一种基于轨道线路设备联合gps系统的振动测试方法
阅读说明：本技术 一种基于轨道线路设备联合gps系统的振动测试方法 (Vibration testing method based on combination of track line equipment and GPS system ) 是由 李俊 黄丽那 刘津毓 李皓 赫荣博 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及轨道车辆技术领域,具体为一种基于轨道线路设备联合GPS系统的振动测试方法,记录新加工车轮的车辆和退化车轮的车辆对应的车轮标记号；安装加速度计至车身对应位置；第四步：外部安装GPS单元到车身；第五步：在车内安全的位置放置数据记录器和电池电源；拍摄仪器和位置的清晰照片,同时拍摄清楚显示车轮状况的照片；设置数据记录系统来记录加速度-时间信号,同时记录GPS信号,定位车辆运营的位置信息；有益效果：合理利用为后续数据处理提供位置信息查询依据如数据信息异常,可以通过GPS定位具体位置信息,人为对现场线路进行查验,判断此位置是否有轨道有异常等情况。(The invention relates to the technical field of railway vehicles, in particular to a vibration testing method based on a combination of a railway line device and a GPS system, which records wheel mark numbers corresponding to a vehicle with a newly processed wheel and a vehicle with a degraded wheel; mounting an accelerometer to a corresponding position of a vehicle body; the fourth step: externally mounting a GPS unit to the vehicle body; the fifth step: placing a data recorder and a battery power supply at a safe position in the vehicle; taking a clear picture of the instrument and the position, and simultaneously taking a picture clearly showing the condition of the wheel; setting a data recording system to record acceleration-time signals and simultaneously record GPS signals and position information of vehicle operation; has the advantages that: the reasonable utilization provides position information inquiry basis for subsequent data processing, such as data information abnormity, specific position information can be positioned through a GPS, a field line is inspected manually, and whether the track is abnormal or not is judged at the position.)
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，具体为一种基于轨道线路设备联合GPS系统的振动测试方法。
背景技术
在轨道车辆上，套在轴颈上联结轮对和转向架构架或二轴车车体的部件，称轴箱。轴箱作用是把车体重量和载荷传递给轮对，润滑轴颈，减少摩擦，降低运行阻力。轴箱装置按所采用的轴承类型，分为滑动轴承轴箱装置和滚动轴承轴箱装置两类。但此轨道车辆不仅要承担上述作用，另在头车的轴箱的轴端盖上还需悬挂紧急制动设备。
