[发明专利]一种基于数字孪生的列车转向架自动换装系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生的列车转向架换装系统，其特征在于，包括：

物理实体模块，用于表现转向架结构和自动换装设备的动作；

感知控制模块，用于对所述物理实体模块运行状态数据的采集和传输，以及根据指令对自动换装设备进行运行状态调控；

数据管理模块，用于存储和管理数据以及提供数据接口；

孪生模型模块，用于根据所述数据管理模块输入的数据建立与所述物理实体模块相对应的孪生模型，以基于所述孪生模型对转向架换装过程进行指导。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的列车转向架自动换装系统，其特征在于，所述物理实体模块包括：龙门架车机托头和托架、升降平台小车、活动轨道桥和活动盖板装置。

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的列车转向架自动换装系统，其特征在于，所述感知控制模块包括：

安装于龙门架车机托头和托架上的速度传感器和位移传感器，用于监测托头和托架的安装定位和运动轨迹；

安装于升降平台小车四角支撑处的压力传感器和速度传感器，用于实时获取升降平台小车升降位置、升降时间与举升力数据；

安装于活动轨道桥上的位移传感器和平衡检测仪，用于实时获取轨道升降、对位和平衡数据。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的列车转向架自动换装系统，其特征在于，所述数据管理模块采用关系数据库模型搭建，用于接收和存储自动换装设备的运行监控数据、孪生模型模块的计算分析与模拟数据，并为孪生模型模块调用和处理数据提供数据接口。

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的列车转向架自动换装系统，其特征在于，所述孪生模型模块包括：

转向架自动换装关键部件可视化管理模块，用于将转向架自动换装设备的机械结构进行3D建模，并实时反应实际物理场景下的机械动作，以及显示机械运行状态参数信息。

6.根据权利要求5所述的基于数字孪生的列车转向架自动换装系统，其特征在于，所述转向架自动换装关键部件可视化管理模块包括：

三维信息模块，针对转向架、转向架换装设备和换装组件通过三维建模软件建立虚拟工厂BIM模型；

分析计算模块，基于设备运行状态的力学模型计算检验结构的应力和应变指标；

行为演化模块，以力学模型为基础创建运动模型中的变换矩阵，实现虚拟设备机械运动与物理实体的实时动态运动相关联。

7.根据权利要求5所述的基于数字孪生的列车转向架自动换装系统，其特征在于，所述孪生模型模块还包括：

转向架自动换装关键部件诊断模块，用于实时接收当前关键部件信息运行情况，通过信号处理、机器学习对设备出现的可能故障频率、异常噪声进行识别诊断，并通过异常监测报警系统进行报警。

8.根据权利要求5所述的基于数字孪生的列车转向架自动换装系统，其特征在于，所述孪生模型模块还包括：

转向架自动换装人员管理模块，用于对检修人员基本信息进行权限管理，在检修作业时校验检修人员权限，记录人员的登录、退出时间，以及下发任务至对应的检修人员并实时更新任务完成情况。

9.根据权利要求5所述的基于数字孪生的列车转向架自动换装系统，其特征在于，所述孪生模型模块还包括：

转向架自动换装设备管理模块，用于对三级修库内设备的基本信息、保养记录、故障维修记录、备品备件更换记录进行归档，并通过二维码铭牌对应至各设备的归档信息，以供检修人员随时查询。

10.根据权利要求1所述的基于数字孪生的列车转向架自动换装系统，其特征在于，还包括：

服务应用模块，用于将所述感知控制模块和所述孪生模型模块的数据信息在可视化界面中显示，针对不同监控指标设置报警阈值，并响应于用户指令对所述物理实体模块的运行状态进行实时调控。