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 走行部智能化监测系统

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走行部智能化监测系统

  1.产品背景
  车辆走行部是列车正常工作的基础,走行部智能化监测系统可对包括高速铁路、普通铁路、地铁在内的轨道交通的走行部系统的轴箱温度和振动、转向架一系悬挂、二系悬挂以及齿轮箱、牵引电机、风动轮、液压传动的振动状态和健康进行实时监测和预警。
  2.方案内容
  走行部智能化监测系统共有四层结构,第一层为数据采集层,其主题为温振议题传感器阵列,负责采集轴承温度和振动数据;第二层是数据处理层,即波长型光纤高速解调仪,将传感器采集到的数据转换为对应物理量;第三层即数据分析层,对数据处理层上传的数据进行专家诊断;第四层为数据应用层,输出数据分析层的结果并依此给出建议。
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图 1:走行部智能化监测系统流程图
  3.解决问题
  走行部智能化监测系统实时采集温度、振动和加速度物理量,可以对轴箱轴承的振动状态、轴箱的工作温度,轮对缺陷(包括踏面剥离、扁疤、多边形等)、齿轮故障(齿面剥落、齿根裂痕、齿牙磨损等)、牵引电机故障(偏心、偏振态)、轨道波磨、车辆平衡态、车辆速度、车辆运行轨迹进行实时监测即预警,并输出走行部健康诊断报告,为车辆走行部系统的状态修提供依据。
  4.比较优势
  走行部智能化监测系统采用全光纤传感器方案,光纤传感器体积小,质量轻,耐冲击,灵敏度高,与传统传感器相比,光纤传感器无零点漂移,无需定期标定,不受电、磁干扰,使用寿命通常为20-30年。拜安科技技术与传统故障诊断技术比较如下表所示。
表 1:拜安科技技术与传统技术比较
 
 

比较项目

拜安科技技术

传统故障诊断技术

主要技术

MEMS光纤传感器及存算一体智能专家诊断系统

机电传感器+传统振动谱分析

可以直接对反馈的光信号输出及提取异常信息,并可以智能深度学习

需要大量数据及经验积累,不能深度学习

传感器

光纤传感器无源,抗电磁干扰和微波损毁

传感器需恒流电压源供电,传输线为电缆

硅基MEMS光学芯片性能稳定,长期使用无需校准

温度为铂电阻或热电偶,振动为压电晶体,性能易衰退,需逐年标定

波长编码光信号输出,属于数字量

电压输出,抗干扰差

0.01Hz~1KHz,兼顾振动噪声、低频噪音和运动测量

频响范围2Hz~1KHz

非线性≤0.05%F.S

非线性≤1%F.S

横向灵敏度≤1%F.S

横向灵敏度≤5%F.S

传输网络

传感器和采集节点光纤无损传输距离达10公里,传感器之间和节点之间全同步;

线缆数量少,体积和重量同比减少70%以上

以太网或CAN总线

信息采集节点

低延迟相变存储实现前端存算一体节点;

可连续工作:提供特征值/故障信息/维修建议;

信号采集节点内置专家系统及知识库

前置预处理,有延迟

  5.成功应用
  走行部智能化监测系统因其系统的完备性和卓越的优势,已在呼和浩特等地的实际项目中得到成功安装并应用。
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图 2:高速作业车行走部监测系统传感器安装图
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