在车辆运营网中，此列车使用了轨旁信号系统作为一种安全措施，以确保列车在运行过程中保持安全距离。在发生危险信号时，安装在轨道旁边的火车站停靠站的机械碰撞柱根据收到信号进行升降，通过列车紧急制动装置经过碰撞使列车停止。此紧急制动装置安装在头车转向架的一端轴箱盖上。
但车辆的轴箱盖在运营过程中发现其轴箱盖出现裂纹，在对轴箱结构进行评估和优化的基础上，对车辆振动是否存在异常进行状态检测，为了判断是否存在车轮不规则、线路不平稳或其他因素引起车辆异常振动而造成轴箱盖出现裂纹。
现代轨道车辆不断向高速与重载方向发展，在车辆设计中必须解决随速度提高而增大的振动载荷，安全性和可靠性得到很大关注。轨面短波不平顺、车轮踏面不规整，即使幅值不大，也会引起转向架簧下质量剧烈振动、导致轨道及机车车辆部件伤损，同时轮轨间作用力的巨大冲击也会加剧道床不均匀残余变形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于轨道线路设备联合GPS系统的振动测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于轨道线路设备联合GPS系统的振动测试方法
第一步：记录新加工车轮的车辆和退化车轮的车辆对应的车轮标记号；
第二步：确认所有轨道线路设备已校准；并记录日期、型号和序列号；
第三步：安装加速度计至车身对应位置；
第四步：外部安装GPS单元到车身；
第五步：在车内安全的位置放置数据记录器和电池电源；
第六步：拍摄仪器和位置的清晰照片，同时拍摄清楚显示车轮状况的照片；
第七步：设置数据记录系统来记录加速度-时间信号，同时记录GPS信号，定位车辆运营的位置信息；
第八步：在开始测试之前，震动每个加速度计来记录测试文件，确认仪器正在工作，记录测试；
第九步：设备离开车辆段还未进行运营时实时查看/监控来自仪器的信号；
第十步：当确认轨道线路设备工作正常，设置数据记录仪以获取数据，即以时间历史格式加速；
第十一步：利用GPS定位装置查看，当装有车载仪器车辆即将通过列车线路的车轮冲击负荷检测器的路边系统，调整车速至40km/h，并持续3km，记录此时车站位置及时间；
第十二步：将所有突发和异常事件进行记录；
第十三步：测试完成后拆卸所有的仪表，并将车辆恢复到初始使用的状态。
优选的，所述第二步中，轨道线路设备使用12V、18ah类型电池以及一个2Amp保险丝。
优选的，所述第三步中，在轨道线路设备中安装控制器表与声音和振动模块，以4267Hz的频率对已经安装的加速度计信号进行采样，并将采样到的信息进行收集并记录，所述加速度计针对x-y-z方向进行对应安装。
优选的，所述第三步中，在运行过程中，将加速度计的连接点附近的电缆紧固，电缆的布线避免电气噪声源，加速度计放置在安全的位置。
优选的，所述第四步中，安装GPS单元时确保无论在静态和运动状态下不受任何设备的侵犯。
优选的，所述第十步中，当轨道线路设备内部的存储空间不足或需要对数据进行评估，每天下载数据，或设置一个触发级别，使数据只在列车测试时收集。
优选的，所述第十一步中，依次利用GPS定位轨道线路设备分别以40km/h、60km/h、80km/h、100km/h依次累加速度，通过车轮冲击负荷检测器，并记录车辆位置和时间。
优选的，所述加速度计从PCB上以C20型电缆外部连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.合理利用GPS系统实时监测车辆位置信息并及时确认车轮冲击负荷检测器位置，以提醒司机提前控制车速，确保车辆分别以规定速度40km/h、60km/h、80km/h、100km/h行驶经过监测点，并持续3km。
2.合理利用为后续数据处理提供位置信息查询依据。
3.通过联合GPS及车下轨道线路设备的车轮冲击负荷检测器的路边系统可以将车轮冲击负荷检测器的路边系统监测点作为参考点，同时监测车轮的车轮冲击负荷数据与实际车载设备监测数据进行对比，第一可以判断检测数据的有效性，第二可以进行判定车轮的异常状态对车辆振动的影响，即对车辆轴箱振动的影响。
4.通过分别对带有紧急制动设备的轴箱和未带有紧急制动设备的轴箱振动数据对比，分析此悬挂紧急设备对轴箱振动状态的影响，从而优化轴箱结构。
附图说明
图1为本发明中流程结构示意图；
图2为本发明中不同速度下的试验值示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2所示，本发明提供的一种技术方案：
一种基于轨道线路设备联合GPS系统的振动测试方法，其特征在于：
第一步：记录新加工车轮的车辆和退化车轮的车辆对应的车轮标记号；
