[发明专利]高速动车组转向架蛇行运动失稳检测方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及电气检测领域，具体涉及一种高速动车组转向架蛇行运动失稳检测方法与装置。

背景技术

高速动车组在线路上运行时，要求应具有良好的横向稳定性，在低速至最高速度范围内，绝不容许发生蛇行失稳，如发生剧烈蛇行失稳，会产生很大的横向轮轨作用力，对线路造成破坏，车轴轴承过热或损坏，甚至会出现脱轨事故，严重影响运行安全。所以，防止蛇行失稳是高速铁道车辆的研究急需关注的问题之一。高速动车组转向架振动测试试验，是监测动车组转向架在运行过程中的振动参数是否在安全范围内，它通过测试及记录转向架在实际运行过程中的横向振动加速度，以分析该转向架在这条线路上的振动频率和振动加速度幅值，得到转向架横向加速度的振动频率特性和幅值特性，从而判断是否发生转向架蛇行失稳运动，并发出警报提醒司机或操作人员做出相应的反应，以避免事故发生。因此，研制高速动车组转向架蛇行运动失稳的软硬件检测系统，具有十分重要的意义。

目前发达国家开行的高速列车大都有车载运行安全的实时监测系统，如法国Banbadi研究在构架上安装传感器监测车辆是不是出现蛇行失稳运动以及正着力于研究BCM-System，即“转向架状态监视系统”。而在国内，我国运行的CRH-380A型动车组采用的监测系统是由日本川崎重工生产的转向架失稳检测装置(BIDS)，此类装置具有非常稳定和灵敏的测试功能，能够准确的检测转向架的蛇行失稳现象，但是仍存在一些不足：如人机交互界面欠缺，不易进行系统设置和记录查看，不能将数据在时间和空间上和列车运行状态进行同步，不利于对故障信息作进一步的分析。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术中所存在的不足，提供一种新的高速动车组蛇行运动失稳在线检测方法与装置，以便在动车组实际运行过程中对转向架的横向稳定性进行在线实时监控。

本发明所提供的高速动车组转向架蛇行运动失稳检测装置，包括主控制机系统和子测试系统两大部分，通过现场总线进行一个主控制机与多个子测试系统之间的通信和控制操作。主控制机系统主要由人机交互模块、GPS模块、列车速度模块、数据记录分析模块、现场总线控制模块组成。子测试系统主要由传感器模块、数据采集模块、数据分析模块、现场总线控制模块、数据存储模块组成。在主控制机系统中，人机交互模块包括LCD显示、按键控制、报警装置等，主要用于系统参数设置、失稳时报警以及正常运行过程中系统关键参数的显示；GPS模块与MCU之间通过RS-232串口进行数据通讯，用于获得列车的运行速度与位置信息，由此可确定失稳发生时的列车速度和列车所处的位置等；列车速度模块完成列车速度频率信号的采集，包括速度信号电压限压模块、信号调节模块、信号放大模块、频率采集模块等组成部分；数据记录分析模块主要用于对子系统传回的故障信息进行汇总分析，并得出报警方案，使系统及时报告失稳信息，包括失稳的车号、时间、地点、持续时长等；现场总线控制模块主要完成与子系统间的通信，主控制机通过现场总线对子测试系统的运行参数进行设置，并接收子系统发回的故障信息等；在单个子测试系统中，传感器模块主要指加速度振动传感器；数据采集模块利用A/D转换芯片同时对每节车厢的转向架的横向振动加速度信号进行采集；数据分析模块通过分析采集的加速度信号，得出不同数据所对应的结果；数据存储模块通过存储介质保存每次失稳现象发生之前三分钟一直到失稳现象消失后三分钟之内的数据；，现场总线控制模块主要完成与主控制机之间的通信，接收主控制机传来的命令和发送失稳故障信息给主控制机。

所述的子测试系统将数据采集与信号调理器和现场总线控制模块封装到一个铁盒中，固定在动车组每节车的设备舱内。

所述的加速度传感器通过工装被固定在每个转向架构架的对角，靠近轴箱的正上方构架位置。

所述的主控制机系统将其各个模块封装在一个铝合金盒子中，露出显示屏和按键，放置于司机室，方便司机查看。

所述装置中添加了GPS模块，能获得动车组运行过程中各种情况发生时对应工况，如时间，地理位置，速度等；同时具有采集列车速度信号模块，可以实时采集列车的速度信息，避免了GPS无效时不能对列车进行定位。

该测试装置安装传感器时用橡胶垫圈和环氧树脂垫片进行绝缘，采用螺栓对传感器进行固定。

该测试装置使用了CAN总线完成整个系统间的通信，实现对系统的设定和控制操作，以及数据的传输。