一种地铁列车故障检测用PHM系统技术方案

本申请公开了一种地铁列车故障检测用PHM系统，涉及地铁列车故障检测技术领域，包括车载主机和齿轮箱、动态PHM故障诊断模块和静态PHM故障诊断模块，齿轮箱内置有齿轮组，本申请的技术优势是：通过将静态PHM故障诊断模块与动态PHM故障诊断模块组合使用，在地铁列车行进噪音大时，通过动态PHM故障诊断模块针对润滑油进行齿轮箱故障检测；在地铁列车静止时，通过静态PHM故障诊断模块对前面发生的故障预警进行二次判断；通过液位光电传感器实现注油时的油位上限预警，通过改装也可实现齿轮箱重大漏油故障检测；在列车静止时通过颜色传感器检测润滑油是否发生乳化；在列车行进时还能通过颜色传感器初步检测是否发生齿轮断齿故障。过颜色传感器初步检测是否发生齿轮断齿故障。过颜色传感器初步检测是否发生齿轮断齿故障。

【技术实现步骤摘要】
一种地铁列车故障检测用PHM系统


[0001]本申请涉及地铁列车故障检测
，特别是涉及一种地铁列车故障检测用PHM系统。

技术介绍

[0002]齿轮箱传动系统凭借其齿轮优良的力学性能被应用在地铁列车上，齿轮箱作为地铁列车传动系统中最为重要的组成部分，安装于车辆转向架上，一端与转向架构架弹性悬挂，一端与转向架车轴连接；地铁车辆在正常运行时受线路复杂工况的影响，转向架频繁受到来自轨道的振动和冲击，为了提高齿轮箱的性能，齿轮箱的轴承与齿轮的润滑方式正是通过齿轮旋转带动箱内润滑油的流动，产生飞溅油雾作用在齿轮之间的啮合面及箱体其它部位，以实现对齿轮箱的冷却和润滑。
[0003]齿轮是齿轮箱中传动的重要部件，齿轮啮合产生的振动也是齿轮箱的最主要的振动来源；齿轮箱箱体起到保护传动齿轮及支撑轴承等作用，箱体内部有飞溅润滑的大量润滑油，箱体的密封保证了箱体内部的润滑油的洁净。
[0004]现有技术中齿轮箱内的润滑油会出现变色、乳化、劣化的问题，出现乳化的主要原因是外界的粉尘、灰尘、水汽等从齿轮箱通气器或者密封处吸入箱体内部，尤其在地铁车辆通过隧道时齿轮箱通气器处形成负压，污染性微小颗粒易随气流倒灌并造成润滑油乳化或发黑，因此地铁列车需要对润滑油具备乳化故障检测的能力；由于箱体采用非接触式迷宫密封结构，飞溅油雾会沿着迷宫密封间隙向外溢出，溢出过程中部分油雾继续向外扩散并外泄，齿轮箱箱体受外力发生破损都会引起润滑油油位的变化，因此地铁列车还需要具备箱体漏油故障检测的能力；齿轮在运行中可能会出现断齿的情况，齿轮断齿属于重大故障，出现的原因主要是疲劳或者过载，因此还需要具备齿轮断齿故障检测能力；此外，还需要提高列车的故障整合及故障信息远传能力；因此，基于现有装置无法完整地实现上述功能的前提下，急需设计一款能够统一地解决地铁列车齿轮箱故障检测机构及列车健康管理系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种地铁列车故障检测用PHM系统，通过将静态PHM故障诊断模块与动态PHM故障诊断模块组合使用，在地铁列车行进噪音大时，通过动态PHM故障诊断模块针对润滑油进行颜色检测，进而判断齿轮箱是否发生故障，在地铁列车静止后通过静态PHM故障诊断模块利用齿轮振动分析对前面发生的故障预警进行二次判断，以提高地铁列车使用过程中的安全性和稳定性，具体实施方式如下：一种地铁列车故障检测用PHM系统，包括：车载主机，车载主机的输出端分别通过信号接于远端的城轨智慧运维平台、现场执行模块和驻车站；齿轮箱，其侧向向外导出有主动轴和从动轴，两者之间通过齿轮组连接，且齿轮组
内置于齿轮箱中，从动轴的端部接有联动器，齿轮箱用于地铁列车的传动；静态PHM故障诊断模块，其具体为与车载主机的输入端电性相接的复合传感器，复合传感器设于齿轮箱侧部，通过采集振动、冲击信号并通过时频域分析方法提取振动、冲击的特征量，并根据特征频率进行对齿轮箱的故障判断；动态PHM故障诊断模块，其由包含光电检测单元的第一检测组件和第二检测组件组成，且两者均与车载主机的输入端电性相接，第一检测组件安装于齿轮箱的进油部，第二检测组件安装于齿轮箱的放油部，第一检测组件和第二检测组件用于检测齿轮箱在运行过程中是否发生断齿故障和润滑油乳化，同时还能应用于齿轮箱内的上、下油位检测。
