[发明专利]一种便携式轨道不平顺在线监测装置及方法

摘要

本发明公开了一种便携式轨道不平顺在线监测装置及方法。该装置包括振动传感器、测速传感器、模拟预处理电路、A/D转换器、单片机、ZigBee电路、独立电池、上位机主控制芯片、网卡接口；所述振动传感器设置在列车走行部一系簧上方的构架上，测速传感器设置于列车的车轴端盖内，振动传感器和测速传感器分别采集车载振动信号和测速信号，采集到的信号先经模拟预处理电路进行低通滤波处理，再经A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，该数字信号一方面通过单片机传输至无线通讯端，另一方面通过ZigBee电路传输至上位机进行故障诊断分析处理；上位机主控芯片对接收到的数字信号进行信号分析处理及故障诊断。本发明具有操作方便、精度高、成本低等优点。

主权项

一种便携式轨道不平顺在线监测方法，其特征在于，包括振动传感器(1)、测速传感器(2)、模拟预处理电路(3)、A/D转换器(4)、单片机(5)、ZigBee电路(6)、独立电池(7)、上位机主控制芯片(8)、网卡接口(9)；所述振动传感器(1)设置在列车走行部一系簧上方的构架上，测速传感器(2)设置于列车的车轴端盖内，所述振动传感器(1)和测速传感器(2)的输出信号接入模拟预处理电路(3)，模拟预处理电路(3)的输出信号接入A/D转换器(4)，A/D转换器(4)的输出信号接入单片机(5)，单片机(5)的输出信号接入ZigBee电路(6)，ZigBee电路(6)的输出信号接入上位机主控制芯片(8)，上位机主控制芯片(8)的输出信号接入网卡接口(9)；独立电池(7)为单片机(5)进行供电；步骤如下：步骤1，在列车走行部一系弹簧上方的构架上安装振动传感器(1)，并在列车的车轴端盖内设置测速传感器(2)，所述振动传感器(1)和测速传感器(2)的输出端均接入模拟预处理电路(3)；步骤2，振动传感器(1)采集列车的轴箱振动加速度信号、测速传感器(2)采集列车的运行速度信号，所采集到的两路信号输入模拟预处理电路(3)进行低通滤波处理，低通滤波器采用巴斯沃特滤波器，后经A/D转换器(4)将模拟信号转换为数字信号，该数字信号通过单片机(5)传输至ZigBee电路(6)，ZigBee电路(6)提供了无线传输功能，将该数字信号传输至上位机主控制芯片(8)；步骤3，提取信号特征值：上位机主控制芯片(8)通过对数字信号进行故障诊断，确定振动加速度信号的特征值即短时能量、幅值、方差、峭度，并确定各个特征值对应的阈值；步骤4，故障等级划分：将骤3中获取的振动加速度信号各个特征值与相应特征值的阈值进行比较，并根据比较结果划分故障等级，进而确定故障点；步骤5，不平顺位置判定：确定步骤4所得故障点对应的时间，结合采集到的速度信号，根据位移定义推算出确定轨道存在不平顺的位置。