[实用新型]基于轴箱加速度抗电磁干扰的列车车轮接触振动测试仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于列车车轮接触振动测试，特别是一种基于轴箱加速度抗电磁干扰的列车车轮接触振动测试仪。

背景技术

近年来，铁路运输朝着高速、重载和高密度方向发展，促使轮轨间动力作用显著提高，轨道状态的变化周期缩短，并且导致车轮振动加剧，车辆乘坐舒适度降低，从而对车轮接触振动的监测与管控提出了更高的要求。车轮接触振动的测试对于车辆运行品质的保障具有十分重要的意义。车轮接触振动的测试通常应用传感器等设备，而传感器工作或是无线网络模块进行传输常常会受到许多干扰，如电磁感应干扰、静电感应干扰、漏电流感应干扰、射频干扰和其他干扰。这些干扰通常会影响传感器的精度和传输准确性，造成实测记录波形的基线漂移。测试数据中的加速度对分析结果的影响很大，尤其是对数据进行积分，这种影响将是巨大的，只有对轴箱加速度信号进行消趋之后才能进行双积分，才能得到较为准确地车轮振动状态。

目前的车轮振动检测技术具有经济成本高、系统构成复杂、抗电磁干扰能力弱等缺点。因此，迫切需要研究开发一种低成本、简捷高效、抗电磁干扰的车轮振动测试技术以适应铁路交通快速发展的趋势。

考虑到轴箱与车轮在结构上直接相连，可近似地将轮对看做刚体，轴箱加速度能够直接表征轮对的振动状态。因此本实用新型基于轴箱加速度来测试车轮接触振动状态。

发明内容

为了克服上述背景技术所述的不足，本实用新型提供一种基于轴箱加速度抗电磁干扰的列车车轮接触振动测试仪，首先利用无线速度传感器和无线加速度传感器通过支撑平面固定在轴箱端盖上，得到垂直振动系数随着列车运行速度的变化关系，无线激光加速度传感器利用激光以外轨为基准，得到横向振动系数随着列车运行速度的变化关系，进而通过计算机将一系列数据绘出振动图像，通过软硬件结合尽可能将无线传感器可能受到的干扰排除，最后通过小波消趋法对振动测试数据进行消趋。该系统结构简单、操作简便、拆卸方便、分析测试数据准确。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括由支撑平板、端盖、橡胶套、无线速度传感器、无线加速度传感器、无线激光加速度传感器、强力磁铁、信号接收器、计算机组成，其基本特征在于：支撑平板（2）套在列车车轮轮对的端盖（3）上，无线速度传感器（5）和无线加速度传感器（6）放在支撑平板（2）上，无线激光加速度传感器（7）通过垫圈和紧固螺栓连接在支撑平板（2）下部分，上述三个传感器将信号传输信号接收器（8），信号接收器（8）将信号传输至计算机（9）。利用软硬件结合排除电磁干扰，其基本特征在于：硬件方面，使用高抗干扰性的电源，实现电源的稳定输出，并联压敏电阻；软件方面，在定时器定时到之前，CPU访问一次定时器，让定时器重新开始计时，正常程序运行，该定时器不会产生溢出脉冲，watchdog也就不会起作用。支撑平板（2）内嵌有橡胶套（4）保持平板水平地套在列车轮对的端盖（3）上用紧固螺栓夹紧，支撑平板直径可通过紧固螺栓进行微调。无线速度传感器（5）和无线加速度传感器（6）外壳下端为强力磁铁，吸附在支撑平板（2）上，支撑平板（2）下部分有一个通孔，无线激光加速度传感器（7）通过垫圈和紧固螺栓固定在通孔上。信号接收器（8）和计算机（9）均放在车厢中，无线速度传感器（5）、无线加速度传感器（6）和无线激光加速度传感器（7）利用网络模块将信号传输到信号接收器（8），信号接收器（8）通过USB接头将信号传输到计算机（9）上。对轴箱垂向和横向振动信号进行离散小波变换，即采用Mallat算法，信号的频率被连续降半划分至不同的层上。确定分解层次，即先对信号进行滤波再与相应的低通H、高通滤波器G进行卷积；对该层的近似系数进行强制置零，而细节系数维持不变，并进行重构，重构就是先进行隔点插零，再与相应的低通h、高通滤波器g进行卷积。对轴箱加速度信号进行消趋之后进行双积分，得到合适的轴箱垂向和横向位移值，从而得到列车车轮空间接触振动状态。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

（1）无线速度传感器和无线加速度传感器均使用强磁吸附在支撑平板上，拆卸方便；

（2）无线激光加速度传感器利用螺栓紧固在支撑平板下方，利用激光射在钢轨外侧配合速度传感器，得到车轮横向振动系数随列车运行速度变化关系；

（3）支撑平板利用橡胶轴套套在轮对端盖上，支撑平板轴径通过紧固螺栓进行微调，同时起防松作用；

（4）利用软硬件结合的方式，将本实用新型在工作过程可能受到的各种电磁干扰有效排除。