阅读说明：本技术 一种动车组轮对车载检测装置及方法 (Motor train unit wheel set vehicle-mounted detection device and method ) 是由 何武山 毕涛 邱建平 李加祺 林飞 邱绍峰 殷勤 左玉东 王林 刘宗泽 于 2019-09-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种动车组轮对车载检测装置,其特征在于,包括：安装在轮对轴箱上的无线传感器,用于车轮踏面、轴承状态检测；安装在转向架上的无线传感器,用于识别转向架结构状态；安装在制动管路上的无线传感器,用于列车管压力、制动缸压力检测；安装在锁销、阀门上的无线传感器,用于监测开合状态；还包括云端服务器,用于检测数据的集中交互。通过在轮对轴箱、转向架、制动管路等部位加装自供电模块、无线传感器节点与数据采集处理终端,实现动车组及机车轮对、轴承、转向架、制动系统及其他关键部件状态与变化趋势的实时监测。(The invention discloses a vehicle-mounted detection device for a wheel set of a motor train unit, which is characterized by comprising the following components: the wireless sensor is arranged on the wheel set axle box and used for detecting the wheel tread and the bearing state; the wireless sensor is arranged on the bogie and is used for identifying the structural state of the bogie; the wireless sensor is arranged on the brake pipeline and is used for detecting the pressure of the train pipe and the pressure of the brake cylinder; the wireless sensors are arranged on the lock pin and the valve and used for monitoring the opening and closing state; the system further comprises a cloud server for detecting the centralized interaction of the data. The self-powered module, the wireless sensor node and the data acquisition and processing terminal are additionally arranged at the positions of a wheel pair axle box, a bogie, a brake pipeline and the like, so that the real-time monitoring of the states and the change trends of the motor train unit, the wheel pair of the motor train unit, a bearing, the bogie, a brake system and other key components is realized.)

一种动车组轮对车载检测装置及方法

技术领域

本发明属于车辆维修检测领域，具体涉及一种动车组轮对车载检测装置及方法。

背景技术

走行部是铁路列车的关键部件，可保证列车灵活、安全平顺地沿钢轨运行和通过曲线；并可靠的将承受于车辆各种力传递至钢轨，缓和车辆和钢轨的相互冲击，减少车辆振动，保证足够的运行平稳性和良好的运行质量，因此，走行部的质量状况直接关系到列车运行安全。

其中，轮对是走行部的关键部件，主要包括车轮、车轴及轴承。车轮是动车组运行的最终受力部件。在高速运行条件下，车轮容易出现表面褪化和内部缺陷、车轮不圆等危害性故障，严重影响运行安全。车轴内部应力状态是多种应力的综合，运用一定时间后易产生疲劳裂纹。其中，横向裂纹的危险性极大，可导致断轴事故的发生。轴箱轴承承受的动态载荷大，轴承一旦发生故障会迅速发展，若不及时发现，会导致热轴、燃轴、切轴等型车安全事故。

现有的针对轮对进行的无损检测方法以地面检测居多，主要是利用声、光、磁和电特性，通过超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测以及涡流检测等手段，在不影响使用性能的前提下，检测走行部关键部件的缺陷，不均匀性，给出大小，位置，性质，数量等信息。车载检测方法的研究却较少。

随着我国高速铁路的飞速发展，地面轮对无损检测方法的短板有：

①受检测场地的限制，致使列车必须在检测区域才能完成检测，不能良好的检测行进在非检测区域时发生的故障，对引起在途列车发生“非正常停车”因素的不可预知性，甚至列车“脱轨”等重大事故发生前都无法预测；

②检测的非实时性问题也很突出，数据处理是在地面进行的，而处理后的数据量也较大，必须要依赖其他传输方式上传到列车控制端，周期比较长，导致效率低下等问题逐渐凸显出来。

故及时准确的发现列车轮对的车轮不圆度、车轮踏面缺陷、轴承故障预警等各种故障，减少列车在线停靠等事故的发生，提高检修的质量，正是车载检测方法的研究所在。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种动车组轮对车载检测装置，通过在轮对轴箱、转向架、制动管路等部位加装自供电模块、无线传感器节点与数据采集处理终端，实现动车组及机车轮对、轴承、转向架、制动系统及其他关键部件状态与变化趋势的实时监测。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种动车组轮对车载检测装置，包括：

