[发明专利]高速动车组转向架蛇行运动失稳检测方法与装置

摘要

一种高速动车组转向架蛇行运动失稳检测装置，用于在线监测高速列车运行过程中是否发生转向架蛇行失稳现象。包括主控制机系统和子测试系统两大部分，主控制机系统主要由人机交互模块、GPS模块、数据分析记录模块、现场总线控制模块组成。子测试系统主要由传感器模块、数据采集模块、数据分析模块、现场总线控制模块、数据存储模块组成。主控制机与子测试系统之通过现场总线方式进行数据通信。子测试系统实时监测转向架的横向振动状态，判断是否发生蛇行失稳，并通过现场总线发送失稳信息到主控制机，主控制机完成对失稳信息的分析工作，结合GPS模块，时钟模块准确给出失稳发生时的时间空间同步信息，发出报警信号并保存故障信息。

主权项

本发明所提供的高速动车组转向架蛇行运动失稳检测装置，包括主控制机系统和子测试系统两大部分，通过现场总线进行一个主控制机与多个子测试系统之间的通信和控制操作。主控制机系统主要由人机交互模块、GPS模块、列车速度模块、数据记录分析模块、现场总线控制模块组成。子测试系统主要由传感器模块、数据采集模块、数据分析模块、现场总线控制模块、数据存储模块组成。在主控制机系统中，人机交互模块包括LCD显示、按键控制、报警装置等，主要用于系统参数设置、失稳时报警以及正常运行过程中系统关键参数的显示；GPS模块与MCU之间通过RS‑232串口进行数据通讯，用于获得列车的运行速度与位置信息，由此可确定失稳发生时的列车速度和列车所处的位置等；列车速度模块完成列车速度频率信号的采集，包括速度信号电压限压模块、信号调节模块、信号放大模块、频率采集模块等组成部分；数据记录分析模块主要用于对子系统传回的故障信息进行汇总分析，并得出报警方案，使系统及时报告失稳信息，包括失稳的车号、时间、地点、持续时长等；现场总线控制模块主要完成与子系统间的通信，主控制机通过现场总线对子测试系统的运行参数进行设置，并接收子系统发回的故障信息等；在单个子测试系统中，传感器模块主要指加速度传感器；数据采集模块利用A/D转换芯片同时对每节车厢的转向架的横向振动加速度信号进行采集；数据分析模块通过分析采集模块所采集的信号，得出不同数据所对应的结果；数据存储模块通过存储介质保存每次失稳现象发生之前三分钟一直到失稳现象消失后三分钟之内的数据；现场总线控制模块主要完成与主控制机之间的通信，接收主控制机传来的命令和发送失稳故障信息给主控制机。所述的子测试系统将数据采集与信号调理器和现场总线控制模块封装到一个铁盒中，固定在动车组每节车的设备舱内。所述的加速度传感器通过工装被固定在每个转向架构架的对角，靠近轴箱的正上方构架位置。所述的主控制机系统将其各个模块封装在一个铝合金盒子中，露出显示屏和按键，放置于司机室，方便司机查看。所述装置中添加了GPS模块和列车速度模块，能获得动车组运行过程中各种情况发生时对应工况，如时间，地理位置，速度等。该测试装置安装传感器时用橡胶垫圈和环氧树脂垫片进行绝缘，采用螺栓对传感器进行固定。该测试装置使用了CAN总线完成整个系统间的通信，实现对系统的设定和控制操作，以及数据的传输。