【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于列车安全监测，具体涉及一种重载机车纵向冲动安全监测系统。
技术介绍
1、两万吨重载组合列车的规模化开行，在有效提高运能的同时，造成机车车辆纵向力作用加大，导致机车车辆设备及关键部件安全储备下降、疲劳伤损、使用寿命缩短等问题凸显，给运输安全带来了挑战。其中两万吨列车中部从控机车安全问题尤为突出，在纵向冲动力、复杂线路激扰等多重因素叠加作用下，车钩失稳问题突出，极大增加了重载列车车轮爬轨、脱轨等风险，严重威胁列车行车安全。因此亟需搭建重载机车动力学测试系统，实时监测机车运行过程动力学性能，在线指导司机操纵，探明潜在运行风险点，为智能运维提供数据支撑，促进重载列车智能化发展。
2、目前，国内外针对重载机车车钩力、车钩摆角、运行平稳性评价等开展了大量试验研究，但尚未从多角度进行重载机车纵向冲动安全评估且无可应用于实际工程的系统监测设备。因此，有必要集成开发一种纵向冲动安全在线监测系统，使其在确保长期稳定监测的同时满足重载机车运行状态的安全评估与分级预警，该监测设备的推广应用对于确保重载列车运行安全具有重要意义。
技术实现思路
1、为克服上述存在之不足，提出了一种重载机车纵向冲动安全监测系统，用于铁路重载机车纵向冲动实时状态安全监测，并对异常状态及时做出预警提示。
2、为实现上述目的本专利技术所采用的技术方案是：提供一种重载机车纵向冲动安全监测系统。其包括：数据采集模块：对用于计算车钩力、车钩横向摆角、车体振动、车体与构架相对位移的来自测量模块的原始数据
3、数据处理分析模块：进行数字信号分析实时计算得到机车运行状态动力学监测数据，包括车钩力、车钩摆角、车体与构架相对位移、车体纵向加速度、机车运行平稳性指标，然后将计算结果自动存储；实时获取机车运行状态动力学监测数据，然后根据各项监测指标的安全评估阈值及超限值指标数量对列车纵向冲动进行分级预警；
4、数据显示与预警模块：显示车钩力、车钩摆角、纵向加速度和机车运行平稳性结果数据以及预警信号。
5、根据本专利技术所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其进一步的优选技术方案是：所述数据采集模块采用有线网络实时采集、传输、存储和预处理数据，数据采集模块包括测量模块以及采集模块，采集模块与测量模块电连接实现加速度、应力和位移的数据采集，测量模块包括车钩力测量模块、车钩横向摆角测量模块、车体振动测量模块、车体与构架相对位移测量模块，分别用于测量计算车钩力、车钩横向摆角、车体振动、车体与构架相对位移的原始数据。
6、根据本专利技术所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其进一步的优选技术方案是：车钩力测量模块包括应变测量装置，应变测量装置安装于机车车钩钩身两侧，水平和垂直方向保持在同一位置上，每侧各组成一个半桥电路，再将两个半桥组成一个全桥电路，按测量车钩拉伸形变，抵消弯曲形变方法组桥。
7、根据本专利技术所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其进一步的优选技术方案是：车钩横向摆角测量模块包括拉线位移传感器，拉线位移传感器安装于车钩钩头钩提杆附近平台处，纵向拉线位移传感器移动端固定于车体，测量车钩纵向动态位移变化，另外两个沿列车纵向连续排列的横向拉线位移传感器移动端固定于车体支架，测量车钩横向动态位移变化，通过上述纵横向拉线位移传感器的动态位移变化及传感器安装的几何位置关系即可计算得到车钩横向摆角大小 β。
8、根据本专利技术所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其进一步的优选技术方案是：车体振动测量模块包括加速度传感器，加速度传感器安装于机车司机室地板下方，通过测量车体纵向加速度评估机车所受纵向冲动大小，然后基于车体横、垂向振动加速度计算得到机车横、垂向运行平稳性指标。
9、根据本专利技术所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其进一步的优选技术方案是：车体与构架相对位移测量模块包括拉线位移传感器，该拉线位移传感器安装于转向架中部的机车车体下方，同时在转向架构架相应位置焊装带挂钩的安装座固定拉线位移传感器移动端，通过拉线位移传感器的动态变化测量车体与构架相对位移。
10、根据本专利技术所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其进一步的优选技术方案是：所述数据采集模块包括机箱、主板、电源、mvb板、rs485串口卡、can卡、通信卡和数据传输线缆等，通过连接传感器实现加速度、应变和位移等物理量的数据采集，数据采集模块采用有线网络连接数据处理分析模块的工控机，实时采集、传输、存储和预处理数据。
11、根据本专利技术所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其进一步的优选技术方案是：其还包括无线转储模块，无线转储模块通过无线网络通讯将数据处理分析模块的存储空间内的数据文件同步到地面服务器，实现监测数据的远程下载与查看。
12、根据本专利技术所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其进一步的优选技术方案是：所述数据处理分析模块包括工控机、在线监测模块和数字信号分析模块等，该系统利用在线监测模块实时传输并存储各测试通道原始采样数据及机车管压、运行速度和运行里程等数据，并利用数字信号分析模块实时计算车钩力、车钩摆角、机车运行平稳性指标，然后将计算结果自动存储于工控机内数据存储管理模块。
13、根据本专利技术所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其进一步的优选技术方案是：所述数据显示与预警模块包括平稳操纵主机、数据显示装置，平稳操纵主机通过以太网接口与数据处理分析模块工控机连接，实时获取机车运行状态动力学监测数据，然后通过数据显示装置实时显示车钩力、车钩摆角、纵向加速度和机车运行平稳性指标，并根据各项监测指标的安全评估阈值及超限值指标数量对列车纵向冲动进行分级预警。
14、相比现有技术，本专利技术的技术方案具有如下优点/有益效果：
15、1、本专利技术通过车载监测设备的集成实现重载机车纵向冲动安全的实时状态监测，并将监测结果实时传输给司机室显示，提醒司机人员主动控制，保证机车运行安全；
