[实用新型]旅客列车车厢运行状态监测系统

权利要求书

1.一种旅客列车车厢运行状态监测系统，包括安装在车体内部5个监测传感器和由传感器接口电路、信号调理电路、模数转换电路、监测CPU电路、RAMROM电路、以太网接口电路组成的状态监测器；其特征是：监测传感器是集三轴振动监测和温度监测于一体的多参量传感器，可监测列车运行过程中车体内部X、Y、Z三个方向的振动和温度，监测传感器1、监测传感器2、监测传感器3分别安装在车体地板中轴线上的前、中、后，监测传感器4、监测传感器5分别安装在车体地板的前左侧、后右侧；监测传感器拾取的振动和温度信号经传感器接口电路连接到信号调理电路，经信号调理电路后的信号由模数转换电路转换数字信号，监测CPU电路与RAMROM电路一起对列车运行的平稳性和乘坐的舒适性进行监测与评价，评价结果经以太网接口电路、交换机传输到列车监测主机。

2.根据权利要求1所述的旅客列车车厢运行状态监测系统，其特征是：所述的监测传感器包括由振动敏感元件YDPx、双运放IC1、电阻R1~R8、电容C1~C4组成的X方向振动监测组件，由振动敏感元件YDPz、双运放IC2、电阻R9~R16、电容C5~C8组成的Z方向振动监测组件，由振动敏感元件YDPy、温度敏感元件Rt双运放IC3、电阻R17~R23、电容C9~C12组成的Y方向振动温度监测组件，且X、Y、Z三个方向的振动监测组件电路结构相同，仅将Y方向的电流取样电阻用温度敏感元件Rt替代；振动敏感元件为环形剪切型压电陶瓷晶体，温度敏感元件为Pt系列铂热电阻，电路中R1=R9= R17、R2=R10= R18、R3=R11= R19、R4=R12= R20、R5=R13=R21、R6=R14= R22、R7=R15= R23、R8=R16= Rt在0℃时阻值、C1=C5= C9、C2=C6= C10、C3=C7=C11、C4=C8= C12，双运放IC1、IC2、IC3为相同的低噪声低功耗运放，监测传感器由恒压源Vs供电，X方向振动敏感元件YDPx拾取的振动信号经由运放IC1B、电阻R1~R2、电容C1~C3组成的电荷放大器放大并转换为电压信号后经由运放IC1A、电阻R5~R8组成的电压电流转换器转换电流信号Ix从连接器JK1输出，电阻R3~R4与电容C4一起用于提供振动信号的直流参考电平，Y、Z方向的振动信号按同样方法转换电流信号Iy、Iz经连接器JK1输出，温度监测信号以直流方式叠加在Y方向的电流信号Iy中，从而实现了测点X、Y、Z三个方向振动和温度的单传感器多参量监测。

3.根据权利要求1所述的旅客列车车厢运行状态监测系统，其特征是：所述的传感器接口电路由运放IC4A、恒压源模块WD1和WD2、电阻R26~R34、电容C13~C21组成，每个监测传感器设置一个；电容C15、C16为电源VDD的去耦电容，恒压源模块WD1与电容C13、C14一起为监测传感器提供工作电源Vs，恒压源模块WD2与电容C17、C18一起为监测装置后续电路提供工作电源VCC，监测传感器信号由连接器JK2接入，经电阻R28、R26、R27将电流信号Ix、Iy、Iz转换为电压信号，振动信号由C19、C21、C20耦合Vx、Vy、Vz到信号调理电路，温度信号连接至由IC4A、电阻R29~R34构成的减法器后得到信号Vt，以去除传感器静态工作电流对温度监测的影响，电阻R29、R30根据传感器静态工作电流大小选择。

4.根据权利要求1所述的旅客列车车厢运行状态监测系统，其特征是：所述的信号调理电路由运放IC4B、四运放IC5和IC6、电阻R35~R57、电容C22~C34、双二极管D3组成，每个监测传感器设置一个；信号Vx经由运放IC5A、电阻R35~R36、电容C22~C23构成的二阶低通滤波器后再经由运放IC5B、电阻R37~R38、电容C24~C25构成的二阶低通滤波器，形成对信号Vx的四阶低通滤波以避免高频振动和冲击信号对监测的影响，之后连接至模数转换电路的ADC1_IN3，信号Vy、Vz同样经过四阶低通滤波后连接至模数转换电路的ADC1_IN5、ADC1_IN4；为消除振动冲击信号的直流分量对车辆乘坐舒适性评价的影响，信号Vy经由运放IC6A和运放IC6B、双二极管D3、电阻R48~R53、电容C34构成的全波整流滤波电路后得到其直流分量，信号Vt经由运放IC4B、电阻R54~R57构成的减法器减去信号Vy的直流分量后连接至模数转换电路的ADC1_IN7。