基于工业以太网的动车组失稳检测系统技术方案

一种基于工业以太网的动车组失稳检测系统，包括：多个失稳检测装置、多个车厢级网络传输模块及一列车级网络；失稳检测装置包括：失稳检测传感器，数据采集卡及控制板卡；失稳检测传感器设置于横向转向架上，用于实时采集列车的横向振动信号，并将其转化为电信号；数据采集卡连接失稳检测传感器，接收电信号，并对电信号进行前值滤波及模数转换，输出加速度数字信号至控制板卡；控制板卡接收加速度数字信号，输出包含报警指令的诊断结果；车厢级网络传输模块连接对应的控制板卡，用于将对应的控制板卡生成的诊断结果通过交换机/路由器传输至列车级网络；列车级网络将诊断结果传输至列车控制端。本实用新型专利技术基于以太网通信实现了动车组失稳检测。

【技术实现步骤摘要】
基于工业以太网的动车组失稳检测系统
本技术是关于轨道交通列车车辆安全检测技术，特别是关于一种基于工业以太网的动车组失稳检测系统。
技术介绍
高速列车运行过程中，随着列车速度的提高，列车所处的动态环境变化非常迅速，轮轨间动力作用不断加剧，同时线路不平顺产生的激扰或者列车本身固有部件的故障，会导致列车横向稳定性异常，如不能及时发现，就会造成列车横向失稳，危及行车安全。高速动车组转向架监测技术在安全监测中是近年来不断引起重视的一个领域，我国近年来提出的动车组安全监测标准，明确提出要进行高速转向架横向失稳的状态监测。众所周知，引起转向架横向失稳的第一要素是轮对踏面锥度，其他要素包括例如转臂定位节点的刚度，抗蛇行减振器的性能等。而这些要素都会随着各种运用工况、运用里程的增加，使磨耗加剧，性能下降。因而通过监测横向稳定性亦可实现转向架的状态维修。我国早在十几年前就开始对客车转向架失稳检测技术进行研究，在这方面积累了丰富的经验。针对高速动车组的转向架失稳检测技术的研究刚刚起步，需要根据高速动车组运行速度高、轨道平顺度、运用工况、转向架结构等特点，研究适用于高速动车组转向架的失稳检测技术。近年来，随着动车组控制实时性要求越来越高，健康管理和全方位、多维度故障诊断及维修要求的提升，以及各种新的服务不断出现，诸如视频传输、远程诊断、旅客信息服务等,使得列车通信的信息传输量大大增加。既有TCN网络在传输业务多样化、带宽及传输速率、成本和兼容性等方面已不能适应动车组发展新需要，暴露通用性差、通信速率较低的瓶颈。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种基于工业以太网的动车组失稳检测系统，以基于以太网通信技术实现动车组失稳检测，解决既有TCN网络在传输业务多样化、带宽及传输速率、成本和兼容性等方面的不足。为了实现上述目的，本技术实施例提供了一种基于工业以太网的动车组失稳检测系统，包括：多个失稳检测装置、多个车厢级网络传输模块及一列车级网络；每一失稳检测装置对应连接至一个车厢级网络传输模块；所述失稳检测装置包括：失稳检测传感器，数据采集卡及控制板卡；所述失稳检测传感器设置于车厢内的横向转向架上，用于实时采集列车的横向振动信号，并将其转化为电信号；所述数据采集卡连接所述失稳检测传感器，接收所述电信号，并对所述电信号进行前值滤波及模数转换，输出加速度数字信号至所述控制板卡；所述控制板卡接收所述加速度数字信号，输出包含报警指令的诊断结果；所述车厢级网络传输模块连接对应的控制板卡，用于将对应的控制板卡生成的诊断结果通过交换机/路由器传输至所述列车级网络；所述列车级网络将所述诊断结果传输至列车控制端。一实施例中，每一失稳检测装置中失稳检测传感器至少包括两个横向加速度传感器，分别设置在车厢的一、二端转向架上，两个横向加速度传感器呈对角线分布。一实施例中，所述车厢级网络传输模块包括：车厢级以太网及I/O模块；所述车厢级以太网通过I/O模块连接所述控制板卡及交换机/路由器；所述车厢级以太网通过所述列车级网络获取列车基本信息、运行信息及安全信息。一实施例中，所述失稳检测传感器包括：传感器外壳、检测电路板、电缆、宝塔接头、橡胶塞、锁紧螺母、加速度计、调理电路、电压输出变换电路及所述连接器；所述传感器外壳上设有一具有螺纹的连接孔，并且所述传感器外壳的内部设有第一台阶部，所述检测电路板与所述第一台阶部固定连接；所述加速度计、调理电路及电压输出变换电路设置在所述检测电路板上；所述电缆穿过所述宝塔接头、橡胶塞的通孔、锁紧螺母及连接孔，一端焊接在所述检测电路板上，另一端连接所述连接器，所述连接器连接至数据采集卡；所述宝塔接头的尾部具有内螺纹孔及外螺纹，所述橡胶塞置于所述内螺纹孔中，所述锁紧螺母的螺纹与所述内螺纹孔连接以夹紧所述橡胶塞；所述的外螺纹与所述的连接孔的螺纹连接。利用本技术，可以基于以太网通信技术实现动车组失稳检测，解决既有TCN网络在传输业务多样化、带宽及传输速率、成本和兼容性等方面的不足，使得动车组网络通信通用性更强，集成性更强，传输速率更高。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例的失稳检测装置的结果示意图；图2为本技术实施例的失稳检测传感器的安装位置示意图；图3为本技术实施例的失稳加速度传感器的结构示意图；图4为本技术实施例的失稳加速度传感器的整体结构示意图；图5为本技术实施例的失稳检测传感器的宝塔接头示意图；图6为本技术实施例的失稳检测传感器的工作原理图；图7为本技术实施例动车组以太网分层结构图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。以太网是当前应用最为广泛的局域网通信技术，具有通用性强，集成性强，传输速率高的特点。在列车网络中可以实现在不同组网之问的互用和兼容。随着各种新型大数据应用需求的提出，以及未来的高速列车网络对高带宽的要求，既有的这些总线网络拓扑单一、消息传播速率低、组网灵活性差、吞吐能力有限，以太网技术在解决传统列车网络技术面临的这些缺陷和不足上展现了其网络性能上的巨大优势。它不仅能够完成列车通信网络中的高层应用功能，也能够连接底层车载控制设备，建立集列车控制功能与乘客信息服务功能为一体的新型宽带网络，实现地铁列车多业务网络融合，这是列车网络必然的发展趋势。基于此，本技术实施例提供了一种基于工业以太网的动车组失稳检测系统，包括：多个失稳检测装置、多个车厢级网络传输模块及一列车级网络。每一失稳检测装置对应连接至一个车厢级网络传输模块。如图1所示，失稳检测装置包括：失稳检测传感器(简称传感器)，数据采集卡及控制板卡。作为整个失稳检测装置的最前端，失稳检测传感器设置于车厢内的横向转向架上，用于实时采集列车的横向振动信号，并将其转化为电信号。一实施例中，每一失稳检测装置中失稳检测传感器至少包括两个横向加速度传感器，分别设置在车厢的一、二端转向架上，如图2所示的横向加速度传感器1及横向加速度传感器2，两个横向加速度传感器呈对角线分布。图2所示的失稳检测装置中还可以包括其他传感器，如图中黑点所示。如图1所示，数据采集卡连接失稳检测传感器，接收所述电信号，并对所述电信号进行前值滤波及模数转换(数据采集卡将滤波后的电信号发送至A/D转换器进行模数转换)，输出加速度数字信号至所述控制板卡。控制板卡连接至数据采集卡，接收失稳检测传感器输出的加速度数字信号，将加速度数字信号中的加速度值与预设的失稳报警限值进行比较，如果是，输出报警指令。一实施例中，控制板卡还对失稳检测装置的各功能模块进行实时自检。自检结果及报警指令均属于失稳检测的诊断结果。本技术实施例的动车组失稳检测系统还包括报警单元，用于根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于工业以太网的动车组失稳检测系统，其特征在于，包括：多个失稳检测装置、多个车厢级网络传输模块及一列车级网络；每一失稳检测装置对应连接至一个车厢级网络传输模块；所述失稳检测装置包括：失稳检测传感器，数据采集卡及控制板卡；所述失稳检测传感器设置于车厢内的横向转向架上，用于实时采集列车的横向振动信号，并将其转化为电信号；所述数据采集卡连接所述失稳检测传感器，接收所述电信号，并对所述电信号进行前值滤波及模数转换，输出加速度数字信号至所述控制板卡；所述控制板卡接收所述加速度数字信号，输出包含报警指令的诊断结果；所述车厢级网络传输模块连接对应的控制板卡，用于将对应的控制板卡生成的诊断结果通过交换机/路由器传输至所述列车级网络；所述列车级网络将所述诊断结果传输至列车控制端。

