一种检测列车风机故障的轨边声学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种检测列车风机故障的轨边声学系统,包括用于信号采集的轨边信号采集系统、用于对轨边信号采集系统进行控制的现场控制中心；所述轨边信号采集系统包括声学采集单元、计轴测速定位单元、影像采集单元、列车信息采集单元；所述现场控制中心包括供电单元、网络通信单元、列车信息分析单元、采集信息分析单元。通过声学诊断的方式，在动车组通过检测区域时，自动检测车体两侧(车下)风机如列车空调风机、换气装置风机、牵引冷却风机、牵引变压器风机、牵引变流器风机等是否出现异音异响，并分析出现异响风机的具体位置。

A trackside acoustic system for detecting the fault of train fan

【技术实现步骤摘要】
一种检测列车风机故障的轨边声学系统
本专利技术涉及一种自动检测车体两侧(车下)风机如列车空调风机、换气装置风机、牵引冷却风机、牵引变压器风机、牵引变流器风机等是否出现异音异响类故障的装置。
技术介绍
中国高铁发展迅速，动车车辆已拥有相当的保有量，人们已不仅仅要求享受动车组列车带来的安全快捷，更对出行工具的安静舒适度提出了更高的要求。有别于普通铁路客车，动车组为分散动力，电力驱动系统分布于各节车厢，包括数量众多的牵引电机、牵引变压器、牵引变流器，由于存在运行热量，依赖大量牵引类冷却风机降温，风机的故障会导致冷却对象高温报警，列车自动限速运行。包括冷却风机在内，列车的存在空调风机，用于车内通风换气，有些风机故障造成巨大噪音，严重影响乘坐舒适度；更有一些风机轴承卡滞，润滑油燃烧产生的烟雾进入车厢引起乘客恐慌。目前，这些动车组风机的机械故障主要依靠人工侦听，如随车机械师在列车行驶过程中的侦听和接车员在动车组列车入库时通过眼看耳听来实现检测。该方法操作简单但极度依赖个人经验，无明确的量化的检修工艺，不能进行有效传递，易导致误检、漏检。本专利是针对铁路列车的动车组风机故障自动诊断系统，尚属首次提出，因此主要解决了在铁路安全检测自动化检测、数字化处理和记录、数据可追踪的整体要求方面，人工检测方法所不能实现的功能。既有的风机检测或监测专利实现了将检测组件安装于风机本体的检测方案，而铁路列车风机的风机种类和数量多，车体本身布线和安装位置十分有限，大量车载监控组件安装带来极高成本，后期若检测装置出现问题，维护也较困难。库内移动式检测方案，每次只能针对一组列车，需要人工介入，对于进场不进库的列车，其检测存在不能覆盖所有入库列车的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种检测列车风机故障的轨边声学系统,通过声学诊断的方式，在动车组通过检测区域时，自动检测车体两侧(车下)风机如列车空调风机、换气装置风机、牵引冷却风机、牵引变压器风机、牵引变流器风机等是否出现异音异响，并分析出现异响风机的具体位置。为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种检测列车风机故障的轨边声学系统,包括用于信号采集的轨边信号采集系统、用于对轨边信号采集系统进行控制的现场控制中心；所述轨边信号采集系统包括声学采集单元、计轴测速定位单元、影像采集单元、列车信息采集单元；所述现场控制中心包括供电单元、网络通信单元、列车信息分析单元、采集信息分析单元。作为一种改进，所述声学采集单元包括对称设置在铁轨两侧的主声学机柜与副声学机柜；所述主声学机柜内安装有麦克风、模数转换设备、轨边环境信息采集模块以及轨边系统控制单元；所述副声学机柜内设置有副麦克风，所述副麦克风与主声学机柜内的模数转换设备相连。作为一种改进，所述麦克风的收音膜片，位于主声学机柜声学腔体的抛物面焦点；所述副麦克风的收音膜片位于副声学机柜声学腔体的抛物面焦点。用于增强麦克风集音信噪比，约束集音区域提高声音采集指向性，对非正对腔体的声源起到屏蔽作用。所谓抛物面焦点,即与雷达天线类似，当收集声音的器件(这里就是麦克风收音膜片)位于抛物面的焦点时，凡是能够平行于法线的声音传播过来后，都可以经抛物面反射至焦点处，从而让麦克风收集到更多的有用信号，而对于非平行于法线传播而来的声音信号，将不会汇聚到抛物面焦点，即不会被麦克风采集，从而极大削弱抛物面腔体口径以外声音的传入，减少杂散信号的干扰。作为一种改进，所述主声学机柜和副声学机柜均设置有与轨边系统控制单元连接的机柜门，机柜门能够在系统开启采集时自动打开，并在结束采集后自动关闭，使麦克风处于受保护状态。作为一种改进，所述列车信息采集单元包括设置在轨道旁的图像车号识别相机以及设置在轨道下方的电子标签读出器天线。作为一种改进，所述计轴测速定位单元包括沿轨道延伸方向依次布置的若干车轮传感器；最前一个车轮传感器之前及最后一个车轮传感器之后均设置有唤醒传感器。