一种轨道交通钩缓冲器的状态监测方法与系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种轨道交通钩缓冲器的状态监测方法与系统。该系统包括车钩和缓冲器，至少安装一个加速度传感器或应变传感器。所述加速度传感器用于测量缓冲器的加速或减速。所述应变传感器用于测量施加在车钩上的应力。利用算法对采集到的加速或减速或应力数据进行分析，以确定缓冲器的状态。

A State Monitoring Method and System for Coupler and Buffer in Rail Transit

The embodiment of the invention discloses a condition monitoring method and system for rail transit hook buffer. The system includes coupler and buffer, and at least one acceleration sensor or strain sensor is installed. The acceleration sensor is used to measure the acceleration or deceleration of the buffer. The strain sensor is used to measure the stress applied on the coupler. The data of acceleration or deceleration or stress are analyzed by the algorithm to determine the state of the buffer.

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通钩缓冲器的状态监测方法与系统
本专利技术涉及轨道交通车钩缓冲器，具体涉及轨道交通车钩缓冲器的状态监测。
技术介绍
典型的轨道交通车厢，是通过车钩相互连接的。如图1.1和图1.2所示的101和102，车厢101有车钩103和107,车厢102有车钩104和108。在图1.2中，两节车厢由车钩103和车钩104连接在一起。为了吸收冲击，通常在车钩和车厢之间放置一个缓冲器或缓冲垫，起到缓冲的作用。如安装在车厢101上的缓冲器105和109，以及安装在车厢102上的缓冲器106和110，是为减少列车在加速和刹车等过程中的纵向冲击而设计的。缓冲器可以是液压缓冲装置、弹簧装置、弹性缓冲装置或其他减震装置。图2.1显示了一个示例性的钩缓系统200，它包括车钩201和缓冲器202。车钩201和缓冲器202采用机械结构连接(图中未示)。缓冲器202包含一个液压缓冲装置。当液压缓冲装置受到右侧压力时，如制动过程中，车钩201可对缓冲器的杆203向左侧施压。杆203接着将流体204压入气缸内，向前推进D距离，如图2.2所示。距离D表示缓冲器的位置变化，可以称为缓冲器行程长度或行程距离。向左推动杆203的力越大，杆203运动的距离越长，D的值越大。当缓冲结构出现金属疲劳或缺陷时，缓冲器会发生失效。例如，液压缓冲器容易发生泄漏，会引起其性能的显著降低；弹簧装置或弹性体缓冲装置可能存在疲劳或缺陷问题。缓冲器的损坏或失效会对货物和轨道车辆造成损坏，因为缓冲器会使纵向力不通过阻尼传递到轨道车辆。因此，轨道车辆的缓冲器在铁路运输中发挥着重要作用，特别是对于高负荷货车和高速列车。保持缓冲器处于良好的状态至关重要。由于缓冲器通常安装在钩缓系统车钩箱的内部，从车钩箱中取出缓冲器既费时又费力，因此在定期维护期间，对缓冲器的直接检查并不是例行的。目前的维修方法主要采用目视检查。由于目视检查是通过观察车钩的外部来进行的，所以在问题变得严重之前很难发现缓冲器的异常。因此，很难及早找到有问题的缓冲器，以防止任何事故的发生。例如，当液压缓冲系统发生大的泄漏或缓冲器偏离其中间位置较远时才发现，这时有缺陷的缓冲器可能已经造成破坏。因此，及早发现有缺陷的缓冲器置，对避免影响货物和车辆的安全是十分重要的。所以需要一种新方法在不需要将缓冲器从钩缓系统中取出来就能监测缓冲器的状态。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种监测轨道交通钩缓系统缓冲器状态的方法，以解决现有技术中由于检查缓冲器需要从车钩箱内取出而导致的费时费力以及缺陷难以发现的问题。本专利技术公开了一种监测轨道交通钩缓系统缓冲器状态的方法。钩缓系统包括缓冲器和车钩。至少安装一个传感器来测量钩缓系统的加速或减速。或者，至少安装一个传感器来测量施加在缓冲器上的应力。通过对收集到的有关加速/减速或应力的数据进行分析，确定缓冲器的状态。监测过程可以在列车运行时实时进行。在一个实施例中，安装一个加速度传感器来测量钩缓系统的加速或减速，测量数据用于监测缓冲器的状态。在另一个实施例中，安装一个应变片或力传感器/负载传感器测量施加在缓冲器上的应力，测量数据用于监测缓冲器的状态。在另一个实施例中，安装多个加速度传感器或多个应变片/应力传感器/负载传感器测量钩缓系统的加速/减速或施加在缓冲器上的应力，测量数据用于监测缓冲器的状态。在另一个实施例中，当缓冲器处于正常状态时，收集有关加速/减速或应力的数据。利用这些数据构造基准数据，作为检测缓冲器性能及状态的参考。在另一个实施例中，安装了额外的传感器，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、速度传感器和方向传感器，以测量环境条件并更详细地检测缓冲器的状态。因此，需要获取更多的数据，并用于创建更全面的基准数据。在另一个实施例中，安装一个加速度传感器来测量钩缓系统的加速或减速，安装一个应变片或力传感器/负载传感器测量施加在缓冲器上的应力，安装一个位移传感器测量缓冲器的位置变化，测量数据用于监测缓冲器的状态。在另一个实施例中，机器学习算法用于处理关于加速度、应力和位置变化的数据。采用机器学习算法构造基准数据，检测缓冲器的性能及其状态。在另一个实施例中，人工神经网络用于处理关于加减速、应力和位置变化的数据。利用人工神经网络构造基准数据，确定阈值，检测缓冲器的性能及其状态。本专利技术的优点在于既可以用于在线监测，也可以用于离线检测，既可以在运行中连续监测，也可以在停运时进行检测。因此，可以在早期发现有缺陷的缓冲器，以避免损坏车辆或货物。附图说明本文主题，即本专利，将在规格总结中进行特别说明，并在权利要求中明确要求。通过结合图纸，以下详细说明能够清楚呈现本专利技术的前述内容及其他优点特征。此外，参考编号的最左边数字代表首次出现参考编号的附图。图1.1和图1.2为基于现有技术的轨道交通车厢的侧面图；图2.1和2.2为基于现有技术的包含车钩和缓冲器的钩缓系统的剖面图；图3为根据本专利技术的一个实施例，包含车钩和缓冲器的钩缓系统的截面视图；图4为根据本专利技术的一个实施例，包含车钩和缓冲器的钩缓系统的截面视图；图5为根据本专利技术的一个实施例，包含车钩和缓冲器的钩缓系统的截面视图；图6为根据本专利技术的一个实施例，包含车钩和缓冲器的钩缓系统的截面视图；图7为根据本专利技术的一个实施例，包含车钩和缓冲器的钩缓系统的截面视图；图8为根据本专利技术的一个实施例，监视系统的数据收集和处理单元的示例框图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。图3展示了根据本专利技术的一个实施例的钩缓系统300横断面视图。钩缓系统300包括车钩301和缓冲器302。钩缓系统300的结构类似于图2.1和图2.2所示。本专利技术的区别在于，在钩缓系统300上，安装了加速度传感器305。加速度传感器305可以是一轴、二轴或三轴，测量钩缓系统300在一个、两个或三个方向上的加速或减度。加速度传感器305可以集成为钩缓系统300的一部分。或者，钩缓系统300只包括一个缓冲器，加速度传感器安装在缓冲器，直接测量其加速或减速。回头看图3中的实施例，缓冲器302通过做一定的位移来抑制冲击力，例如移动杆303并让它移动一段距离。303杆的运动吸收了列车在拉、推、停时的冲击。当缓冲器正常工作时，施加在缓冲器上的应力引起缓冲器的位移，例如，引起杆303的一定行程。当钩缓系统处于正常状态时，可以通过测量和计算收集数据，创建一组基准数据。作为基准数据的加速或减速数据显示了某些模式。如果缓冲器结构存在缺陷，则作为基准数据的加速或减速数据与基准数据呈现不同的模式。例如，当缓冲器302泄漏流体304时，加速或减速数据会与基准数据不同，杆303的行程会更长，连接到缓冲器302的火车车厢可能会受到更严重的冲击，进而会损坏货物和车厢。通过对钩缓系统(或缓冲器本身)的加速或减速数据的分析，将测量数据与基准数据进行比较，可以检测出有缺陷的缓冲器。此外，可以定义阈值。如果测量数据与基准数据之间的差值低于相应的阈值，则可以认为缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测轨道交通钩缓系统缓冲器状态的方法，包括:从以下传感器中的至少一种·安装在钩缓系统上的用于检测钩缓系统的加速和减速的加速度传感器；·安装在钩缓系统上的用于检测施加在缓冲器上的应力的应变传感器；获取传感器数据；和对传感器数据进行处理，确定轨道车辆缓冲器的状态。

