本发明专利技术公开了一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，包括设置于列车车头控制室内的主机监控系统、设置于每节车厢底部的信号读写器及安装在每节车厢底部的车轴上的声表面波传感网络，声表面波传感网络利用射频识别与信号读写器连接，信号读写器通过无线网络与主机监控系统连接。本发明专利技术一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，能够完成对列车车轴状态的全方位实时监测，并进行故障的提前预警和故障位置的准确定位，并且无需在车厢内铺设线缆或光缆通讯。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车轴状态监测
，具体涉及一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置。
技术介绍
随着我国铁路建设行业的飞快发展，列车车速和运载能力日益提升，铁路运输已逐渐处于综合交通运输体系中的骨干地位。列车车轴作为列车行进过程中尤为关键的部件，其通常处在高速重载的工作状态下，车轴与车轮、齿轮箱和轴箱的接触部分长期承受各种机械摩擦、交变接触应力作用的同时，还会出现异物掉入、润滑不良等现象，长时间会致使车轴磨损加剧、出现疲劳裂纹，引发车轴表面温度升高、振动幅值增大等问题，如果不能及时发现车轴缺陷并维护，严重时会导致车轴变形断裂、热切轴、燃轴等事故的发生，造成重大的人身伤亡和经济损失。可见，对车轴轴温和振动的监测，是反映车轴运行状态、保证列车安全运行最直观、重要的方法之一。目前，列车车轴状态监测主要分为车载接触测量和地面红外测量。对于车载接触测量系统而言，由于各传感器直接安装在探测点处，其连接线错综复杂，安装维修工作量大；而在地面红外监测系统中，由于红外探头长期裸露在外界环境中，容易出现损坏，需要检修人员进行定期维护，且只有当列车通过红外探头时，才能对车轴状态进行监测，实时性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，解决了现有列车车轴状态监测连线错综复杂、实时性差的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，其特征在于，包括设置于列车车头控制室内的主机监控系统、设置于每节车厢底部的信号读写器及安装在每节车厢底部的车轴上的声表面波传感网络，声表面波传感网络利用射频识别与信号读写器连接，信号读写器通过无线网络与主机监控系统连接。本专利技术的特点还在于：声表面波传感网络包括振动传感器和温度传感器，振动传感器通过卡扣靠近每个车轴两端的车轮固定，温度传感器通过卡扣固定在每个车轴两端的轴颈及每个车轴的中心处。振动传感器包括第一压电基片，第一压电基片上嵌有第一叉指换能器，第一叉指换能器的两端依次对称设置有第一反射栅、第一吸声材料，第一叉指换能器还连接有第一阻抗匹配网络，第一阻抗匹配网络与第一天线连接，第一压电基片采用YX切石英晶体。温度传感器包括第二压电基片，第二压电基片上嵌有第二叉指换能器，第二叉指换能器的两端依次对称设置有第二反射栅、第二吸声材料，第二叉指换能器还连接有第二阻抗匹配网络，第二阻抗匹配网络与第二天线连接，第二压电基片采用YX切LiNbO3晶体。信号读写器包括第一控制器，第一控制器分别连接有激励信号发生器、A/D采样电路、第一ZigBee模块，激励信号发生器上依次连接有阻抗匹配电路、第一带通滤波电路、射频功率放大电路、收发开关、第三天线；A/D采样电路上依次连接有基带放大电路、混频器、第二带通滤波电路、调理放大电路，调理放大电路与收发开关连接，混频器与激励信号发生器连接。第一控制器上还连接有环境温度检测电路。第一控制器上还连接有蓄电池模块。主机监控系统包括有第二控制器，第二控制器分别连接有电源模块、人机交互界面、语音预警模块、外部EEROM及第二ZigBee模块。第二控制器上还连接有全网通无线通信模块。本专利技术的有益效果是：①本专利技术一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，采用无线无源单端谐振型SAW传感器完成列车车轴的温度、振动检测，无需供电电源，避免了繁琐的布线，即插即用，并结合频分多址方法，解决了传感器之间的防碰撞问题，便于系统扩张和安装维护，测量精度高、可靠性好。②本专利技术一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，设置于车厢底部的信号读写器与设置于车头的主机监控系统通过无线ZigBee网络进行通讯，无需在车厢内铺设线缆或光缆通讯，易于设备的安装和维修，费用低、功耗小。③本专利技术一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，能够完成对列车车轴状态的全方位实时监测，并进行故障的提前预警和故障位置的准确定位，大大提高列车的安全稳定性，降低人员伤亡和经济损失。附图说明图1是本专利技术列车车轴状态监测装置的结构示意图；图2是本专利技术列车车轴状态监测装置中传感器的安装示意图；图3是本专利技术列车车轴状态监测装置中振动传感器的结构示意图；图4是本专利技术列车车轴状态监测装置中温度传感器的结构示意图；图5是本专利技术列车车轴状态监测装置中信号读写器的结构示意图；图6是本专利技术列车车轴状态监测装置中主机监控系统的结构示意图。