轴箱振动的轮径差检测系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于轴箱振动的轮径差检测系统和方法，该系统包括通信连接的加速度传感器、信号采集器，以及轮径差判别器；其中：加速度传感器布置在轨道车辆的轴箱上，用于采集轴箱的纵向振动信号和横向振动信号，并将纵向振动信号和横向振动信号发送给信号采集器；信号采集器用于根据纵向振动信号和横向振动信号，提取出轴箱的振动特征，并将轴箱的振动特征发送给轮径差判别器；轮径差判别器用于根据轴箱的振动特征，判别同一转向架上的轮对的轮径差类别。本发明专利技术中的系统，结构简单，可以方便地测量出轮径差，且整个测量系统受环境影响小，测量准确度高，适用于在线测试。

Measurement system and method of wheel diameter difference of axle box vibration

The invention provides a wheel diameter difference detection system and method based on axle box vibration, the system includes acceleration sensor, signal collector connected by communication, and wheel diameter difference discriminator; wherein, acceleration sensor is arranged on axle box of rail vehicle, used to collect longitudinal vibration signal and transverse vibration signal of axle box, and send longitudinal vibration signal and transverse vibration signal It is sent to the signal collector; the signal collector is used to extract the vibration characteristics of the axle box according to the longitudinal vibration signal and the transverse vibration signal, and send the vibration characteristics of the axle box to the wheel diameter difference discriminator; the wheel diameter difference discriminator is used to distinguish the wheel diameter difference category of the wheel set on the same bogie according to the vibration characteristics of the axle box. The system in the invention has simple structure, can easily measure the wheel diameter difference, and the whole measuring system is less affected by the environment, has high measuring accuracy, and is suitable for online testing.