【技术特征摘要】
2017.12.08 US 62/596,683;2018.12.06 US 16/211,2321.一种监测轨道交通钩缓系统缓冲器状态的方法，包括:从以下传感器中的至少一种·安装在钩缓系统上的用于检测钩缓系统的加速和减速的加速度传感器；·安装在钩缓系统上的用于检测施加在缓冲器上的应力的应变传感器；获取传感器数据；和对传感器数据进行处理，确定轨道车辆缓冲器的状态。2.权利要求1所述的方法，还包括在缓冲器处于正常状态时，根据测量结果构造一组基准数据。3.权利要求2所述的方法，其中传感器数据包括加速或减速数据，所述处理步骤包括将加速或减速数据与基准数据集进行比较，以确定轨道车辆缓冲器状态是否正常。4.权利要求2所述的方法，其中传感器数据包括应变数据，所述处理步骤包括将应变数据与基准数据集进行比较，以确定轨道车辆缓冲器状态是否正常。5.权利要求1所述的方法，其中加速度传感器和应变传感器中的至少一个集成为钩缓系统的一部分。6.权利要求1所述的方法，其中处理步骤使用机器学习方法分析传感器数据。7.权利要求1所述的方法，其中处理步骤采用神经网络模型对传感器数据进行分析。8.权利要求1所述的方法，还包括使用温度数据、湿度数据、高度数据、速度数据、倾角数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昶，刘磊，
申请(专利权)人：嘉兴博感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33