图中，1.声表面波传感网络，2.信号读写器，3.主机监控系统，4.车轴，5.齿轮箱，6.车轮，7.车轴轴箱，8.温度传感器，9.振动传感器，10.第一吸声材料，11.第一反射栅，12.第一叉指换能器，13.第一压电基片，14.第一阻抗匹配网络，15.第一天线，16.环境温度检测电路，17.第一ZigBee模块，18.激励信号发生器，19.阻抗匹配电路，20.第一带通滤波电路，21.射频功率放大电路，22.收发开关，23.第三天线，24.第一控制器，25.调理放大电路，26.第二带通滤波电路，27.混频器，28.基带放大电路，29.A/D采样电路，30.蓄电池模块，31.电源模块，32.人机交互界面，33.第二控制器，34.语音预警模块，35.外部EEROM，36.全网通无线通信模块，37.第二ZigBee模块，38.第二吸声材料，39.第二反射栅，40.第二叉指换能器，41.第二压电基片，42.第二阻抗匹配网络，43.第二天线。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，如图1、2所示，包括设置于列车车头控制室内的主机监控系统3、设置于每节车厢底部的信号读写器2及安装在每节车厢底部的车轴4上的声表面波传感网络1，即每节车厢包括四个车轴4，每节车厢底部安装四个声表面波传感器1，主机监控系统3安装于列车车头控制室内，便于工作人员进行监控和操控，声表面波传感网络1利用射频识别与信号读写器2连接，信号读写器2通过无线网络与主机监控系统3连接，信号读写器2与声表面波传感网络1之间的通信距离一般在10m以内，为保证数据传输的可靠性，信号读写器2安装于每节车厢底部、距离相邻两个车轴4之间的等距离处，此距离一般小于2m，满足通讯距离要求，即每相邻的两个车轴4上的声表面波传感网络1对应1个信号读写器2，每个车厢底部安装两个信号读写器2。本专利技术列车车轴状态监测装置是以每节车厢底部的相邻两个车轴作为基本单位，两个声表面波传感网络1与一个信号读写器2构成一个监测终端，主机监控系统3通过ZigBee网络将各个车厢的监测终端信息进行汇总与分析，完成实时显示与故障预警工作。声表面波传感网络1包括振动传感器9和温度传感器8，安装如图2所示，振动传感器9通过卡扣固定在每个车轴4两端的车轮6与车轴轴箱7之间，振动传感器9成对固定在车轮6附近，即每个声表面波传感网络1至少两个振动传感器9，也可以为2的整数倍(图2中所示为两个)，温度传感器8通过卡扣固定在每个车轴4两端齿轮箱5与车轮6之间的轴颈及每个车轴4的中心处，温度传感器8在车轴4两端的轴颈处也是成对固定的，即每个声表面波传感网络1至少三个温度传感器8，也可以为2的整数倍+1个(图2中所示为三个)，振动传感器9和温度传感器8分别对车轴4的各个位置进行振本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，其特征在于，包括设置于列车车头控制室内的主机监控系统(3)、设置于每节车厢底部的信号读写器(2)及安装在每节车厢底部的车轴(4)上的声表面波传感网络(1)，声表面波传感网络(1)利用射频识别与信号读写器(2)连接，信号读写器(2)通过无线网络与主机监控系统(3)连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，其特征在于，包括设置于列车车头控制室内的主机监控系统(3)、设置于每节车厢底部的信号读写器(2)及安装在每节车厢底部的车轴(4)上的声表面波传感网络(1)，声表面波传感网络(1)利用射频识别与信号读写器(2)连接，信号读写器(2)通过无线网络与主机监控系统(3)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，其特征在于，所述声表面波传感网络(1)包括振动传感器(9)和温度传感器(8)，振动传感器(9)通过卡扣靠近每个车轴(4)两端的车轮(6)固定，温度传感器(8)通过卡扣固定在每个车轴(4)两端的轴颈及每个车轴(4)的中心处。3.根据权利要求2所述的一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，其特征在于，所述振动传感器(9)包括第一压电基片(13)，第一压电基片(13)上嵌有第一叉指换能器(12)，第一叉指换能器(12)的两端依次对称设置有第一反射栅(11)、第一吸声材料(10)，第一叉指换能器(12)还连接有第一阻抗匹配网络(14)，第一阻抗匹配网络(14)与第一天线(15)连接，第一压电基片(13)采用YX切石英晶体。4.根据权利要求2所述的一种基于声表面波技术的列车车轴状态监测装置，其特征在于，所述温度传感器(8)包括第二压电基片(41)，第二压电基片(41)上嵌有第二叉指换能器(40)，第二叉指换能器(40)的两端依次对称设置有第二反射栅(39)、第二吸声材料(38)，第二叉指换能器(40)还连接有第二阻抗匹配网络(42)，第二阻抗匹配网络(...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄新波，张杰，田毅，乔卫中，张峻歆，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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