基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统，包括车载传感器，信号调理与滤波装置，中央处理系统，数据输入与输出接口装置，车辆段信息收集系统，全国列车检修系统，人机交互装置。本发明专利技术通过多种车载传感器的设置，实现了走行部关键设备故障的准确识别和定位，实现了故障的提前预测，降低列车运行风险，并且实现了故障的远程诊断，降低故障诊断成本，缩短故障诊断周期。

Fault diagnosis and remote monitoring system of high-speed train running part based on Internet of things

The present invention relates to a line fault diagnosis and remote monitoring system of a high-speed train based on the Internet of things, including the vehicle sensor, signal conditioning and filtering device, a central processing system, data input and output interface device, vehicle information collection system, national train maintenance systems, human-computer interaction device. The present invention through a variety of sensors on the set, to achieve accurate identification and localization of key equipment of running fault, realize fault prediction in advance, reduce the operation risk, and realize the remote fault diagnosis, fault diagnosis to reduce the cost, shorten the cycle of fault diagnosis.

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统
：本专利技术涉及高速列车走行部的故障诊断与远程监测系统，特别涉及基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统。
技术介绍
：随着我国高速列车运行速度和运营里程的不断提升，列车走行部的安全可靠性变得异常重要。列车走行部关键设备状态异常是车辆安全运行的重要隐患之一。严重的、突发性的异常状态可引起车辆脱轨，甚至倾覆等恶性事故，从而对社会、人员造成无法计算的损失。常见的行走部关键设备状态异常有转向架失稳、轴承温度过高和轮对踏面擦伤及不平衡，轴承裂纹与断裂、齿轮断齿与裂纹等。目前对走行部的状态的监测只能采用人工测量方式，在人工测量方式中，人工经验在诊断中占有主导地位，人为因素较大。并且不能发现设备的安全隐患，对车辆早期出现的故障不能及时发现，造成检修不及时，实时性不强。人工测量不能全面的记录运行状态和故障信息，对故障的分析不能系统化。中国专利（申请）号为201110381590，名称为“高速列车智能化系统及其通信方法”，包括车载智能感知节点，列车控制系统车载部分，车载数据中心，车地宽带通信系统，地面数据中心，主机厂和/或动车基地应用系统，物联网采集终端，宽带应用系统，一个或多个传感器，I/O接口设备，实现了列车系统的自检测，自诊断，自决策的功能，但是这种智能化系统，无法实现去全国所有列车的诊断和在线监测，所以整个系统还需要进一步的完善。
技术实现思路
：本专利技术基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统，在原来智能化系统的基础上进行了改进，实现了对全国列车的诊断和在线监测，通过人机交互装置直观的显示列车运行状态和设备的故障信息，使列车的智能检测系统更加完善。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统，包括在车载传感器，信号调理与滤波装置，中央处理系统，数据输入与输出接口装置，车辆段信息收集系统，全国列车检修系统，人机交互装置，所述的车载传感器包括加速度传感器，角速度传感器，温度传感器和位移传感器，将车载传感器采集到的信息输送给信号调理与滤波装置，经过处理的信号传输给中央处理系统，进行数据的分析和储存，通过数据输入与输出接口装置以无线通信系统传送给车辆段信息收集系统，经过车辆段信息收集系统的整理汇总，将所有列车走行部关键设备的信息传输给全国列车检修系统，并且显示在人机交互装置上。进一步，加速度传感器安装在转向架轴箱，齿轮箱，转向架前端构架，电机上，采集设备振动的加速度信息，温度传感器安装在转向架轴箱上，采集温度变化信息，位移传感器采集车体与转向架之间的位移信息，角速度传感器安装在转向架前端构架上，采集转向架倾覆角的信息。进一步，上述车载传感器可以配合使用，将采集到的信号进行数据处理，可以全方位的定位和检测列车走行部关键设备的故障信息。进一步，位移传感器和安装在转向架轴箱上的加速度传感器配合使用，将采集到的位移信息和加速度信息进行数据处理，可以检测出转向架的横向收敛能力。进一步，安装在转向架前端构架上的加速度传感器和角速度传感器，可以检测出外轮缘在钢轨上滚动的故障。进一步，安装在转向架前端构架和转向架轴箱上的加速度传感器，采集到的信息经过数据分析可以对轴减震器性能方面进行检测。进一步，中央处理系统对数据进行统一的编码，根据设备的位置，关键性，名称，测试内容，故障等级进行统一编码。进一步，无线通信系统包括GPRS无线通信，无线传感器网络，智能天线。进一步，车辆段信息收集系统通过移动3G网络或者互联网将数据报表传送给全国列车检修系统。进一步，车辆段信息收集系统和全国列车检修系统均可下达检修任务。综上内容，本专利技术所述的基于物联网的高速列车走行部故障诊断和远程监测系统，能够精确的定位并显示故障设备，对发生故障的设备进行预测报警，方便车辆维护人员及时快速维修，提高了列车的维护效率，降低列车运行风险，提高了安全性。并且该系统实现故障的远程监测，降低故障诊断成本，缩短故障诊断周期，为高速列车的安全运行奠定了良好稳定的基础。