[发明专利]一种动车组声音故障诊断系统及诊断方法

说明书

本发明公开了一种动车组声音故障诊断系统及诊断方法，属于铁路车辆故障检测设备领域。该系统包括声学传感器阵列、图像传感器、硬件处理电路、分析主机、数据存储服务器和显示终端。声学传感器阵列和图像传感器分别采集声音信息和图像信息；声音信息和图像信息传递给硬件处理电路进行预处理；处理后的数据通过以太网传递给分析主机，进行定位、分析和识别，实现声源定位和故障识别；声音和图像的原始数据，以及经过分析主机处理后的故障信息通过以太网传输给数据存储服务器进行存储，故障信息以声像图的方式传输至显示终端显示。本发明能够对动车组侧部进行定位和故障识别，对声音信息进行综合判定，以图像的颜色和亮度表示故障的强弱。

技术领域

本发明属于铁路车辆故障检测设备领域，具体是一种动车组声音故障诊断系统及诊断方法。

背景技术

为确保乘客的舒适性，同时减少对铁路沿线环境的影响，动车组对声音强度的要求非常严格，根据动车组高速行驶、起动及停车时的不同运行环境，制定了不同的动车组噪声测试和限值标准。异常的噪音信号不仅降低乘客的舒适性，同时常与动车组车辆故障存在联系，因此根据不同故障位置需要建立不同的故障分析、识别和判定模型。

当动车组高速运行时(即速度达到300km/h)，轮轨间的相互作用及其产生的振动噪声是动车组车内振动噪声的主要来源；轮轨间相互作用受到钢轨和车轮表面粗糙度(包括波磨、擦伤和多边形等轮轨损伤因素)的影响，随着动车组运行里程的不断增加，动车组车轮磨耗会不断加剧，轮轨间相互作用逐渐复杂，车轮会表现出非圆化的特性。

同时，动车组装有多种冷却装置，分别用以冷却牵引变压器、牵引变流器和牵引电机。借助冷却装置带走其工作时产生的热损耗，保证设备正常运行，从而保证动车组的行车安全。无论是采用独立风机的冷却装置，还是采用油冷加强迫风冷的冷却装置，均为由油散热器、进风道、风机叶轮、风室、吊装架、电连接器等组成的一体集成式结构。动车组动态运行和静态上电的过程中，风机高速运转产生的高噪音成为冷却装置噪音的主要来源。

目前国内对动车组声音故障的检修大多通过人工监听的手段实现，在动车组入库及静态上电检修过程中，工作人员通过人耳对动车组声音进行监听，判断动车组是否存在异常噪音信息。由于人工检测受主观因素的影响，存在较大的个体差异，无法与既有的限值标准相匹配，监听结果具有很大的偶然性和差异性。

发明内容

本发明为了解决现有动车组声音故障检修以人工监听为主，监听结果受主观因素影响干扰，评价结果无法定量衡量，且与既有限值标准无法对应的问题，提出了一种动车组声音故障诊断系统及诊断方法。

所述的动车组声音故障诊断系统，包括声学传感器阵列、图像传感器、硬件处理电路、分析主机、数据存储服务器和显示终端。

声学传感器阵列和图像传感器集成在一块五边形的电路板上，采集的图像信息和声音信息能够进行定位和重叠显示，声音信息的强弱通过亮度和颜色在图像信息上显示；

该五边形电路板与硬件处理电路和分析主机分别固定在智能小车上，通过智能小车的移动实现对动车组检测，将检测结果存储在数据存储服务器上，并通过显示终端实时显示。

其中，声学传感器阵列包括若干声学传感器，每个声学传感器内部包含A/D转换模块；响应频率从35Hz至10kHz；能实现声源定位和识别。将若干声学传感器平均分组，以图像传感器为中心，每组声学传感器沿着五边形的顶点与中心点分布成一个顺时针方向的弧形结构，所有的声学传感器共同构成螺旋形。

硬件处理电路包括FPGA处理器、50通道数字I/O、DRAM和以太网；对声音信息进行降噪、滤波、放大等预处理。

分析主机对图像信息进行分析，识别动车组车型、车号、顺位信息，并对重点声音信息进行定位、分析和识别。