(xù)投入，全國(guó)二十多個(gè)大、中等規(guī)模城市，軌道交通車(chē)輛正在城市人口密集區(qū)運(yùn)行，這些車(chē)輛每天都是十多個(gè)小時(shí)、2分鐘甚至更短的運(yùn)營(yíng)間隔時(shí)間，滿(mǎn)負(fù)荷、甚至超負(fù)荷地在軌道上奔跑著。面臨國(guó)內(nèi)城市軌道交通行業(yè)運(yùn)營(yíng)已經(jīng)擁有的規(guī)模，和還在持續(xù)的超常規(guī)地高速發(fā)展的局面，一個(gè)問(wèn)題十分嚴(yán)峻地?cái)[在面前:如何確保城市軌道交通列車(chē)運(yùn)營(yíng)的安全。各地地鐵線(xiàn)路不斷延長(zhǎng)，車(chē)輛數(shù)量的不斷增加，及設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)下的加速老化，使得近年來(lái)，車(chē)輛故障發(fā)生率呈上升的趨勢(shì)，而且其故障嚴(yán)重程度也有不斷上升的苗頭。地鐵運(yùn)營(yíng)和相關(guān)部門(mén)對(duì)地鐵車(chē)輛運(yùn)營(yíng)安全問(wèn)題的重視幾乎處于接近極限程度，每天都繃緊神經(jīng)地工作，對(duì)每個(gè)可能的風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)都力求要制定出能夠萬(wàn)無(wú)一失、以確保安全的預(yù)案。在預(yù)防各種車(chē)輛故障中，預(yù)防走行部安全故障為其重中之重。軌道車(chē)輛的全部載荷都加載在走行部上，車(chē)輛走行部一旦發(fā)生故障，輕則臨停清客，重則造成嚴(yán)重人身、設(shè)備、道路事故。軌道車(chē)輛走行部故障問(wèn)題，除了給日常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)壓力，也存在工作量大、維護(hù)中諸多矛盾交織的問(wèn)題:常規(guī)制度的列車(chē)回庫(kù)檢查，具有滯后性;走行部關(guān)鍵部件如軸承\(zhòng)齒輪\車(chē)輪踏面質(zhì)量狀態(tài)，特別是軸承，通過(guò)貼測(cè)溫試紙的方法進(jìn)行跟蹤，不能完全反映運(yùn)行時(shí)的實(shí)際狀況;不同的運(yùn)行條件下軸承的實(shí)際狀態(tài)不同，維修需求也不同；走行部軸箱軸承\(zhòng)齒輪箱軸承的維修周期以及車(chē)輪的換輪周期不匹配，導(dǎo)致需要對(duì)列車(chē)重復(fù)扣停維修，且某些部件在未到維修周期時(shí)就需要拆裝，如旋轉(zhuǎn)電機(jī)車(chē)輛更換齒輪箱軸承時(shí)，就需要拆裝車(chē)輪以及軸箱軸承，這些問(wèn)題，不僅造成過(guò)度維修的損失，也極大的增加了維修成本，效果也不理想。為了提高機(jī)車(chē)走行部的安全監(jiān)測(cè)和安全保障的能力，在2013年，本專(zhuān)利技術(shù)人申請(qǐng)了技術(shù)《一種鐵路機(jī)車(chē)走行部故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)》(ZL201320679842.5)。該技術(shù)方案技術(shù)原理上采用先進(jìn)的“廣義共振和共振解調(diào)的機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)”，有效地解決了普通鐵路、部分高鐵機(jī)車(chē)走行部故障的早期預(yù)警、故障準(zhǔn)確定位及地面對(duì)機(jī)車(chē)運(yùn)行工況的連續(xù)跟蹤等需要。但是，這種在普通鐵路領(lǐng)域成功應(yīng)用的系統(tǒng)，不能簡(jiǎn)單地照搬到城市軌道交通系統(tǒng)中來(lái)。城市軌道交通系統(tǒng)具有不同于普通鐵路的運(yùn)行特點(diǎn)。例如，《一種鐵路機(jī)車(chē)走行部故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)》(ZL201320679842.5)只針對(duì)單臺(tái)機(jī)車(chē)，不能組網(wǎng)，這就不能適應(yīng)多編組的地鐵車(chē)輛;相對(duì)于普通鐵路機(jī)車(chē)，軌道交通車(chē)輛有其運(yùn)行的特殊性:按照整列固定編組運(yùn)行，一般是6-8輛地鐵車(chē)輛編組為一列，而從走行部結(jié)構(gòu)來(lái)看，又分成2種車(chē)輛:一種是走行部每條軸帶有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的，即動(dòng)車(chē)；另一種是每條軸不帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的，即拖車(chē)。