附图说明：图1是本专利技术基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统的流程示意框图。图2是本专利技术基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统的结构示意图。如图1和图2所示，转向架前端构架1，转向架轴箱2，齿轮箱3，转向架4，电机5，角速度传感器6，加速度传感器7，温度传感器8，位移传感器9，信号调理与滤波装置10，中央处理系统11，数据输入与输出接口装置12，车辆段信息收集系统13，全国列车检修系统14，人机交互装置15，无线通信系统17，移动3G网络或者互联网18，车载传感器19，车库20，在线监测与故障诊断设备21。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明。本专利技术基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统，包括感知层的多种车载传感器19，信号调理与滤波装置10，中央处理系统11，数据输入与输出接口装置12，传输层的车辆段信息收集系统13，应用层的全国列车检修系统14，人机交互装置15。传感器是将非电物理量转换成电信号的一种信号采集装置。多种车载传感器19包括加速度传感器7，角速度传感器6，温度传感器8和位移传感器9。加速度传感器7采集转向架前端构架1、转向架轴箱2、齿轮箱3、电机5的横向加速度信息，角速度传感器6采集转向架前端构架1上的信息，温度传感器8采集转向架轴箱2的温度信息，位移传感器9采集车体与转向架4的位移信息。温度传感器8安装在转向架轴箱2上，是对转向架轴箱2的温度的测量，将温度的变化转换成电信号，系统可以对电信号进行进一步的处理，分析，其中可以对转向架轴箱2的温度变化设定一限值，当温度超过这一限值时，与之连接的报警器报警。位移传感器9安装在车体与转向架4之间，以车体为基准点，该传感器与安装在转向架轴箱2上的加速度传感器7配合使用，可以检测出转向架横向振动的收敛能力，从转向架内在的方面检测转向架是否存在故障，最大程度上预防重大故障和重大事故的发生。加速度传感器7安装在转向架轴箱2上，对转向架轴箱2的振动进行检测，将振动信号转换成电信号，可以对信号进行小波，倒谱等数据分析，从而可以对转向架轴箱2做出早期的故障预警，并且可以对空气弹簧漏气性能方面进行故障诊断与在线监测。加速度传感器7安装在齿轮箱3上，对齿轮箱3的振动情况进行检测，对信号进行相应的数据分析，对齿轮进行故障诊断。加速度传感器7安装在电机5上，测试电机5振动的加速度信号，并且引出电机5的三相电流，通过结合电机5的加速度信号值和三相电流值的数据处理，计算，可以对电机5进行故障的诊断。加速度传感器7安装在转向架前端构架1上，结合转向架轴箱2上的加速度传感器7，通过算法可以进行轴减震器性能方面的故障诊断与在线监测。角速度传感器6安装在转向架前端构架1上，对角速度传感器6采集的信号进行积分计算，可以计算倾覆角度，当转向架倾覆角超出某一个限定值时，发出列车将要发生翻车的报警信号。安装在转向架轴箱2和转向架前端构架1的加速度传感器7，可以用于列车脱线的在线监测，当转向架振动信号的特征有较大的改变，振动信号的均方差值大幅度增强，则发出列车转向架脱线的报警。为了防止列车脱线误报警的情况，关于列车脱线的在线监测还可以采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统，包括车载传感器(19)，信号调理与滤波装置(10)，中央处理系统(11)，数据输入与输出接口装置(10)，车辆段信息收集系统(13)，全国列车检修系统(14)，人机交互装置(15)，其特征在于，所述的车载传感器(19)包括加速度传感器(7)，角速度传感器(6)，温度传感器(8)和位移传感器(9)，将车载传感器(19)采集到的信息输送给信号调理与滤波装置(10)，经过处理的信号传输给中央处理系统(11)，进行数据的分析和储存，通过数据输入与输出接口装置(12)以无线通信系统(17)传送给车辆段信息收集系统(13)，经过车辆段信息收集系统(13)的整理汇总，将所有列车走行部关键设备的信息传输给全国列车检修系统(14)，并且显示在人机交互装置(15)上；加速度传感器(7)分别安装在转向架轴箱(2)，齿轮箱(3)，转向架前端构架(1)，电机(5)上，采集设备振动的加速度信息，温度传感器(8)安装在转向架轴箱(2)上，采集温度变化信息，位移传感器(9)采集车体与转向架(4)之间的位移信息，角速度传感器(6)安装在转向架前端构架(1)上，采集转向架倾覆角的信息。...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统，包括车载传感器(19)，信号调理与滤波装置(10)，中央处理系统(11)，数据输入与输出接口装置(10)，车辆段信息收集系统(13)，全国列车检修系统(14)，人机交互装置(15)，其特征在于，所述的车载传感器(19)包括加速度传感器(7)，角速度传感器(6)，温度传感器(8)和位移传感器(9)，将车载传感器(19)采集到的信息输送给信号调理与滤波装置(10)，经过处理的信号传输给中央处理系统(11)，进行数据的分析和储存，通过数据输入与输出接口装置(12)以无线通信系统(17)传送给车辆段信息收集系统(13)，经过车辆段信息收集系统(13)的整理汇总，将所有列车走行部关键设备的信息传输给全国列车检修系统(14)，并且显示在人机交互装置(15)上；加速度传感器(7)分别安装在转向架轴箱(2)，齿轮箱(3)，转向架前端构架(1)，电机(5)上，采集设备振动的加速度信息，温度传感器(8)安装在转向架轴箱(2)上，采集温度变化信息，位移传感器(9)采集车体与转向架(4)之间的位移信息，角速度传感器(6)安装在转向架前端构架(1)上，采集转向架倾覆角的信息。2.根据权利要求1所述的基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统，其特征在于，上述车载传感器(19)可以配合使用，将采集到的信号进行数据处理，可以全方位的定位和检测列车走行部关键设备的故障信息。3.根据权利要求2所述的基于物联网的高速列车走...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁建英，王晗，贾利民，李世涛，刘光武，余进，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37