16、2、本专利技术监测装置实时采集多通道重载机车运行监测数据，利用信号处理、数据分析等方法实现各项纵向冲动安全评价指标的计算，为纵向冲动安全评估提供分级预警；
17、3、本专利技术监测装置可获取大量列车运行监测数据，可进一步利用地面数据分析实现海量监测数据的深度挖掘，同时结合司机操纵、线路纵断面等相关数据的关联性分析，准确辨识列车潜在运行风险。
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1.一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，所述数据采集模块采用有线网络实时采集、传输、存储和预处理数据，数据采集模块包括测量模块以及采集模块，采集模块与测量模块电连接实现加速度、应变和位移的数据采集，测量模块包括车钩力测量模块、车钩横向摆角测量模块、车体振动测量模块、车体与构架相对位移测量模块，分别用于测量计算车钩力、车钩横向摆角、车体振动、车体与构架相对位移的原始数据。
3.根据权利要求2所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，车钩力测量模块包括应变测量装置，应变测量装置安装于机车车钩钩身两侧，水平和垂直方向保持在同一位置上，每侧各组成一个半桥电路，再将两个半桥组成一个全桥电路，按测量车钩拉伸形变，抵消弯曲形变方法组桥。
4.根据权利要求2所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，车钩横向摆角测量模块包括拉线位移传感器，拉线位移传感器安装于车钩钩头钩提杆附近平台处，纵向拉线位移传感器移动端固定于车体，测量车钩纵向动态位移变化，另外两个
5.根据权利要求2所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，车体振动测量模块包括加速度传感器，加速度传感器安装于机车司机室地板下方，通过测量车体纵向加速度评估机车所受纵向冲动大小，然后基于车体横、垂向振动加速度计算得到机车横、垂向运行平稳性指标。
6.根据权利要求2所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，车体与构架相对位移测量模块包括拉线位移传感器，该拉线位移传感器安装于转向架中部的机车车体下方，同时在转向架构架相应位置焊装带挂钩的安装座固定拉线位移传感器移动端，通过拉线位移传感器的动态变化测量车体与构架相对位移。
7.根据权利要求1所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，所述数据采集模块包括机箱、主板、电源、MVB板、RS485串口卡、CAN卡、通信卡和数据传输线缆，通过连接传感器实现加速度、应变和位移物理量的数据采集，数据采集模块采用有线网络连接数据处理分析模块的工控机，实时采集、传输、存储和预处理数据。
8.根据权利要求1所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，其还包括无线转储模块，无线转储模块通过无线网络通讯将数据处理分析模块的存储空间内的数据文件同步到地面服务器，实现监测数据的远程下载与查看。
9.根据权利要求1所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，所述数据处理分析模块包括工控机、在线监测模块、数据处理与存储模块和数字信号分析模块，数据处理与存储模块利用在线监测模块实时传输并存储各测试通道原始采样数据及机车管压、运行速度和、运行里程和时间数据，并利用数字信号分析模块实时计算车钩力、车钩摆角、机车运行平稳性指标，然后将计算结果自动存储于工控机内数据存储管理模块。
10.根据权利要求1所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，所述数据显示与预警模块包括平稳操纵主机、数据显示装置，平稳操纵主机通过以太网接口与数据处理分析模块工控机连接，实时获取机车运行状态动力学监测数据，然后通过数据显示装置实时显示车钩力、车钩摆角、纵向加速度和机车运行平稳性指标，并根据各项监测指标的安全评估阈值及超限值指标数量对列车纵向冲动进行分级预警。
...【技术特征摘要】
1.一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，所述数据采集模块采用有线网络实时采集、传输、存储和预处理数据，数据采集模块包括测量模块以及采集模块，采集模块与测量模块电连接实现加速度、应变和位移的数据采集，测量模块包括车钩力测量模块、车钩横向摆角测量模块、车体振动测量模块、车体与构架相对位移测量模块，分别用于测量计算车钩力、车钩横向摆角、车体振动、车体与构架相对位移的原始数据。
3.根据权利要求2所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，车钩力测量模块包括应变测量装置，应变测量装置安装于机车车钩钩身两侧，水平和垂直方向保持在同一位置上，每侧各组成一个半桥电路，再将两个半桥组成一个全桥电路，按测量车钩拉伸形变，抵消弯曲形变方法组桥。
4.根据权利要求2所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，车钩横向摆角测量模块包括拉线位移传感器，拉线位移传感器安装于车钩钩头钩提杆附近平台处，纵向拉线位移传感器移动端固定于车体，测量车钩纵向动态位移变化，另外两个沿列车纵向连续排列的横向拉线位移传感器移动端固定于车体支架，测量车钩横向动态位移变化，通过纵横向拉线位移传感器的动态位移变化及传感器安装的几何位置关系即可计算得到车钩横向摆角大小β。
5.根据权利要求2所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，车体振动测量模块包括加速度传感器，加速度传感器安装于机车司机室地板下方，通过测量车体纵向加速度评估机车所受纵向冲动大小，然后基于车体横、垂向振动加速度计算得到机车横、垂向运行平稳性指标。
6.根据权利要求2所述的一种重载机车纵向冲动安全监测系统，其特征在于，车体与构...
【专利技术属性】
技术研发人员：王开云，陈是扦，谢博，翟婉明，王青元，刘强强，许仲兵，吴俊，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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