[发明专利]声学监测站、车轮检测方法和列车轴承故障被动声学诊断系统

权利要求书

1.一种声学监测站，包括数据采集故障诊断系统、两组线阵传声器阵列、车轮传感器组、以及通信设备，其特征在于：

所述车轮传感器组包含多个声学车轮传感器，用于辅助轴承声信号的采集；

各所述线阵传声器阵列分别对位布设在铁轨的两侧，完成对轴承声信号的采集；

所述数据采集故障诊断系统用于所述车轮传感器组和所述线阵传声器阵列获得的信息，对经过列车的轴承故障状态进行诊断，形成故障诊断报文；以及

所述通信设备用于传送故障诊断报文。

2.根据权利要求1所述的声学监测站，其特征在于：所述车轮传感器采用磁传感器。

3.根据权利要求1所述的声学监测站，其特征在于：还包括车号识别系统，所述车号识别系统包含两个摄像机、两个测速雷达、AEI天线、AEI主机和识别主机；所述两个摄像机对列车车号进行拍照并通过图像处理识别车号，两个测速雷达分别对两个方向的经过列车进行测速。

4.根据权利要求1所述的声学监测站，其特征在于：所述线阵传声器阵列包括多个传声器阵元，各传声器阵元包括指向性声学腔，每个指向性声学腔包含一级聚焦腔、二级消声腔和声学腔内部放置的传声器，所述一级聚焦腔用于聚焦轴承声信号，所述二级消声腔用于对轴承声信号进行消声，使轴承声信号在所述二级消声腔内不能产生长时间的混响。

5.根据权利要求4所述的声学监测站，其特征在于：所述一级聚焦腔呈开口喇叭状附属在所述二级消声腔的前面板上，在附属连接位置所述二级消声腔开有与所述一级聚焦腔后喇叭口同样大小的孔，聚焦的轴承声信号通过所述孔传入所述二级消声腔；所述传声器放置在所述二级消声腔内部，放置位置为所述一级聚焦腔声音聚焦点，所述位置由所述一级聚焦腔延伸至所述二级消声腔。

6.根据权利要求4或5所述的声学监测站，其特征在于：所述线阵传声器的二级消声腔内壁采用迷宫式结构并粘贴有吸声材料。

7.根据权利要求4或5所述的声学监测站，其特征在于：所述一级聚焦腔聚焦范围是以中心线为界左右角度范围为30度～35度，中心线上下角度范围为±9.5度～±10.5度，所述一级聚焦腔前边缘距离列车轴承外侧800毫米～900毫米。

8.根据权利要求1所述的声学监测站，其特征在于：所述车轮传感器组还包括多个开机车轮传感器，用于判断来车方向。

9.一种声学监测站用车轮检测方法，所述声学监测站为权利要求2所述的声学监测站，其特征在于：对于列车车轮经过所述磁传感器时产生磁信号，所述方法包括以下步骤：

寻找极小值点的步骤，自空闲状态①开始，逐点检测，找到极小值点进入状态②；

寻找过零点的步骤，根据极小值点与上一个车轮位置的采样点数差值，自状态②开始逐点检测，找到过零点，进入状态③；

寻找极大值点的步骤，自状态③开始逐点检测，找到极大值点，进入状态④，当状态④有效时，记录状态③过零点的位置作为车轮到来的时刻。

10.一种列车轴承故障被动声学诊断系统，包括权利要求1到权利要求8任一项所述声学监测站、信息汇集服务器、综合处理中心、显示终端和通信设备，其特征在于：多个所述声学监测站布设在铁路沿线，用于采集列车轴承声数据并分析形成诊断报文；所述信息汇集服务器通过所述通信设备接收所述声学监测站传输的诊断报文，并判断所述各声学监测站上传的报文是否有轴承故障，当有轴承故障时，将该诊断结果和对应的分离融合后的单个轴承声数据传给所述综合处理中心；所述综合处理中心对检测到的轴承故障进行匹配分析，确认故障等级和种类，和历史信息相结合判断该轴承故障状态是否达到报警条件，如果达到报警条件形成报警信息，将报警信息和综合诊断结果上传所述信息汇集服务器，如果没有达到报警条件，则形成故障发展趋势信息，将发展趋势信息和综合诊断结果上传至所述信息汇集服务器；所述显控终端用于显示所述信息汇集服务器上的最新数据和/或历史数据。