[發明專利]動車底部傳動系統故障診斷方法、裝置和系統

在審

• 申請號: 202011560492.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112781864A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 張軍;馬共立;李冬方;張志福;李東岳;王軍;李博;叢地楨;呂龍澤;邢傳義;馬天;彭博;趙崢
• 申請（專利權）人: 哈爾濱鐵路科研所科技有限公司
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 李傳亮

本申請涉及一種動車底部傳動系統故障診斷方法、裝置和系統，包括：獲取由安裝于距離兩側鐵軌相等且位于相鄰枕木之間的麥克風陣列采集的聲學信號；對所述聲學信號進行增強；基于增強后的所述聲學信號和預設故障特征頻段判斷傳動系統是否出現故障。本申請能夠在車輛運行過程中對整個傳動系統進行檢測，不需要與車輛進行接觸，便于安裝和維護。

技術領域

本申請涉及鐵路車輛安全檢測技術領域，尤其是涉及一種動車底部傳動系統故障診斷方法、裝置和系統。

背景技術

隨著高速鐵路的快速發展，動車組速度也在不斷提高，在長時間高速運行條件下，動車底部傳動系統的各個部件由于正常磨損和疲勞、制造或者裝配誤差以及惡劣的運行環境，在列車運行的不斷沖擊下，容易發生疲勞和損壞。傳動裝置是車輛運行的關鍵部件，如果不能及時檢測和發現故障，將會嚴重影響車輛的行車安全。

由于目前檢修條件的限制，對動車底部傳動系統各部件的檢修手段比較單一和落后，目前對動車底部傳動系統的檢測方式主要包括振動檢測、人耳感知監聽檢測和回廠檢修。利用振動傳感器的檢測結果比較準確，但是不便于安裝，而且對安裝位置要求比較嚴格；人耳感知監聽受主觀影響比較大，費時費力而且容易發生誤判和漏判；回廠檢修是在運行一定里程后進行，不能及時發現故障。

發明內容

為了能夠在車輛運行過程中對整個傳動系統進行檢測，本申請提供一種動車底部傳動系統故障診斷方法、裝置和系統。

第一方面，本申請提供了一種動車底部傳動系統故障診斷方法，包括：獲取由安裝于距離兩側鐵軌相等且位于相鄰枕木之間的麥克風陣列采集的聲學信號；對所述聲學信號進行增強；基于增強后的所述聲學信號和預設故障特征頻段判斷傳動系統是否出現故障。

優選的，所述對所述聲學信號進行增強，包括：將所述聲學信號進行傅里葉變換以得到所述聲學信號的頻域信號；采用波束形成法對所述頻域信號進行增強；將增強后的所述頻域信號進行傅里葉反變換以得到增強后的時域信號，完成所述聲學信號的增強。

優選的，所述采用波束形成法對所述頻域信號進行增強，包括：將所述頻域信號按照頻率順序劃分為多段子頻域信號，并計算每個子頻域信號的中心頻率；將多段子頻域信號按照其所屬的通道、頻帶，形成第一矩陣；計算傳動系統中設備與麥克風陣列中心位置的第一距離，以傳動系統中設備與麥克風陣列中每個麥克風的第二距離減去第一距離形成第二矩陣；

采用下式對所述子頻域信號進行增強：

exp(-j*2*pi*中心頻率*第二矩陣/v)

其中，j為基本虛數單位，pi為圓周率，v為聲音在空氣中的傳播速度；

將增強后的所述子頻域信號按照順序進行連接以形成增強后的所述頻域信號。

優選的，所述基于增強后的所述聲學信號和預設故障特征頻段判斷傳動系統是否出現故障，包括：對增強后的所述聲學信號進行歸一化處理；對歸一化后的所述聲學信號進行Hilbert變換得到解析信號；計算所述解析信號的包絡譜；根據所述包絡譜的峰值和諧波值、所述預設故障特征頻段的峰值和諧波值來判斷所述傳動系統是否出現故障。

第二方面，本申請提供了一種動車底部傳動系統故障診斷裝置，包括處理器；所述處理器被配置為：獲取由安裝于距離兩側鐵軌相等且位于相鄰枕木之間的麥克風陣列采集的聲學信號；對所述聲學信號進行增強；基于增強后的所述聲學信號和預設故障特征頻段判斷傳動系統是否出現故障。

優選的，所述處理器具體被配置為：將所述聲學信號進行傅里葉變換以得到所述聲學信號的頻域信號；采用波束形成法對所述頻域信號進行增強；將增強后的所述頻域信號進行傅里葉反變換以得到增強后的時域信號，完成所述聲學信號的增強。