安装在轮对轴箱上的无线传感器，用于车轮踏面、轴承状态检测；

安装在转向架上的无线传感器，用于识别转向架结构状态；

安装在制动管路上的无线传感器，用于列车管压力、制动缸压力检测；

安装在锁销、阀门上的无线传感器，用于监测开合状态；

还包括云端服务器，用于检测数据的集中交互。

优选地，所述轮对轴箱上的无线传感器为温度与振动冲击复合传感器；

优选地，所述转向架上的无线传感器为振动冲击传感器；

优选地，所述制动管路上的无线传感器为气压检测传感器；

优选地，所述锁销、阀门上的无线传感器为位置检测传感器。

优选地，所述动车组轮对车载检测装置还包括总线接线盒、检测主机、数据传输装置、测速单元；

所述总线接线盒用于将所述轮对轴箱、转向架、制动管路、锁销、阀门上的无线传感器的数据汇总并接入所述检测主机；

所述检测主机结合所述测速单元的速度信号输出检测结果至所述数据传输装置传送至所述云端服务器。

优选地，所述动车组轮对车载检测装置还包括自供电装置，作为动车组轮对车载检测装置的自用电源；

优选地，还包括卫星定位装置，用于给动车组轮对车载检测装置提供实时位置定位。

优选地，每一节车厢均安装一套所述的动车组轮对车载检测装置，不同车厢的所述的动车组轮对车载检测装置之间进行无线通讯串联。

为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种动车组轮对车载检测方法，其中：

通过在轮对轴箱上安装无线传感器实现车轮踏面、轴承状态检测；

通过在转向架上安装无线传感器识别转向架结构状态；

通过在制动管路上安装无线传感器实现列车管压力、制动缸压力检测；

通过在锁销、阀门上安装无线传感器监测开合状态；

将各检测位置处的无线传感器的检测数据传送至云端服务器进行集中交互，实现数据统一管理、集中报警、数据确认、查询统计及网络共享。

优选地，所述轮对轴箱上的无线传感器为温度与振动冲击复合传感器；

优选地，所述转向架上的无线传感器为振动冲击传感器；

优选地，所述制动管路上的无线传感器为气压检测传感器；

优选地，所述锁销、阀门上的无线传感器为位置检测传感器。

优选地，在动车组轮对车载检测过程中，通过总线接线盒将所述轮对轴箱、转向架、制动管路、锁销、阀门上的无线传感器的数据汇总并接入检测主机；所述检测主机结合测速单元的速度信号输出检测结果至数据传输装置传送至所述云端服务器。

优选地，在动车组轮对车载检测过程中，通过车载的自供电装置进行自供电；

优选地，还通过卫星定位装置提供实时位置定位服务。

优选地，每一节车厢均独立进行动车组轮对车载检测，不同车厢的动车组轮对车载检测之间进行无线通讯串联。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的动车组轮对车载检测装置及方法，通过在走行部车载检测装置对车轮不圆度、车轮踏面缺陷、轴承故障等进行实时检测，保障了动车组的安全可靠，从而实现高铁动车组走行部的安全可靠运行，本检测装置及方法同样可适用于其他轨道交通车辆领域，例如地铁车辆。

2、本发明提出的基于车载检测的列车轮对检测装置及方法，所有步骤都是在车载环境下完成，是集数据采集、数据处理与故障判别于一体的故障诊断体系，减少了对远程帮助的依赖，对指导列车安全运行有重要意义，为探索更优的检测诊断方法提供新方向。

附图说明

图1是本发明单节车厢的动车组轮对车载检测装置的示意图；

图2是本发明多节车厢的动车组轮对车载检测装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

动车组走行部五层综合检测方法及装置，分为车载检测、正线检测、日常动态检测、定期在线检测以及定期落轮检测五个层次。作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-2所示，本发明提供一种动车组轮对车载检测装置，包括：