作为一种改进，所述影像采集单元包括对称设置在轨道两侧的具备夜视功能的高速相机。在白天和黑夜采集风机区域车体外貌，供人工辅助判断是否存在由车体局部变形导致的风机与车体擦挂异音。作为一种改进，所述列车信息分析单元包括与图像车号识别相机相连的图像车号主机以及与电子标签读出器天线连接的电子标签识别器主机。作为一种改进，所述采集信息分析单元包括检测系统主机，所述检测系统主机与声学采集单元、计轴测速定位单元以及影像采集单元连接。当列车经过检测区的速度过快，车轮定位传感器数量成对增加，以提高测速精度。作为一种改进，还包括一个远程控制中心，所述远程控制中心与现场控制中心连接。作为一种改进，所述远程控制中心还包括用于呈现检测结果的复视终端。本专利技术的有益之处在于：(1)针对既有的动车组列车检测现状，本专利技术的高速声学采集设备布置在轨道两侧，采集动车低速入库时车下设备舱风机位置的声音。使用声音采集模块取代人耳的听音过程，采用影像采集模块取代检修人员眼看的环节，实现了对风机异常数据的数字化标准化、可存储和可追溯的改进目标。(2)所述的麦克风的收音膜片，位于主声学机柜声学腔体的抛物面焦点；用于增强麦克风集音信噪比，约束集音区域提高声音采集指向性，对非正对腔体的声源起到屏蔽作用。(3)特有的异音定位原理，在预填风机位置信息后，能够将故障声音与发音风机自动匹配，真正实现无人干预、自动检测、自动报警的目标。(3)特有的异音定位原理，本专利技术所描述的风机异音检测系统，可以使检测对象从风机设备拓展为其他车上设备，包括失圆轮对、异常运转的轴箱轴承、异常运行的转向架电机及齿轮箱等设备舱内可发生异音的其他设备等，这一过程简单迅速，易于迁移。(4)本专利技术专利设计安装于入库线咽喉轨道两边，区别与同类列车部件故障诊断系统的车载式、手持式及库内移动式思路，本检测系统能够覆盖所有入库列车，检测效率高，且不需要改造既有列车结构，易于安装和维护。附图说明图1为本专利技术中轨边信号采集系统的结构示意图。图2为主声学机柜的结构示意图。图3为副声学机柜的结构示意图。图4为现场控制中心的结构示意图。图5为远程控制中心的结构示意图。图6为系统工作流程图。图中标记：101为主声学机柜，102为副声学机柜，103为主影像采集单元，104为副影像采集单元，105为唤醒传感器I、106-111为车轮传感器、112为唤醒传感器II、113为图像车号识别相机，114为电子标签读出器天线。201为机柜门、202为模数转换设备、203为轨边系统控制单元、204为供电设备、205为交换机、206为轨边环境信息采集模块、207为麦克风、301机柜门、302副麦克风。401为供电单元、402为防雷单元、403为UPS(不间断电源)、404为网络通信单元、405为图像车号主机、406为电子标签识别器主机、407为检测系统主机、408为复视终端。501为显示设备、502为控制主机、503为声音播放设备、5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测列车风机故障的轨边声学系统,其特征在于:包括用于信号采集的轨边信号采集系统、用于对轨边信号采集系统进行控制的现场控制中心；/n所述轨边信号采集系统包括列车信息采集单元、声学采集单元、影像采集单元、计轴测速定位单元；/n所述现场控制中心包括供电单元、网络通信单元、列车信息分析单元、采集信息分析单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种检测列车风机故障的轨边声学系统,其特征在于:包括用于信号采集的轨边信号采集系统、用于对轨边信号采集系统进行控制的现场控制中心；
所述轨边信号采集系统包括列车信息采集单元、声学采集单元、影像采集单元、计轴测速定位单元；
所述现场控制中心包括供电单元、网络通信单元、列车信息分析单元、采集信息分析单元。


2.根据权利要求1所述的一种检测列车风机故障的轨边声学系统,其特征在于：所述声学采集单元包括对称设置在轨道两侧的主声学机柜与副声学机柜；所述主声学机柜内安装有声学腔体、麦克风、声音模数转换设备、轨边环境信息采集模块以及轨边系统控制单元；所述副声学机柜内设置有声学腔体、副麦克风，所述副麦克风与主声学机柜内的模数转换设备相连。


3.根据权利要求2一种检测列车风机故障的轨边声学系统,所述麦克风的收音膜片位于主声学机柜声学腔体的抛物面焦点；所述副麦克风的收音膜片位于副声学机柜声学腔体的抛物面焦点。


4.根据权利要求1所述的一种检测列车风机故障的轨边声学系统,其特征在于：所述计轴测速定位单元包括沿轨道延伸方向依次布置的若干组车轮定位传感器；最前一个车轮传感器之前及最后一个车轮传感器之后均...

【专利技术属性】
技术研发人员：张渝，彭建平，赵波，胡继东，马莉，王小伟，章祥，黄炜，郭建光，
申请(专利权)人：成都铁安科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51