[0006]通过采取以上技术方案，PHM系统可以提高地铁列车在运行时的故障检测与健康管理能力，车载主机的接收端分别电性接于复合传感器，以及第一检测组件和第二检测组件中的光电传感器，还能实现与城轨智慧运维平台联通进行数据交互；驻车站通过车辆的传感器和处理器，可以实时采集和处理传感器数据，实现车辆在线故障诊断以及亚健康预判等功能，实现车载故障预测和健康管理；运维人员可以在地铁列车上利用手机、pad进行检测数据及在线监测，从而可以进行统一应用，保障列车安全；动态PHM故障诊断模块可以在齿轮箱运行过程中消除噪音对故障判断带来的影响，利用润滑油在列车运行时齿轮箱内的无序运动提高故障诊断的准确性；静态PHM故障诊断模块中的复合传感器为对现有技术的常规利用，因为其在列车运行过程中极易受到噪音干扰，因此其在列车运行中作为动态PHM故障诊断模块的辅助手段，当列车停止运行后无噪音情况下，通过联动器将齿轮组脱离负载后，利用静态PHM故障诊断模块对故障情况进行进一步判断；其中复合传感器具体包含采集齿轮箱振动信号的加速度传感器，还可以加装用于测量齿轮箱内部温度的温度传感器。
[0007]进一步的，齿轮箱由第一箱体和第二箱体插接构成，进油部设于齿轮箱的上部，放油部设于齿轮箱的下部，且第一检测组件贯穿于进油部，且进油部两侧的贯穿位置均向外设有筒状凸起，同理，放油部两侧被第二检测组件的贯穿位置也设有筒状凸起；第二检测组件沿平行于主动轴的方向布设，第一检测组件布设为垂直于主动轴的方向。
[0008]通过采取以上技术方案，第二检测组件内设置有用于检测是否发生断齿故障、润滑油乳化的颜色光电传感器；第一检测组件为倾斜放置，其进油端居于高位，第一检测组件内设置有用于检测进油时油位的液位光电传感器，同时可以在其垂直位上也增设颜色光电传感器，两个颜色光电传感器同时进行故障检测，可以提高检测的效率；同样的第二检测组件也可以增设液位光电传感器，当齿轮箱发生严重漏油时，可以通过列车静止状态下检测最低油位进行判断；颜色光电传感器根据齿轮箱内的油色变化进行故障判断，当列车运行过程中或静止过程中检测到黑色时，齿轮箱内润滑油变黑是齿轮箱的铁屑或铁粉导致的，齿轮箱的铁屑密度小，因此检测光可以透光铁屑到达接收部，此时提示故障预警，后续应该利用复合传感器进行齿轮是否损坏的二次判断；当列车静止状态下检测到白色时，则说明润滑油中溶入了雨水，已经被乳化，润滑油必须更换；颜色传感器的工作原理为：光电发射部发出白光，经折射后返回光电接收部，光电接收部检测反射光中红、绿、蓝三个波段光的量，通过比对进而可以判断出润滑油的油色；液位光电传感器的工作原理为：内部含有一个近红外发光二极管和一个光敏接收器，发光二极管内部所发出的光进入光敏接收器，当液体的高度高于极限位时，光敏接收器接收不到或只能接收到少量的光线。
[0009]进一步的，联动器为圆柱状结构，其端部开设有用于插接车轮轴的安装槽，其内侧开设有圆形的联动装配腔，其侧部沿联动装配腔的周向等距布设有若干个伸缩驱动件，伸缩驱动件的输出端接有V型插接块，V型插接块的滑动轨道沿联动装配腔的内切方向与联动装配腔连通；从动轴包括轴体和固设于轴体端部的转动板，转动板侧部沿周向等距开设有若干个V状定位槽，V型插接块的内侧面与V状定位槽的轮廓相符。
[0010]通过采取以上技术方案，联动器在复合传感器进行静态齿轮故障判断时，外部电机与主动轴相接，联动器将从动轴与负载脱钩，使齿轮组发生空转，以防止齿轮组在检测时对列车产生驱动力。