【技术特征摘要】
1.一种基于工业以太网的动车组失稳检测系统，其特征在于，包括：多个失稳检测装置、多个车厢级网络传输模块及一列车级网络；每一失稳检测装置对应连接至一个车厢级网络传输模块；所述失稳检测装置包括：失稳检测传感器，数据采集卡及控制板卡；所述失稳检测传感器设置于车厢内的横向转向架上，用于实时采集列车的横向振动信号，并将其转化为电信号；所述数据采集卡连接所述失稳检测传感器，接收所述电信号，并对所述电信号进行前值滤波及模数转换，输出加速度数字信号至所述控制板卡；所述控制板卡接收所述加速度数字信号，输出包含报警指令的诊断结果；所述车厢级网络传输模块连接对应的控制板卡，用于将对应的控制板卡生成的诊断结果通过交换机/路由器传输至所述列车级网络；所述列车级网络将所述诊断结果传输至列车控制端。2.根据权利要求1所述的动车组失稳检测系统，其特征在于，每一失稳检测装置中失稳检测传感器至少包括两个横向加速度传感器，分别设置在车厢的一、二端转向架上，两个横向加速度传感器呈对角线分布。3.根据权利要求1所述的动...

【专利技术属性】
技术研发人员：延九磊，张瑞芳，刘峰，刘志杰，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院，北京纵横机电技术开发公司，中国铁道科学研究院机车车辆研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11