一种钢轨波磨车载监测装置，其特征在于：含有波检车，安装在波检车的同一条车轴左右轴箱上的两个振动冲击监测传感器组的一对左传感器和右传感器，还含有安装在车轴上的转速传感器和安装在车内的波检仪；由车轮转速传感器（３）监测得到的转速脉冲信号送到波检仪，由传感器监测得到的振动、冲击信号同时送到波检仪的振动通道和共振解调通道，经过处理后，分别同时送到根据车轮转速传感器的脉冲信号进行触发控制作转速跟踪采样的ＡＤ变换器作连续采样监测，采样监测输出的数据样本由波检仪的波磨监测专家系统，识别左右轨道的波磨深度（Ｈ）、波磨波长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于轨道交通装备故障检 测领域。
技术介绍
轨道交通是当代的主要地面运输装备。随着专线铁路、城轨交通的快速发展，在一 条轨道上运行单种型号的车辆和按照规范的车速运行的现象越来越多，例如高速客运专线 上运行的几乎是单一型号的动车组，城市的每一条地面轻轨交通线和地铁线路上运行的都 是同一型号的车辆并按照规范的车速运行。某些货运专线铁路除了机车之外几乎所有的货 车都是同一型号的并按照规范车速运行的。在独立车轮的车辆问世之前生产的车辆，几乎全部都是使用左右车轮压装在同一 轴上的固定车轮。在车辆通过弯道时，内外轨道的半径、弧长都不同，必然引起内外车轮两 者或其中一轮与轨道产生滑动磨损。这与在直线轨道上行驶时的情况有明显区别。由于认识论的偏颇，在弯道行驶时的车速，虽然通过轨道的(内外轨高度差)设计 为与计划车速VS匹配，以期减少车轮对轨道的横向力，防止轮缘向轨面的爬升，但不仅运 行的车速VD随着提速的总体需求而可能提高或变化，而且存在着当前车速VD与车辆的转 向架共振频率F、转向架的轴距L以及轨道的设计车速VS匹配不当的事实，结果成为引起轨 道的弯道部轨体出现波浪纹状的磨损(简称“波磨”)，成为被忽视的主要轮轨动力学原因 之一，而且随后车辆继续行驶将导致该波磨向深度(波磨磨损深度增加)和广度(沿着轨 道向远处发展)扩展，从而使行驶车轮通过波磨路段时，引起强烈的震动和冲击，甚至引起 车辆某些部件共振，导致和加速车辆的损坏。当前检查轨道波磨的深度H、波长B、和发生的区间长度Q的方法，早期主要是依靠 检道工人沿着轨道进行、由肉眼检查确认，进而用专用度量工具核查波磨深度H、波长B和 区间Q。虽然有专用的价格昂贵的检道车，但因为检测车速低于该铁路的常规运行车速VD， 并因其工作过程影响铁路的正常营运而不容频繁使用；而且，在存在波磨的轨道上相对轨 道进行的检测受到轨道基准因存在波浪纹而不定的影响，其准确度大幅度下降；而特别是 由于波磨发展很快，必须经常检测，却与上述轨检车等现有装备的不适应性发生很大矛盾。因此，急需一种可以安装在每一列车的机车上、或车厢上或者专用监测车上的、以 地理坐标为基准的、能够与线路上当前运行车速完全匹配的监测装置，以便频繁地对轨道 进行波磨参数监测及时发现严重钢轨波磨问题。
技术实现思路
为了解决以上问题技术问题，提出，主 要用于安装在轨道交通车辆上，监测轨道波磨的波长和深度，指导对轨道的及时和适时维 修，防止波磨引起运载设备强烈震动和共振及所至的车、轨加速损坏。这种钢轨波磨车载监测装置，含有波检车1，安装在波检车1的同一条车轴左右轴箱11、12上的两个振动冲击监测传感器组2的左传感器21和右传感器22，还含有安装在车 轴上的转速传感器3和安装在车内的波检仪4 ；由车轮转速传感器3监测得到的转速脉冲 信号送到波检仪4，由两传感器21、22监测得到的振动、冲击信号同时送到波检仪4的振动 通道41Z、42Z和共振解调通道41G、42G ；经过处理后，分别同时送到根据车轮转速传感器3 的脉冲信号进行触发控制、并作转速跟踪采样的AD变换器43实现连续采样监测，采样监测 输出的数据样本由设置在波检仪4内的波磨监测专家系统(软件)44，识别左右轨道的波磨 深度H、波磨波长B。如附图1-1和图1-2。监测中，为了避免了常见轨检车以车轮、车体为基准监测轨面波动时，由于并非以 大地为基准，而是以本来就不平直的轨面为基准所带来的误差，所含的传感器21、22是“地 震式”或称“惯性式”振动冲击复合监测传感器，分别安装在车轴两端的轴箱上，监测车轮经 过钢轨波磨时，引起的车轮及轴箱相对大地的振动加速度和车轮与轨道的冲击，输送到波 检仪4的振动通道41Z、42Z和共振解调通道41G、42G处理后，再输送到波检仪4的AD变换 器43，由AD变换器43监测车轮经过波磨轨道时振动加速度，由波检仪4的波磨监测专家系 统44计算得到峰峰值振幅，即得到波磨的波峰到波谷的波磨深度H。