安装在轮对轴箱上的无线传感器，用于车轮踏面、轴承状态检测；优选地，所述轮对轴箱上的无线传感器为温度与振动冲击复合传感器1。

安装在转向架上的无线传感器，用于识别转向架结构状态；优选地，所述转向架上的无线传感器为振动冲击传感器。

安装在制动管路上的无线传感器，用于列车管压力、制动缸压力检测；优选地，所述制动管路上的无线传感器为气压检测传感器。

安装在关键部件如锁销、阀门等上的无线传感器，用于监测开合状态；优选地，所述锁销、阀门上的无线传感器为位置检测传感器。

还包括云端服务器，用于检测数据的集中交互，实现数据统一管理、集中报警、数据确认、查询统计及网络共享。

如图1-2所示，所述动车组轮对车载检测装置还包括总线接线盒2、检测主机3、数据传输装置4、测速单元5。检测主机3具体采用DPU单元，数据传输装置4具体采用TCMS模块，并提供HMI人机界面，测速单元5通过列车BCU单元获得速度信号。

所述总线接线盒2用于将所述轮对轴箱、转向架、制动管路、锁销、阀门上的无线传感器的数据汇总并接入所述检测主机3；所述检测主机3结合所述测速单元5的速度信号输出检测结果至所述数据传输装置4传送至所述云端服务器。

优选地，所述动车组轮对车载检测装置还包括自供电装置，作为动车组轮对车载检测装置的自用电源；优选地，还包括卫星定位装置，用于给动车组轮对车载检测装置提供实时位置定位。

优选地，每一节车厢均安装一套所述的动车组轮对车载检测装置，不同车厢的所述的动车组轮对车载检测装置之间进行无线通讯串联。

本发明基于车载振动自供电、无线通讯网络、GPS定位、无线MEMS传感、低功耗嵌入式智能采集等先进技术，结合振动、温度、声音、压力、位置传感等复合物理参数采集处理，通过在轮对轴箱、转向架、制动管路等部位加装自供电模块、无线传感器节点与数据采集处理终端，实现动车组及机车轮对、轴承、转向架、制动系统及其他关键部件状态与变化趋势的实时监测。

本发明还提供了一种动车组轮对车载检测方法，其中：

通过在轮对轴箱上安装无线传感器实现车轮踏面、轴承状态检测；优选地，所述轮对轴箱上的无线传感器为温度与振动冲击复合传感器1；

通过在转向架上安装无线传感器识别转向架结构状态；优选地，所述转向架上的无线传感器为振动冲击传感器；

通过在制动管路上安装无线传感器实现列车管压力、制动缸压力检测；优选地，所述制动管路上的无线传感器为气压检测传感器；

通过在锁销、阀门上安装无线传感器监测开合状态；优选地，所述锁销、阀门上的无线传感器为位置检测传感器；

将各检测位置处的无线传感器的检测数据传送至云端服务器进行集中交互，实现数据统一管理、集中报警、数据确认、查询统计及网络共享。

优选地，在动车组轮对车载检测过程中，通过总线接线盒2将所述轮对轴箱、转向架、制动管路、锁销、阀门上的无线传感器的数据汇总并接入检测主机3；所述检测主机3结合测速单元5的速度信号输出检测结果至数据传输装置4传送至所述云端服务器。

优选地，在动车组轮对车载检测过程中，通过车载的自供电装置进行自供电；优选地，还通过卫星定位装置提供实时位置定位服务。优选地，每一节车厢均独立进行动车组轮对车载检测，不同车厢的动车组轮对车载检测之间进行无线通讯串联。

本发明通过在走行部车载检测装置对车轮不圆度、车轮踏面缺陷、轴承故障等进行实时检测，保障了动车组的安全可靠，从而实现高铁动车组走行部的安全可靠运行，本检测装置及方法同样可适用于其他轨道交通车辆领域，例如地铁车辆。

本发明中，所有步骤都是在车载环境下完成，是集数据采集、数据处理与故障判别于一体的故障诊断体系，减少了对远程帮助的依赖，对指导列车安全运行有重要意义，为探索更优的检测诊断方法提供新方向。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。