基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法及系统，涉及铁路运输安全监控领域，解决了现有列车走行部旋转部件的故障诊断准确率较低的问题，其技术方案要点是：在首末编组车辆加装转速传感器获取转速脉冲频率信号f，转速脉冲频率信号f通过车辆级联模块转换为差分电平信号，并通过CAN或RS485差分电平级联总线进行传递，车辆级联模块的电路和总线全为硬件电路，无通信协议封装，级联后的脉冲频率和单端转速脉冲信号频率相位相同，对转速进行实时传输，为采样信号与转速的同步提供有力支撑；且采样后的数据与转速进行实时关联，从而实现同步等角度采样。

【技术实现步骤摘要】
基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法及系统
本专利技术涉及铁路运输安全监控领域，更具体地说，它涉及基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法及系统。
技术介绍
走行部旋转部件故障监测系统中，编组列车中一般只有2节车能为走行部旋转部件故障监测系统提供速度传感器，因此未安装传感器的走行部旋转部件故障监测系统只能借助于通信电缆(如以太网)从安装有传感器车上的走行部旋转部件故障监测系统中获取列车走行部旋转部件的转速脉冲，然而受CPU处理周期、通讯协议层等因素的影响，通过网络获取到的转速脉冲频率与当前旋转部件的转速脉冲频率存在延时，而且延时随机，无法保证列车走行部旋转部件的采集频率与旋转部件当前的转速同步，给列车走行部旋转部件故障监测系统的故障诊断带来很大的误差。传统的列车走行部旋转部件振动冲击采用非等角度的采样方法，例如获取当前走行部旋转部件的转速脉冲频率f后，以频率f为输入，计算出走行部旋转部件的采集频率F，以频率F作为采集频率对走行部旋转部件实施采样，通过对采样数据进行FFT分析，实现对走行部旋转部件的故障提取。这种采样方式对匀速旋转的走行部旋转部件诊断有效，针对非匀速旋转的走行部旋转部件的诊断会降低准确率。随着我国高速、重载铁路和城市轨道交通的快速发展，站点密集、列车频繁启停，列车走行部旋转部件的转动速度变化越来越快，而走行部旋转部件作为列车关键部件之一，其运行状态直接影响列车行车的稳定性和安全性，因此如何提高列车走行部旋转部件的故障诊断的准确性，是本领域目前需要解决的技术问题。>
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法及系统。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：第一方面，提供了基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法，包括以下步骤：S101：通过加装在至少一个编组车辆中走行部的转速脉冲设备获取车轮转动产生的转速脉冲信号；S102：根据所述转速脉冲信号测量出转速脉冲频率信号f，并依据所述转速脉冲频率信号f计算出等角度采样频率，以及根据所述等角度采样频率实时触发当前编组车辆的采集模块进行采样；S103：根据所述转速脉冲信号同步输出单端转速脉冲信号a，并通过当前编组车辆内置的车辆级联模块将所述单端转速脉冲信号a转换为差分电平信号，以及通过级联总线将所述差分电平信号传输至下一编组车辆中的车辆级联模块；S104：下一编组车辆中的车辆级联模块对接收的所述差分电平信号进行脉冲电平转换后输出转速脉冲频率信号f1，重复步骤S102后触发下一编组车辆的采集模块进行采样。进一步的，所述转速脉冲设备为转速传感器。进一步的，所述转速脉冲设备安装在走行部的轮对轴端。进一步的，所述车辆级联模块和级联总线均为硬件电路，且无通信协议封装，级联后的转速脉冲频率信号f1与单端转速脉冲信号a的频率相位相同。进一步的，所述等角度采样频率的计算过程具体为：通过采集模块配置的硬件逻辑实时处理单元对转速脉冲频率信号f或转速脉冲频率信号f1中每第N个脉冲信号两个边沿进行计时，测量出转速脉冲周期T；根据转速脉冲周期T计算等角度采样频率F：F＝1/T*α，α为系统参数。进一步的，所述采集模块进行采样的具体过程为：根据所述等角度采样频率触发采集模块中感测单元的模数转换器进行采样；硬件逻辑实时处理单元接收模数转换器的每个采样数字量化信号，每个采样点的数据在存放时进行打标，并将当前的转速信号频率值作为标注。第二方面，提供了基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样系统，包括至少两个编组车辆，每个所述编组车辆配置有采集模块、车辆级联模块，编组车辆之间的车辆级联模块通过级联总线连接；至少一个编组车辆中的走行部安装有转速脉冲设备；转速脉冲设备与对应的车辆级联模块连接，采集模块与车辆级联模块一一对应连接。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术在首末编组车辆加装转速传感器获取转速脉冲频率信号f，转速脉冲频率信号f通过车辆级联模块转换为差分电平信号，并通过CAN或RS485差分电平级联总线进行传递，车辆级联模块的电路和总线全为硬件电路，无通信协议封装，级联后的脉冲频率和单端转速脉冲信号频率相位相同，对转速进行实时传输，为采样信号与转速的同步提供有力支撑；且采样后的数据与转速进行实时关联，从而实现同步等角度采样。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1是本专利技术实施例中的整体逻辑框图；图2是本专利技术实施例中配置有转速脉冲设备的编组车辆采样流程图；图3是本专利技术实施例中未配置有转速脉冲设备的编组车辆采样流程图；图4是本专利技术实施例中转速脉冲周期T的计算示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图1-4，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1：基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法，具体由以下步骤实现。步骤一，如图1所示，通过加装在至少一个编组车辆中走行部的转速脉冲设备获取车轮转动产生的转速脉冲信号。步骤二，如图1与图2所示，根据转速脉冲信号测量出转速脉冲频率信号f，并依据转速脉冲频率信号f计算出等角度采样频率，以及根据等角度采样频率实时触发当前编组车辆的采集模块进行采样。步骤三，如图1与图2所示，根据转速脉冲信号同步输出单端转速脉冲信号a，并通过当前编组车辆内置的车辆级联模块将单端转速脉冲信号a转换为差分电平信号，以及通过级联总线将差分电平信号传输至下一编组车辆中的车辆级联模块。步骤四，如图1与图3所示，下一编组车辆中的车辆级联模块对接收的差分电平信号进行脉冲电平转换后输出转速脉冲频率信号f1，重复步骤S102后触发下一编组车辆的采集模块进行采样。在本实施例中，转速脉冲设备为转速传感器。在本实施例中，转速脉冲设备安装在走行部的轴承、齿轮、踏面中的任意一处。在本实施例中，车辆级联模块和级联总线均为硬件电路，且无通信协议封装，级联后的转速脉冲频率信号f1与单端转速脉冲信号a的频率相位相同。如图4所示，等角度采样频率的计算过程具体为：通过采集模块配置的硬件逻辑实时处理单元对转速脉冲频率信号f或转速脉冲频率信号f1中每第N个脉冲信号两个边沿进行计时，测量出转速脉冲周期T；根据转速脉冲周期T计算等角度采样频率F：F＝1/T*α，α为系统参数，采样后的数据则与转速进行实时关联，从而实现同步等角度采样。采集模块进行采样的具体过程为：根据等角度采样频率触发采集模块中感测单元的模数转换器进行采样；硬件逻辑实时处理单元接收模数转换器的每个采样数字量化信号，每个采样点的数据在存放时进行打标，并将当前的信号频率值作为标注。每获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法，其特征是，包括以下步骤：/nS101：通过加装在至少一个编组车辆中走行部的转速脉冲设备获取车轮转动产生的转速脉冲信号；/nS102：根据所述转速脉冲信号测量出转速脉冲频率信号f，并依据所述转速脉冲频率信号f计算出等角度采样频率，以及根据所述等角度采样频率实时触发当前编组车辆的采集模块进行采样；/nS103：根据所述转速脉冲信号同步输出单端转速脉冲信号a，并通过当前编组车辆内置的车辆级联模块将所述单端转速脉冲信号a转换为差分电平信号，以及通过级联总线将所述差分电平信号传输至下一编组车辆中的车辆级联模块；/nS104：下一编组车辆中的车辆级联模块对接收的所述差分电平信号进行脉冲电平转换后输出转速脉冲频率信号f1，重复步骤S102后触发下一编组车辆的采集模块进行采样。/n