軌道交通車(chē)輛整列編組、車(chē)輛走行部結(jié)構(gòu)、運(yùn)行工況和運(yùn)用維修管理體制等方面，都有別于普通鐵路。又例如，與幅員遼闊國(guó)土上奔跑的普通鐵路機(jī)車(chē)相比，每個(gè)城市的軌道交通運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，是處于相對(duì)有限數(shù)量的固定的車(chē)組，每日又總是重復(fù)地在相對(duì)有限距離的固定的線(xiàn)路上運(yùn)行。軌道交通的重復(fù)機(jī)組在重復(fù)的軌道上的重復(fù)運(yùn)行的這個(gè)特點(diǎn)，就造成城軌線(xiàn)路的鋼軌波磨的問(wèn)題十分突出。鋼軌波磨對(duì)輪軌關(guān)系、列車(chē)走行部故障均會(huì)產(chǎn)生極大的影響:鋼軌波磨改變了正常的輪軌作用關(guān)系，惡化了輪軌之間的動(dòng)力學(xué)作用，使車(chē)輛車(chē)輪和軌道鐵軌之間各部件的工作狀態(tài)劣化，加速轉(zhuǎn)向架等相關(guān)安裝部件的機(jī)械損傷，增加列車(chē)運(yùn)行時(shí)出軌的風(fēng)險(xiǎn)，和日常養(yǎng)護(hù)維修成本;波磨也影響乘客乘坐的舒適度，列車(chē)通過(guò)波磨鋼軌時(shí)所發(fā)出的嘯叫聲是軌道交通噪聲的主要來(lái)源之一，采取減振措施不起作用。而這些問(wèn)題，普通鐵路機(jī)車(chē)卻不突出。2015年1月，本專(zhuān)利技術(shù)人申請(qǐng)了技術(shù)《一種便攜式地鐵車(chē)輛走行部試驗(yàn)診斷系統(tǒng)》(201520012082.1 )，該技術(shù)運(yùn)用“廣義共振和共振解調(diào)的機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)”原理，符合當(dāng)今設(shè)備安全保護(hù)事前預(yù)警、準(zhǔn)確診斷的發(fā)展要求，又具有便攜式結(jié)構(gòu)、方便使用的特點(diǎn)，可用于對(duì)可疑地鐵車(chē)輛走行部部位進(jìn)行臨時(shí)試驗(yàn)診斷、指導(dǎo)地鐵車(chē)輛運(yùn)行與維修。但是，該技術(shù)方案不是作為地鐵車(chē)輛的標(biāo)準(zhǔn)配備設(shè)備設(shè)計(jì)的，而是作為便攜式設(shè)備、非車(chē)載式設(shè)備設(shè)計(jì)，使用對(duì)象是針對(duì)不配備車(chē)載診斷系統(tǒng)的地鐵既有車(chē)輛，在需要時(shí)可以方便、靈活地應(yīng)用。正因?yàn)槿绱耍摷夹g(shù)方案在結(jié)構(gòu)和功能上還有一定的局限、保留和短缺之處。例如，便攜式檢測(cè)設(shè)備試驗(yàn)完成后需拆卸;不能在線(xiàn)實(shí)時(shí)給出診斷結(jié)論，而是需要將檢測(cè)數(shù)據(jù)下載、并導(dǎo)入地面分析管理軟件后才能給出診斷結(jié)論;不能作為車(chē)載式在線(xiàn)設(shè)備使用。目前，國(guó)內(nèi)外基于地鐵車(chē)輛走行部檢測(cè)也還存在種類(lèi)繁多的其它系統(tǒng)，但都僅停留在振動(dòng)參數(shù)檢測(cè)或溫度檢測(cè)的水平上，由于沒(méi)有運(yùn)用先進(jìn)的“廣義共振和共振解調(diào)的機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)”，不具備故障診斷預(yù)警能力，尤其對(duì)軸承、齒輪、踏面、軌道波磨等早期故障的診斷無(wú)能為力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種能對(duì)軸承、齒輪、踏面、軌道波磨故障診斷預(yù)警的城市軌道交通列車(chē)走行部故障車(chē)載分布式診斷系統(tǒng)。