第二步：确认所有轨道线路设备已校准；并记录日期、型号和序列号；
第三步：安装加速度计至车身对应位置；
第四步：外部安装GPS单元到车身；
第五步：在车内安全的位置放置数据记录器和电池电源；
第六步：拍摄仪器和位置的清晰照片，同时拍摄清楚显示车轮状况的照片；
第七步：设置数据记录系统来记录加速度-时间信号，同时记录GPS信号，定位车辆运营的位置信息；
第八步：在开始测试之前，震动每个加速度计来记录测试文件，确认仪器正在工作，记录测试；
第九步：设备离开车辆段还未进行运营时实时查看/监控来自仪器的信号；
第十步：当确认轨道线路设备工作正常，设置数据记录仪以获取数据，即以时间历史格式加速；
第十一步：利用GPS定位装置查看，当装有车载仪器车辆即将通过列车线路的车轮冲击负荷检测器的路边系统，调整车速至40km/h，并持续3km，记录此时车站位置及时间；
第十二步：将所有突发和异常事件进行记录；
第十三步：测试完成后拆卸所有的仪表，并将车辆恢复到初始使用的状态。
所述第二步中，轨道线路设备使用12V、18ah类型电池以及一个2Amp保险丝，所述第三步中，在轨道线路设备中安装控制器表与声音和振动模块，以4267Hz的频率对已经安装的加速度计信号进行采样，并将采样到的信息进行收集并记录，所述加速度计针对x-y-z方向进行对应安装。
所述第三步中，在运行过程中，将加速度计的连接点附近的电缆紧固，电缆的布线避免电气噪声源，加速度计放置在安全的位置，所述第四步中，安装GPS单元时确保无论在静态和运动状态下不受任何设备的侵犯，所述第十步中，当轨道线路设备内部的存储空间不足或需要对数据进行评估，每天下载数据，或设置一个触发级别，使数据只在列车测试时收集，所述第十一步中，依次利用GPS定位轨道线路设备分别以40km/h、60km/h、80km/h、100km/h依次累加速度，通过车轮冲击负荷检测器，并记录车辆位置和时间，所述加速度计从PCB上以C20型电缆外部连接。
本实施例的一种基于轨道线路设备联合GPS系统的振动测试方法在使用时，在测试期间，该测试应在某铁路网上通过尽可能多的不同铁路线上进行，以便获得显著且具有代表性的测量加速度样本；测试将持续进行一周，以收集总共大约3000公里的测试数据，此数据是建立在网络统计分析表征下的最小距离，也就是最低采集样本数据；
此车辆上的X车安装了6个加速度计；加速度计从PCB上用6米的C20型电缆外部连接，进入列车前场后，6个加速度计直接与NI9234模块相连，NI9234模块为数据采集卡；
使用cRIO和附加的NI 9234采集模块以4267Hz的频率对已经安装的加速度计信号进行采样；这是使用LabVIEW完成的，其中使用板载FPGA将采样率设置为4267Hz，以确保时间一致；cRIO的实时操作系统用于将获取的数据写入一个附加的USB 3.0SSD，以最大限度地减少数据丢失的可能性；实时操作系统还通过网络生成数据副本，以便在不中断数据采集的情况下通过外部笔记本电脑进行实时监控；
为了确保测试数据中没有额外的噪音，轨道线路设备使用12V 18ah电池供电。这是通过低压断开连接，以确保电池不会因电池过放电而损坏，以及一个2Amp保险丝，以防止在短路故障的情况下进一步损坏设备；
所述控制器表具体型号为cRIO-9053，而实际中的具体型号可根据需要自行设置；
所述声音和振动模块的具体型号为NI 9234，所述声音和振动模块的最大采样率为51.2kSample/s/Channel，其通道为4条，额定电压为正负5V，而实际中的具体型号可根据需要自行设置；
所述加速度计的具体型号为353B03、352C33与4508-001，而实际中的具体型号可根据需要自行设置，其六个加速度计的分布为两行，且两行的加速度计的数量相同；
软件和数据处理需求：windows系统、用于DAS的Labview或等效的软件；
利用此车轮冲击负荷检测器的路边系统的检测车轮的车轮冲击负荷数据与实际车载设备监测数据进行对比，第一可以判断检测数据的有效性，第二可以进行判定车轮的异常状态对车辆振动的影响，即对车辆轴箱振动的影响；
将车轮冲击负荷检测器的路边系统监测点作为参考点；
利用此车轮冲击负荷检测器的路边系统的检测车轮的车轮冲击负荷数据与实际车载设备监测数据进行对比，第一可以判断检测数据的有效性，第二可以进行判定车轮的异常状态对车辆振动的影响，即对车辆轴箱振动的影响。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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