【技术特征摘要】
1.基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法，其特征是，包括以下步骤：
S101：通过加装在至少一个编组车辆中走行部的转速脉冲设备获取车轮转动产生的转速脉冲信号；
S102：根据所述转速脉冲信号测量出转速脉冲频率信号f，并依据所述转速脉冲频率信号f计算出等角度采样频率，以及根据所述等角度采样频率实时触发当前编组车辆的采集模块进行采样；
S103：根据所述转速脉冲信号同步输出单端转速脉冲信号a，并通过当前编组车辆内置的车辆级联模块将所述单端转速脉冲信号a转换为差分电平信号，以及通过级联总线将所述差分电平信号传输至下一编组车辆中的车辆级联模块；
S104：下一编组车辆中的车辆级联模块对接收的所述差分电平信号进行脉冲电平转换后输出转速脉冲频率信号f1，重复步骤S102后触发下一编组车辆的采集模块进行采样。


2.根据权利要求1所述的基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法，其特征是，所述转速脉冲设备为转速传感器。


3.根据权利要求1所述的基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法，所述转速脉冲设备安装在走行部的轮对轴端。


4.根据权利要求1所述的基于转速脉冲的走行部旋转部等角度同步采样方法，其特征是，所述车辆级联模块和级...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖宁，唐海铭，杜红梅，苏杰，
申请(专利权)人：成都运达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51