[發明專利]一種高速列車軸承安全狀態實時監測系統

有效

• 申請號: 202110093751.2
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112906480B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 永遠;王一斐;李盼召;梁婷
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F17/18;G01M13/045
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 黃芷

一種高速列車軸承安全狀態實時監測系統，包括信號采集模塊，所述信號采集模塊包括用于采集軸承振動信號的加速度傳感器，所述信號采集模塊還包括與所述加速度傳感器電連接的發射裝置，用于將檢測到的原始振動信號通過有線或無線方式傳給快速診斷模塊和損傷程度判定模塊和故障類型判定模塊；所述快速診斷模塊通過振動信號幅值的概率密度參數快速判定軸承是否存在故障，所述概率密度參數是概率密度函數幅值的3σ分布寬度與概率密度函數峰值的乘積。該系統可不僅可以防止突發性故障帶來的災難性事故，保障列車正常運行，也可對漸變性故障進行預防，保障高速列車軸承在使用壽命內的精度和效率。

技術領域

本發明涉及一種高速列車軸承安全狀態實時監測系統，屬于軌道交通安全檢測領域。

背景技術

隨著我國列車營運里程的不斷積累，以及對運行時速和貨運量等需求的不斷提升，安全作為高速列車提速的首要前提，將對我國高速列車整體的安全性和可靠性提出了更高的要求。滾動軸承作為高速列車轉向架的重要構件之一，起到減少摩擦和支撐負荷的作用，對列車的高效、可靠運轉極為重要，其服役狀態將直接影響列車能否安全行駛。現階段對高速列車滾動軸承的檢測仍以溫度監測為主，并采用定期維護的方式，當列車運行一定里程后，將列車送回整機廠進行拆分、維護或更換。采用溫度對軸承運行進行監測方式，通常在軸承故障處于劣化階段才有效，且具有一定的遲滯性。

發明內容

本發明的目的是提供一種高速列車軸承安全狀態實時監測系統，該系統可不僅可以防止突發性故障帶來的災難性事故，保障列車正常運行，也可對漸變性故障進行預防，保障高速列車軸承在使用壽命內的精度和效率。

本發明實現其發明目的所采取的技術方案是：一種高速列車軸承安全狀態實時監測系統，包括信號采集模塊，所述信號采集模塊包括用于采集軸承振動信號的加速度傳感器，其特征在于：所述信號采集模塊還包括與所述加速度傳感器電連接的發射裝置，用于將檢測到的原始振動信號通過有線或無線方式傳給快速診斷模塊和損傷程度判定模塊和故障類型判定模塊；

所述快速診斷模塊通過振動信號幅值的概率密度參數快速判定軸承是否存在故障，所述概率密度參數是概率密度函數幅值的3σ分布寬度與概率密度函數峰值的乘積；

所述損傷程度判定模塊通過振動信號的時域特征參數分析判定軸承的磨耗狀態和故障損傷程度；所述時域特征參數包括有效值，波形指標、脈沖指標和裕度指標；

所述故障類型判定模塊包括概率密度函數判定子模塊和頻譜圖判定子模塊；

所述概率密度函數判定子模塊通過分析振動信號幅值的概率密度函數的正態分布期望和標準差判定軸承故障類型；所述頻譜圖判定子模塊通過振動信號的功率譜判定軸承故障類別；故障類別包括軸承內圈故障、軸承外圈故障和軸承滾動體故障。

上述快速診斷模塊的原理是：

申請人通過對軸承振動信號幅值的概率密度分布進行詳細研究，提出概率密度參數，即概率密度函數幅值的3σ分布寬度與概率密度分布擬合峰值的乘積，正常軸承在不同載荷下，該參數均在特定范圍內，而一旦軸承出現故障，不管故障類別或故障尺寸，該參數都會存在極大變化，所以采用概率密度參數進行快速診斷的診斷指標，診斷快速、準確。

進一步，本發明所述信號采集模塊包括安裝于齒輪箱上的三個各項參數完全一致的加速度傳感器，記為傳感器一、傳感器二、傳感器三，傳感器一和加速度傳感二分別安裝于從動齒輪左側和從動齒輪右側，采集的振動信號用于判定從動軸承的運行狀態；傳感器三安裝于主動齒輪左側，采集的振動信號用于判定主動軸承的運行狀態。

試驗驗證，對于主動軸承的狀態判定選擇采用傳感器三位置采集振動信號較為準確。對于從動軸承，則采用傳感器一和傳感器二振動信號的加和的平均值來判定其運行狀態比較準確。

更進一步，本分明所述加速度傳感器通過螺紋連接安裝于齒輪箱上。螺紋連接可以使得齒輪箱的沖擊脈沖衰減少，能更準確檢測齒輪箱的沖擊情況。