本專(zhuān)利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，一種城市軌道交通列車(chē)走行部故障車(chē)載分布式診斷系統(tǒng)，包括列車(chē)主機(jī)、轉(zhuǎn)速傳感器、列車(chē)總線(xiàn)、車(chē)輛分機(jī)、前置處理器、車(chē)輛總線(xiàn)、復(fù)合傳感器，所述列車(chē)主機(jī)與車(chē)輛分機(jī)通過(guò)列車(chē)總線(xiàn)通信，獲取車(chē)輛分機(jī)診斷子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行集中顯示、報(bào)警及輸出、下載;并通過(guò)列車(chē)總線(xiàn)向車(chē)輛分機(jī)提供轉(zhuǎn)速信號(hào)；向車(chē)輛分機(jī)發(fā)送控制指令；所述車(chē)輛分機(jī)與前置處理器通過(guò)車(chē)輛總線(xiàn)通信，所述前置處理器與復(fù)合傳感器通信，所述復(fù)合傳感器安裝于列車(chē)各車(chē)廂的軸承座上，所述轉(zhuǎn)速傳感器與列車(chē)主機(jī)通信，所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝于旋轉(zhuǎn)部件上檢測(cè)旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速，車(chē)載分布式診斷系統(tǒng)的每臺(tái)車(chē)輛分機(jī)獨(dú)立管理1節(jié)車(chē)廂、自行實(shí)施診斷和報(bào)警、實(shí)施數(shù)據(jù)獨(dú)立存儲(chǔ)；所述列車(chē)主機(jī)的結(jié)構(gòu)包括列車(chē)主機(jī)數(shù)字信號(hào)處理板、電源轉(zhuǎn)換板、顯示板及接口板，所述列車(chē)主機(jī)從所在的車(chē)輛上獲取DC110V電源，經(jīng)過(guò)電源轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)換后提供給列車(chē)主機(jī)數(shù)字信號(hào)處理板，并輸出到面板的顯示板及接口板;列車(chē)主機(jī)處理轉(zhuǎn)速傳感器輸入的轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)過(guò)隔離、整形及濾波處理后通過(guò)接口板，經(jīng)列車(chē)總線(xiàn)輸出到車(chē)輛分機(jī);列車(chē)主機(jī)通過(guò)列車(chē)總線(xiàn)接口獲取車(chē)輛分機(jī)的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)診斷處理后輸出到面板的顯示板，并通過(guò)接口板輸出到顯示板;所述接口板包括轉(zhuǎn)速接口、列車(chē)總線(xiàn)接口、擴(kuò)展接口、網(wǎng)絡(luò)接口、報(bào)警下載接口和電源接口；所述列車(chē)主機(jī)數(shù)字信號(hào)處理板包括ARM板、可編程門(mén)陣本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種城市軌道交通列車(chē)走行部故障車(chē)載分布式診斷系統(tǒng)，包括列車(chē)主機(jī)、轉(zhuǎn)速傳感器、列車(chē)總線(xiàn)、車(chē)輛分機(jī)、前置處理器、車(chē)輛總線(xiàn)、復(fù)合傳感器，其特征在于：所述列車(chē)主機(jī)與車(chē)輛分機(jī)通過(guò)列車(chē)總線(xiàn)通信，獲取車(chē)輛分機(jī)診斷子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行集中顯示、報(bào)警及輸出、下載；并通過(guò)列車(chē)總線(xiàn)向車(chē)輛分機(jī)提供轉(zhuǎn)速信號(hào)；向車(chē)輛分機(jī)發(fā)送控制指令；所述車(chē)輛分機(jī)與前置處理器通過(guò)車(chē)輛總線(xiàn)通信，所述前置處理器與復(fù)合傳感器通信，所述復(fù)合傳感器安裝于列車(chē)各車(chē)廂的軸承座上，所述轉(zhuǎn)速傳感器與列車(chē)主機(jī)通信，所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝于旋轉(zhuǎn)部件上檢測(cè)旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速，車(chē)載分布式診斷系統(tǒng)的每臺(tái)車(chē)輛分機(jī)獨(dú)立管理1節(jié)車(chē)廂、自行實(shí)施診斷和報(bào)警、實(shí)施數(shù)據(jù)獨(dú)立存儲(chǔ)；所述列車(chē)主機(jī)的結(jié)構(gòu)包括列車(chē)主機(jī)數(shù)字信號(hào)處理板、電源轉(zhuǎn)換板、顯示板及接口板，所述列車(chē)主機(jī)從所在的車(chē)輛上獲取DC110V電源，經(jīng)過(guò)電源轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)換后提供給列車