【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轨道交通，具体涉及一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统及方法。
技术介绍
1、两万吨重载列车采用“1+1编组”方式，而长大编组的列车的纵向动力学问题对列车的安全运行有着巨大的影响，这也对空气制动系统提出了考验，制动系统压力的异常变化会导致制动力的减弱或增强，影响系统的有序运行，对整列车的安全操控造成影响。因此实时监测列车制动系统的工作状态，及时发现其中的异常状态并发出运行预警具有重要的实际意义。
2、目前的列车空气制动监测系统主要关注均制动缸、制动阀的加速度，事实上通过列车管的压力变化直接控制列车的制动与缓解，因此需要对系统中的管道、缸体、制动阀进行全面的监测。
3、本专利技术提出的列车空气制动性能的在线监测系统能够实现对不同操纵工况及复杂线路条件下列车管压力水平、制动系统充排风性能及制动阀振动情况的实时监测，涉及到压力与加速度等参数的测量。
技术实现思路
1、为克服上述存在之不足，本专利技术的专利技术人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统及方法，本专利技术不局限于制动系统的压力，而是将制动阀阀体振动加速度作为评价指标，过大的加速度值可能会导致阀体意外泄压引起风缸压力下降，同时是对两万吨列车中关键的4节货车进行监测，在中部机车两侧各有2节被测货车，能够全面、准确地监测列车制动系统状态，为两万吨列车的操控提供安全保障。
2、为实现上述目的本专利技术所采用
3、压力监测模块：分别将压力传感器安装在列车管、制动缸、副风缸、加缓风缸上，监测制动系统压力的动态变化情况；
4、振动监测模块：将加速度传感器安装在列车制动阀阀体上，监测制动阀在制动过程中的振动情况；
5、数据存储与传输模块：实时存储列车运行时各压力传感器采集的压力值以及加速度传感器采集的振动加速度值，并将数据发送到监测分析模块；
6、监测分析模块：接受数据存储与传输模块发送的数据，监测分析模块搭载根据历史实测数据建立的货车空气制动预测模型，将预测模型的制动系统各管道、缸体压力的预测值与压力监测模块获取的真实压力值进行比对，结合制动阀振动加速度大小分析列车运行是否存在异常状态，存在异常则进行报警。
7、根据本专利技术所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其进一步的优选技术方案是：所述电源模块是安装在转向架轮对上的发电装置，采用轴端发电装置安装在货车的转向架任一轮对上。
8、根据本专利技术所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其进一步的优选技术方案是：安装在制动阀阀体的加速度传感器具有3向加速度通道，实现更加全面而精确的测量。
9、根据本专利技术所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其进一步的优选技术方案是：所述数据存储和传输装置集成与电气柜中，与传感器的连接线均有保护层以隔绝外界异物侵入。
10、根据本专利技术所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其进一步的优选技术方案是：所述压力监测模块和振动监测模块设置在单列车中制动性能最差的2节货车进行监测；针对两列列车重联设置4节货车进行监控，在中部机车两侧各有2节被测货车。
11、一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测方法，其步骤包括：s1：利用压力监测模块采集列车管、制动缸、副风缸、加缓风缸的压力数据；利用振动监测模块采集制动阀在制动过程中的振动数据；
12、s2：数据存储与传输系统实时存储压力监测模块、振动监测模块采集的列车运行时的压力数据及振动数据，将数据传输到监测分析模块作为实测数据；
13、s3：将货车编入编组中进行重车实验，利用历史实测数据借助matlab仿真软件搭建货车空气制动预测模型，并将预测模型搭载在监测分析模块，预测模型实时输出制动系统各管道、缸体压力的预测值；
14、s4：通过监测分析模块将制动系统各管道、缸体压力的预测值与真实压力值进行比对；
15、s5：分析管道压力是否外漏、制动阀功能是否正常，出现异常状况时发出安全预警。
16、根据本专利技术所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测方法，其进一步的优选技术方案是：在步骤s2之后还包括测试步骤，对列车进行保压测试，确保压力传感器的安装不会对制动管路造成影响，校验列车管、制动缸、副风缸、加缓风缸的压力；测试数据存储与传输系统的存储及数据传输的稳定性。