【技术实现步骤摘要】
轴箱振动的轮径差检测系统和方法
本专利技术涉及测量
，具体地，涉及轨道车辆轴箱振动的轮径差检测系统和方法。
技术介绍
随着我国轨道交通事业的快速发展，车辆的运营速度不断提高，给人们的出行带来方便的同时，也给轨道车辆的安全维护带来了巨大的挑战。其中，轮对作为机车走行部的核心部件，轮轨接触的状态将直接影响车辆的动力学性能，故此轮对的运动状态平稳是保证列车运营安全的基本条件，也是对轮对直径进行定期检测的根本目的。由于车轮直径较大，难以用普通用具直接测量，因此车轮直径是车轮众多参数测量中较为难测的一个参数。目前，国内外一般采用机械式轮径尺来测量车轮直径。如公告号为CN208720953U的技术专利公布的“一种铁路货车车轮直径检测尺”，便是通过固定的卡尺来对车轮直径进行测量。这种测量方式存在测量仪器较为笨重、测量方法复杂、误差较大等缺陷，而且测量车轮的直径较大时需要多个人进行操作，使用上也不方便。而且这类装置只能在检修厂房中对数据进行采集，无法在运行时实时获取车轮的直径信息。因此，为了能够实时获取车轮的信息，国内外相关学者对如何能在运行时对车轮直径进行动态测量进行了大量的研究，对于车轮直径的动态测量，目前多采用基于光学测量技术，使用激光位移传感器进行数据的采集并分析计算。相关公告号如CN103693073A、CN105835901A、CN105946898A、CN104482870A等。其中公告号为CN103693073A的专利技术专利公布的“一种非接触式车轮直径动态测量装置及其测量方法”，采用安装在钢轨一侧的激光位移传感器与涡流传感器进行车轮信息的采集。该装置需要激光位移传感器准确照射在车轮踏面滚动圆上，所以，要严格保证传感器安装在正确的位置上，对现场安装提出了较高要求。公告号为CN107415985A的专利技术专利公布的“列车车轮直径检测方法”，采用若干成像模块(包括工业相机、多线激光以及车轮定位传感器)来对车轮进行信息采集。虽然降低了安装要求，不需要对车轮精确定位，也提高了精度。但是所需传感器数目较多，经济性较差。而且激光与图像测量的方式虽可以实现较低精度的动态检测轮径差，但车辆的速度不能高于30km/h，难以在车辆高速运行的过程中实时检测轮径差。以上这些测量技术存在精度低、误报率高、测量环境要求高等问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种轴箱振动的轮径差检测系统和方法。第一方面，本专利技术提供一种基于轴箱振动的轮径差检测系统，包括：通信连接的加速度传感器、信号采集器，以及轮径差判别器；其中：所述加速度传感器布置在轨道车辆的轴箱上，用于采集轴箱的纵向振动信号和横向振动信号，并将所述纵向振动信号和横向振动信号发送给所述信号采集器；所述信号采集器用于根据所述纵向振动信号和横向振动信号，提取出轴箱的振动特征，并将所述轴箱的振动特征发送给所述轮径差判别器；所述轮径差判别器用于根据所述轴箱的振动特征，判别同一转向架上的轮对的轮径差类别。可选地，所述纵向振动信号包括左侧轴箱的纵向振动加速度、右侧轴箱的纵向振动加速度；所述横向振动信号包括任一侧轴箱的横向振动加速度。可选地，所述轴箱的振动特征包括：同一转向架上四个轴箱的纵向振动冲击特征和横向振动冲击特征；所述纵向振动冲击特征包括冲击幅值和冲击频次；所述横向振动冲击特征包括冲击幅值、冲击方向、冲击频次。可选地，同一转向架上的轮对的轮径差类别包括：同向轮径差、反向轮径差、单轮对轮径差；其中：同向轮径差是指同一转向架前后轮对轮径差方向相同；反向轮径差是指同一转向架前后轮对轮径差方向相反；单轮对轮径差是指仅有前轮对出现轮径差，或者仅有后轮对出现轮径差。可选地，所述轮径差判别器用于将同一转向架上四个轴箱的纵向振动冲击特征和横向振动冲击特征，与标准工况下对应轴箱的纵向振动冲击特征和横向振动冲击特征进行比对，得到轮对的轮径差的程度和方向；并基于轮对的轮径差的程度和方向，确定同一转向架上的轮对的轮径差类别。第二方面，本专利技术提供一种基于轴箱振动的轮径差检测方法，应用在第一方面中任一项所述的基于轴箱振动的轮径差检测系统中，所述方法包括：采集轴箱的纵向振动信号和横向振动信号；根据所述纵向振动信号和横向振动信号，提取出轴箱的振动特征；根据所述轴箱的振动特征，判别同一转向架上的轮对的轮径差类别。可选地，所述纵向振动信号包括左侧轴箱的纵向振动加速度、右侧轴箱的纵向振动加速度；所述横向振动信号包括任一侧轴箱的横向振动加速度。可选地，所述轴箱的振动特征包括：同一转向架上四个轴箱的纵向振动冲击特征和横向振动冲击特征；所述纵向振动冲击特征包括冲击幅值和冲击频次；所述横向振动冲击特征包括冲击幅值、冲击方向、冲击频次。可选地，同一转向架上的轮对的轮径差类别包括：同向轮径差、反向轮径差、单轮对轮径差；其中：同向轮径差是指同一转向架前后轮对轮径差方向相同；反向轮径差是指同一转向架前后轮对轮径差方向相反；单轮对轮径差是指仅有前轮对出现轮径差，或者仅有后轮对出现轮径差。可选地，根据所述轴箱的振动特征，判别同一转向架上的轮对的轮径差类别，包括：将同一转向架上四个轴箱的纵向振动冲击特征和横向振动冲击特征，与标准工况下对应轴箱的纵向振动冲击特征和横向振动冲击特征进行比对，得到轮对的轮径差的程度和方向；基于轮对的轮径差的程度和方向，确定同一转向架上的轮对的轮径差类别。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的轴箱振动的轮径差检测系统和方法，整体结构简单，可以方便地测量出轮径差，且整个测量系统受环境影响小，测量准确度高，适用于在线测试。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术中加速度传感器的安装结构示意图；图2为总体轮径差逻辑框图；图3为同转向架轮径差判定逻辑框图；图4为基于纵向振动对同轴轮径差判定的逻辑框图；图5为基于横向振动对同轴轮径差判定的逻辑框图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供的轴箱振动的轮径差检测系统，包括通信连接的加速度传感器、信号采集器，以及轮径差判别器；其中：加速度传感器布置在轨道车辆的轴箱上，用于采集轴箱的纵向振动信号和横向振动信号，并将纵向振动信号和横向振动信号发送给信号采集器；信号采集器用于根据纵向振动信号和横向振动信号，提取出轴箱的振动特征，并将轴箱的振动特征发送给轮径差判别器；轮径差判别器用于根据轴箱的振动特征，判别同一转向架上的轮对的轮径差类别。需要说明的是，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于轴箱振动的轮径差检测系统，其特征在于，包括：通信连接的加速度传感器、信号采集器，以及轮径差判别器；其中：/n所述加速度传感器布置在轨道车辆的轴箱上，用于采集轴箱的纵向振动信号和横向振动信号，并将所述纵向振动信号和横向振动信号发送给所述信号采集器；/n所述信号采集器用于根据所述纵向振动信号和横向振动信号，提取出轴箱的振动特征，并将所述轴箱的振动特征发送给所述轮径差判别器；/n所述轮径差判别器用于根据所述轴箱的振动特征，判别同一转向架上的轮对的轮径差类别。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于轴箱振动的轮径差检测系统，其特征在于，包括：通信连接的加速度传感器、信号采集器，以及轮径差判别器；其中：
所述加速度传感器布置在轨道车辆的轴箱上，用于采集轴箱的纵向振动信号和横向振动信号，并将所述纵向振动信号和横向振动信号发送给所述信号采集器；
所述信号采集器用于根据所述纵向振动信号和横向振动信号，提取出轴箱的振动特征，并将所述轴箱的振动特征发送给所述轮径差判别器；
所述轮径差判别器用于根据所述轴箱的振动特征，判别同一转向架上的轮对的轮径差类别。


2.根据权利要求1所述的基于轴箱振动的轮径差检测系统，其特征在于，所述纵向振动信号包括左侧轴箱的纵向振动加速度、右侧轴箱的纵向振动加速度；所述横向振动信号包括任一侧轴箱的横向振动加速度。


3.根据权利要求1所述的基于轴箱振动的轮径差检测系统，其特征在于，所述轴箱的振动特征包括：同一转向架上四个轴箱的纵向振动冲击特征和横向振动冲击特征；所述纵向振动冲击特征包括冲击幅值和冲击频次；所述横向振动冲击特征包括冲击幅值、冲击方向、冲击频次。


4.根据权利要求1所述的基于轴箱振动的轮径差检测系统，其特征在于，同一转向架上的轮对的轮径差类别包括：同向轮径差、反向轮径差、单轮对轮径差；其中：
同向轮径差是指同一转向架前后轮对轮径差方向相同；
反向轮径差是指同一转向架前后轮对轮径差方向相反；
单轮对轮径差是指仅有前轮对出现轮径差，或者仅有后轮对出现轮径差。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于轴箱振动的轮径差检测系统，其特征在于，所述轮径差判别器用于将同一转向架上四个轴箱的纵向振动冲击特征和横向振动冲击特征，与标准工况下对应轴箱的纵向振动冲击特征和横向振动冲击特征进行比对，得到轮对的轮径差的程度和方向；并基于轮对的轮径差的程度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：许磊，孙效杰，许聪，程道来，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31