车辆以勻速VI经过弯道波磨，由此所致的轮轨动力学因素引发的弯道波磨长度L =V1/F变化，式中，F是转向架构架纵梁的共振频率；但车轮同速经过波磨引起的振动和冲 击在转速跟踪采样时的信号是相对转速为周期性的，故波磨的振动与冲击有确定的转速跟 踪谱。推理如下由于L = Vl/F= JIDFN1/F，式中，D为车轮直径，FN1为引发波磨的车轮转动 频率。即使车速变为V及车轮转动频率变为Fn，由于转速跟踪的采样频率Fe = M*Fn， M为转速信号相对于转速频率Fn的倍频数，例如M = 200 ；每个采样点之间车轮滚过的距离 是De = JI D/M，故每个波浪纹的波长L对应的采样点数K是K = L/ (Dc) = 3i DFN1/F/ (3i D/M) = M*FN1/F即每个波浪纹波长的采样点数K与车轮转速频率FN1成正比。该值K不同于车轮每转一周的采样点数M,因此在转速跟踪采样的振动、冲击样本 中，波磨特征有别于车轮踏面故障特征。例如，设每次采样的样本长度为N = 2048，M = 200，根据采样定理，则车轮的故障特征谱号是PT = N/M = 10. 24 ；而波磨的故障特征谱号是PB = N/K = 10. 24*F/FN1可见在转速跟踪采样的样本中，由于上述波磨产生机理所致的波磨有固定的谱 号PB。这就为区分波磨与车轮踏面的振动、冲击提供了理论基础。列车通常采用如下的运行方式在进入弯道前将车速调整到规定的车速，然后勻 速经过弯道。这就意味着列车在以车速V、车轮转速频率过弯道波磨时，波磨振动冲击的转 速跟踪采样FFT分析的特征谱号PB是相对固定值，从而为对转速跟踪采样得到的振动加速 度信号经过简化的重积分得到振幅(即波磨的深度)奠定了基础。由于波磨的形式基本上呈现为半波正弦形式如附图2，根据傅立叶展开式，幅度为 H= 1、角频率为《的正弦波整理为半波正弦信号的傅立叶展开式为所以，波磨深度H与正弦波2阶分量、亦即半波正弦波的1阶分量之间，有固定的比值或称“修正系数” X，X = 3 JI /4 = 2. 3562。半波正弦波磨的1阶分量等于波磨深度H的0. 4244倍。如附图3、4的仿真分析一种钢轨波磨车载监测装置，对振动冲击传感器所敏感的并由振动通道41Z、42Z 所分离的振动加速度由采样频率为F。= MFn的转速跟踪采样后，经过FFT分析得到波磨振 动的加速度频谱分量及各频谱的相位分量，再对各频谱分量经过数值重积分得到振动幅度 频谱，然后合成为综合振幅，再计算其峰峰振幅，得到波磨的深度H ；或通过对近似半波正 弦状的波磨振动加速度的FFT分析得到波磨1阶谱的幅度Ba，由谱线重积分函数Bx = Ba/ (2 π FN*PB/PN)2通过重积分得到1阶谱的振幅Bx，基于修正系数X = 3 π /4 = 2. 3562，推算 波磨的深度为H = X*Bx = 2. 3562BX = 2. 3562BA/ (2 π FN*PB/PN)2。 一种钢轨波磨车载监测装置，所述振动通道41Z、42Z通过含有硬件重积分电路， 输入由传感器21、22所敏感的振动加速度信号，输出振动振幅信号到AD变换器43，直接采 集振幅信号，计算波磨深度H。—种钢轨波磨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钢轨波磨车载监测装置，其特征在于：含有波检车（１），安装在波检车（１）的同一条车轴左右轴箱（１１、１２）上的两个振动冲击监测传感器组（２）的一对左传感器（２１）和右传感器（２２），还含有安装在车轴上的转速传感器（３）和安装在车内的波检仪（４）；由车轮转速传感器（３）监测得到的转速脉冲信号送到波检仪（４），由传感器（２１、２２）监测得到的振动、冲击信号同时送到波检仪（４）的振动通道（４１Ｚ、４２Ｚ）和共振解调通道（４１Ｇ、４２Ｇ），经过处理后，分别同时送到根据车轮转速传感器（３）的脉冲信号进行触发控制作转速跟踪采样的ＡＤ变换器（４３）作连续采样监测，采样监测输出的数据样本由波检仪（４）的波磨监测专家系统（４４），识别左右轨道的波磨深度（Ｈ）、波磨波长（Ｂ）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐德尧，宋辛晖，黄贵发，许艳华，陈湘，王俊智，谢宁，
申请(专利权)人：唐德尧，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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