17、根据本专利技术所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测方法，其进一步的优选技术方案是：步骤s5中，具体分析内容包括：数据存储与传输系统将存储制动缸、副风缸、加缓风缸、列车管的压力数据及120型制动阀的振动数据，将数据传输到监测分析模块，分析评估各管道和缸体压力值的泄漏量，是否小于20kpa/min；120阀作用是否良好，是否在9.60m/s2～10.0m/s2范围内窄幅波动；长大编组列车的制动、缓解延迟是否与仿真结果相同。
18、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：
19、1、本专利技术不局限于制动系统的压力，而是将制动阀阀体振动加速度作为评价指标，过大的加速度值可能会导致阀体意外泄压引起风缸压力下降。
20、2、本专利技术使用定制轴端发电装置保证了列车运行时稳定的电力供应，克服了传统蓄电池供电能力不足的缺点，能满足长期服役性能监测的需求。
21、3、本专利技术对两万吨列车中关键的4节货车进行监测，在中部机车两次各有2节被测货车，能够全面、准确地监测列车制动系统状态，为两万吨列车的操控提供安全保障。
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1.一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其特征在于，其包括：电源模块：作为动力源为下述的压力监测模块、振动监测模块、数据存储与传输模块供电；
2.根据权利要求1所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其特征在于，所述电源模块是安装在转向架轮对上的发电装置，采用轴端发电装置安装在货车的转向架任一轮对上。
3.根据权利要求1所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其特征在于，安装在制动阀阀体的加速度传感器具有3向加速度通道，实现更加全面而精确的测量。
4.根据权利要求1所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其特征在于，所述数据存储和传输装置集成与电气柜中，与传感器的连接线均有保护层以隔绝外界异物侵入。
5.根据权利要求1所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测方法，其特征在于，所述压力监测模块和振动监测模块设置在单列车中制动性能最差的2节货车进行监测；针对两列列车重联设置4节货车进行监控，在中部机车两侧各有2节被测货车。
6.一种长大编组货运列车空气制动性能的在
7.根据权利要求6所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测方法，其特征在于，在步骤S2之后还包括测试步骤，对列车进行保压测试，确保压力传感器的安装不会对制动管路造成影响，校验列车管、制动缸、副风缸、加缓风缸的压力；测试数据存储与传输系统的存储及数据传输的稳定性。
8.根据权利要求6所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测方法，其特征在于，步骤S5中，具体分析内容包括：数据存储与传输系统将存储制动缸、副风缸、加缓风缸、列车管的压力数据及120型制动阀的振动数据，将数据传输到监测分析模块，分析评估各管道和缸体压力值的泄漏量，是否小于20kpa/min；120阀作用是否良好，是否在9.60m/s2～10.0m/s2范围内窄幅波动；长大编组列车的制动、缓解延迟是否与仿真结果相同。
...【技术特征摘要】
1.一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其特征在于，其包括：电源模块：作为动力源为下述的压力监测模块、振动监测模块、数据存储与传输模块供电；
2.根据权利要求1所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其特征在于，所述电源模块是安装在转向架轮对上的发电装置，采用轴端发电装置安装在货车的转向架任一轮对上。
3.根据权利要求1所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其特征在于，安装在制动阀阀体的加速度传感器具有3向加速度通道，实现更加全面而精确的测量。
4.根据权利要求1所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测系统，其特征在于，所述数据存储和传输装置集成与电气柜中，与传感器的连接线均有保护层以隔绝外界异物侵入。
5.根据权利要求1所述的一种长大编组货运列车空气制动性能的在线监测方法，其特征在于，所述压力监测模块和振动监测模块设置在单列车中制动性能最差的2节货车进行监测；针对两列列车重联设置4节货车进行监控，在中部机车两侧各有2节被测货...
【专利技术属性】
技术研发人员：张二田，凌亮，朱明达，翟婉明，王开云，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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