[0011]进一步的，第一检测组件与第二检测组件结构相同，区别仅在于光电传感器的应用种类和数量上，以第二检测组件为例，其包括沿周向等距布设的不少于两个的光电折射柱、与光电折射柱一侧端部滑动抵接的检测部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁列车故障检测用PHM系统，包括车载主机（12），车载主机（12）的输出端分别通过信号接于远端的城轨智慧运维平台（9）、现场执行模块（10）和驻车站（11），其特征在于，还包括：齿轮箱（1），其侧向向外导出有主动轴（3）和从动轴（4），两者之间通过齿轮组（2）连接，且所述齿轮组（2）内置于所述齿轮箱（1）中，所述从动轴（4）的端部接有联动器（5），所述齿轮箱（1）用于地铁列车的传动；静态PHM故障诊断模块，其具体为与所述车载主机（12）的输入端电性相接的复合传感器（8），所述复合传感器（8）设于所述齿轮箱（1）侧部，通过采集振动、冲击信号并通过时频域分析方法提取振动、冲击的特征量，并根据特征频率进行对所述齿轮箱（1）的故障判断；动态PHM故障诊断模块，其由包含光电检测单元的第一检测组件（6）和第二检测组件（7）组成，且两者均与所述车载主机（12）的输入端电性相接，所述第一检测组件（6）安装于所述齿轮箱（1）的进油部（103），所述第二检测组件（7）安装于所述齿轮箱（1）的放油部（104），所述第一检测组件（6）和第二检测组件（7）用于检测所述齿轮箱（1）在运行过程中是否发生断齿故障和润滑油乳化，同时还能应用于所述齿轮箱（1）内的上、下油位检测。2.根据权利要求1所述的一种地铁列车故障检测用PHM系统，其特征在于，所述齿轮箱（1）由第一箱体（101）和第二箱体（102）插接构成，所述进油部（103）设于所述齿轮箱（1）的上部，所述放油部（104）设于所述齿轮箱（1）的下部，且所述第一检测组件（6）贯穿于所述进油部（103），且所述进油部（103）两侧的贯穿位置均向外设有筒状凸起，同理，所述放油部（104）两侧被所述第二检测组件（7）的贯穿位置也设有筒状凸起；所述第二检测组件（7）沿平行于所述主动轴（3）的方向布设，所述第一检测组件（6）布设为垂直于所述主动轴（3）的方向。3.根据权利要求1所述的一种地铁列车故障检测用PHM系统，其特征在于，所述联动器（5）为圆柱状结构，其端部开设有用于插接车轮轴的安装槽（503），其内侧开设有圆形的联动装配腔（504），其侧部沿所述联动装配腔（504）的周向等距布设有若干个伸缩驱动件（501），所述伸缩驱动件（501）的输出端接有V型插接块（502），所述V型插接块（502）的滑动轨道沿所述联动装配腔（504）的内切方向与所述联动装配腔（504）连通；所述从动轴（4）包括轴体（401）和固设于所述轴体（401）端部的转动板（402），所述转动板（402）侧部沿周向等距开设有若干个V状定位槽（403），所述V型插接块（502）的内侧面与所述V状定位槽（403）的轮廓相符。4.根据权利要求1所述的一种地铁列车故障检测用PHM系统，其特征在于，所述第一检测组件（6）与所述第二检测组件（7）结构相同，以所述第二检测组件（7）为例，其包括沿周向等距布设的不少于两个的光电折射柱（705）、与所述光电折射柱（705）一侧端部滑动抵接的检测部端盖（706）、设于所述光电折射柱（705）另一侧端部的导油部端盖（702），各所述光电折射柱（705）外侧套设有用于调节径向间距的间距调节环（703）；所述检测部端盖（706）和所述导油部端盖（702）分别丝接于所述放油部（104）的筒状凸起处，且所述间距调节环（703）设于筒状凸起的外侧、防尘罩（704）的内侧。5.根据权利要求4所述的一种地铁列车故障检测用PHM系统，其特征在于，所述检测部端盖（706）内置有单侧导通的安装腔（7062），且导通部设有镜片（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：王圣国，
申请(专利权)人：青岛云创智通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：