[發明專利]一種列車故障在線檢測系統和方法

有效

• 申請號: 202010786738.0
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112033674B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 王宇;馬詩洋;靳寶全;高妍;張紅娟;白清;劉昕
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045;G01M17/08;G01C21/16;G01S19/47;G01S19/12
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

本發明涉及一種列車故障在線檢測系統和方法，利用分布式光纖振動傳感系統，可對列車故障點進行實時檢測與定位，同時，將三軸加速度計與全球定位系統結合，可縮短全球定位系統的定位周期并識別故障，采用卡爾曼濾波模塊來濾除故障輪軸運行時產生的噪聲；設計最小二乘法的加權融合算法來完成三類信號的融合，通過多維建模分析來實現對列車運行時故障輪軸更加準確的檢測與定位，系統具有布設靈活、結構簡單、抗電磁干擾、無檢測盲區等優點。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，更具體地說，涉及一種列車故障在線檢測系統和方法。

背景技術

高速列車作為國家的重大基礎設施、大眾化的交通工具，保障其正常安全的運行對國家經濟發展和人民旅途安全起著重大作用。高速列車經長期運行后底部輪軸容易出現故障極易導致安全事故，為此，高速鐵路管理部門一般采用人工排查、車輪傳感器檢測等手段來發現故障輪軸。但傳統的檢測手段仍存在一定的局限性，如人工排查無法全天候實時排查，車輪傳感器檢測周期長，無法及時報警等。在此背景下，不斷發展的分布式光纖振動傳感技術，由于其自身抗電磁干擾、靈敏度高、無檢測盲區等優勢，可在高速列車故障輪軸檢測領域進行應用。

高速列車運行時輪軸出現故障，會對鐵軌產生異常振動?；谙喔晒鈺r域反射技術的分布式光纖振動傳感系統，通過沿鐵軌敷設的傳感光纖來檢測異常振動引起的光相位變化，實現對列車故障輪軸的定位和報警。結合列車本身的三軸加速度計和全球定位系統，同時將列車的加速度與位置信號進行無線傳輸，與光纖振動系統的振動信號進行融合，來實現對列車的安全檢測及發生故障時對故障點的精確定位和實時報警。

發明內容

本發明提供了一種列車故障在線檢測系統和方法，利用相干光時域反射技術對列車運行時故障輪軸所產生的振動信號進行檢測和定位，結合列車的三軸加速度計和全球定位系統，將加速度信號和地理位置信號通過無線傳輸與光纖振動信號進行算法融合，實現對列車故障輪軸的準確定位和實時報警。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種列車故障在線檢測系統，包括：

窄線寬激光器、第一光纖耦合器、聲光調制器、波分復用器、環形器、光纜連接盒、光纜、尾纖終端盒、第二光纖耦合器、平衡光電探測器、帶通濾波器、正弦波發生器、正交解調器、低通濾波器、幅值運算器、三軸加速度計、第一信號調制器、第一無線信號發生器、高速模數轉換模塊、微控制器、全球定位系統、第一數據轉換器、第二信號調制器、第二無線信號發射器、第一無線信號接收器、第一信號解調器、卡爾曼濾波模塊、第二無線信號接收器、第二信號解調器、第二數據轉換器、高速數據采集卡、多源數據融合模塊、特征提取模塊和上位機；