(chē)主機(jī)數(shù)字信號(hào)處理板，并輸出到面板的顯示板及接口板；列車(chē)主機(jī)處理轉(zhuǎn)速傳感器輸入的轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)過(guò)隔離、整形及濾波處理后通過(guò)接口板，經(jīng)列車(chē)總線(xiàn)輸出到車(chē)輛分機(jī)；列車(chē)主機(jī)通過(guò)列車(chē)總線(xiàn)接口獲取車(chē)輛分機(jī)的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)診斷處理后輸出到面板的顯示板，并通過(guò)接口板輸出到顯示板；所述接口板包括轉(zhuǎn)速接口、列車(chē)總線(xiàn)接口、擴(kuò)展接口、網(wǎng)絡(luò)接口、報(bào)警下載接口和電源接口；所述列車(chē)主機(jī)數(shù)字信號(hào)處理板包括ARM板、可編程門(mén)陣列、轉(zhuǎn)速處理電路、電源穩(wěn)壓電路、配置電可擦存儲(chǔ)芯片、網(wǎng)絡(luò)接口、時(shí)鐘、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)字IO、通信接口，所述可編程門(mén)陣列、配置電可擦存儲(chǔ)芯片、網(wǎng)絡(luò)接口、時(shí)鐘、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均與ARM板通信，所述電源穩(wěn)壓電路分別與ARM板和可編程門(mén)陣列通信，所述轉(zhuǎn)速處理電路、通信接口、數(shù)字IO均與可編程門(mén)陣列通信；所述車(chē)輛分機(jī)的結(jié)構(gòu)包括車(chē)輛分機(jī)數(shù)字信號(hào)處理板、電源轉(zhuǎn)換板、顯示板、模擬板及面板接口板，車(chē)輛總線(xiàn)接口，列車(chē)總線(xiàn)接口，網(wǎng)絡(luò)接口，車(chē)輛分機(jī)從所在的車(chē)輛上獲取DC110V電源，經(jīng)過(guò)電源板轉(zhuǎn)換后提供給數(shù)字信號(hào)處理板、模擬板，并輸出到面板接口板；車(chē)輛分機(jī)通過(guò)車(chē)輛總線(xiàn)接口控制前置處理器，對(duì)前置處理器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行濾波處理及模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行診斷分析，并通過(guò)面板接口板在面板上顯示報(bào)警信息；車(chē)輛分機(jī)通過(guò)列車(chē)總線(xiàn)接口獲取列車(chē)主機(jī)發(fā)送的轉(zhuǎn)速信號(hào)，同時(shí)，通過(guò)該接口接受列車(chē)主機(jī)的控制指令并反饋相應(yīng)的信息；車(chē)輛分機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行調(diào)試及下載數(shù)據(jù)；所述車(chē)輛分機(jī)數(shù)字信號(hào)處理板包括ARM板、可編程門(mén)陣列FPGA、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電源穩(wěn)壓電路、配置電可擦存儲(chǔ)芯片、網(wǎng)絡(luò)接口、時(shí)鐘、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)字IO、通信接口，所述可編程門(mén)陣列、電源穩(wěn)壓電路、配置電可擦存儲(chǔ)芯片、網(wǎng)絡(luò)接口、時(shí)鐘、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均與ARM板通信，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電源穩(wěn)壓電路、配置電可擦存儲(chǔ)芯片、數(shù)字IO、通信接口均與可編程門(mén)陣列FPGA通信。...
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐德堯，黃貴發(fā)，汪傳文，蒲金飛，潘意，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：唐智科技湖南發(fā)展有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南;43
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