一種高速列車(chē)車(chē)輪空間耦合振動(dòng)測(cè)試的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種高速列車(chē)車(chē)輪空間耦合振動(dòng)測(cè)試的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)客貨鐵路運(yùn)輸朝著高速化和重載化方向發(fā)展，客運(yùn)列車(chē)的運(yùn)行速度和貨運(yùn)列車(chē)的牽引質(zhì)量不斷提高，高速列車(chē)車(chē)輪振動(dòng)加劇。為解決高速列車(chē)車(chē)輪存在的實(shí)際問(wèn)題，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)建立高速列車(chē)車(chē)輪空間耦合振動(dòng)模型，綜合考慮整個(gè)體系的各種因素，系統(tǒng)地分析高速列車(chē)車(chē)輪耦合振動(dòng)的相互作用。為了更好的研究高速列車(chē)車(chē)輪在橫向、縱向以及垂向的空間耦合振動(dòng)特性以及這種耦合振動(dòng)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的影響，有必要設(shè)計(jì)一種操作簡(jiǎn)單，攜帶方便，將橫向、縱向和垂向的振動(dòng)加速度時(shí)域和波形集中到同一臺(tái)儀器上，并且可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向上振動(dòng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)輸出的測(cè)試方法。為了實(shí)現(xiàn)這種方法，要重點(diǎn)解決以下幾個(gè)問(wèn)題:
(1)準(zhǔn)確捕捉到高速列車(chē)車(chē)輪橫向、縱向和垂向的振動(dòng)，排除可能出現(xiàn)的干擾信號(hào)，輸出可靠結(jié)果數(shù)據(jù)；
(2)由于車(chē)輪持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，需要避免長(zhǎng)電纜繞線問(wèn)題；
(3)高速列車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)速很高，測(cè)試人員盡量遠(yuǎn)離測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，提高測(cè)試的安全性；
(4)測(cè)試儀器可便攜，操作簡(jiǎn)單，界面直觀易用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了得到高速列車(chē)車(chē)輪橫向、縱向和垂向的振動(dòng)加速度時(shí)域和波形，滿足精確、實(shí)用、易于檢測(cè)的要求，本發(fā)明提供了一種高速列車(chē)車(chē)輪空間耦合振動(dòng)測(cè)試的新方法，該方法以三軸無(wú)線加速度傳感器為測(cè)試核心，通過(guò)螺紋將傳感器安裝在車(chē)輪的幅板上，由加速度傳感器的感應(yīng)端拾取車(chē)輪橫向、縱向、垂向三個(gè)方向上的振動(dòng)信號(hào)，并將3個(gè)方向上的振動(dòng)模擬信號(hào)經(jīng)放大、濾波后傳送到微處理器進(jìn)行處理，輸出和加速度成正比的模擬電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò)S P I接口與處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換完成數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒旁谲?chē)體內(nèi)的無(wú)線接收器，無(wú)線接收器通過(guò)USB連接線與個(gè)人電腦相連，在個(gè)人電腦屏幕上顯示橫向、縱向、垂向的加速度測(cè)試結(jié)果。該測(cè)試方法不僅能夠很好地測(cè)出各個(gè)方向上振動(dòng)加速度時(shí)域和波形，而且測(cè)試儀器安裝方便、操作簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)度高。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:三軸無(wú)線加速度傳感器的感應(yīng)部位通過(guò)螺紋安裝在車(chē)輪的輻板上，利用感應(yīng)部位內(nèi)部的X，Y，Z三方向加速度傳感器，同時(shí)分別拾取車(chē)輪橫向、縱向、垂向三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)，并將三個(gè)方向上的振動(dòng)模擬信號(hào)經(jīng)放大器放大、再經(jīng)源二階低通濾波器的處理，提高信噪比后通過(guò)信號(hào)處理單元進(jìn)行處理和儲(chǔ)存得到電信號(hào)，無(wú)線發(fā)送模塊通過(guò)SPI接口與處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換完成數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒旁谲?chē)體內(nèi)的無(wú)線接收器，接收器通過(guò)USB連接線將數(shù)據(jù)信息傳入到裝有軟件的計(jì)算機(jī)上，工作人員可以通過(guò)打開(kāi)計(jì)算機(jī)中的軟件輸出橫向、縱向、垂向三個(gè)方向上的加速度波形，從而得出車(chē)輪三個(gè)方向上的振動(dòng)情況。該方法安裝方便、操作簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)度高，測(cè)試結(jié)果可實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸，消除了長(zhǎng)電纜繞線問(wèn)題。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)可以同時(shí)精確地測(cè)量高速列車(chē)車(chē)輪橫向、縱向和垂向的振動(dòng)加速度時(shí)域和波形。
[0006](2)無(wú)線發(fā)送模塊通過(guò)SPI接口與處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換完成數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，能將測(cè)試結(jié)果通過(guò)無(wú)線接收器實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨惭b有配套軟件的移動(dòng)終端筆記本電腦上，實(shí)測(cè)最大傳輸距離(室外)達(dá)500m，測(cè)試時(shí)工作人員不需在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，保證了測(cè)試過(guò)程的安全。
[0007](3)消除了長(zhǎng)電纜傳輸帶來(lái)的噪音干擾，使得測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0008](4)接收器和電腦放在車(chē)體內(nèi)，數(shù)據(jù)的輸出不受列車(chē)運(yùn)行的影響。
[0009](5)測(cè)試儀安裝方便、便于攜帶，操作簡(jiǎn)單，界面直觀一目了然，大幅減少了工作人員的工作量，提高了工作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的儀器外觀示意圖。
[0011 ]圖2為本發(fā)明中三軸無(wú)線加速度傳感器外觀示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
如附圖1、附圖2所示，本發(fā)明在工作時(shí)使用的儀器由三軸無(wú)線加速度振動(dòng)傳感器、接收器、USB連接線、計(jì)算機(jī)處理端等組成。
[0013]本發(fā)明的工作方法如下:
將三軸加速度無(wú)線傳感器(4)通過(guò)螺紋安裝在高速列車(chē)車(chē)輪(2)的輻板上，傳感器由2節(jié)電壓為3.6 V的鋰電池提供電源，車(chē)輪在鋼軌(5)上運(yùn)行時(shí)，高速列車(chē)車(chē)輪在橫向、縱向、垂向都會(huì)發(fā)生振動(dòng)，X，Y，Z三個(gè)方向上的傳感器感應(yīng)部位(9)中單集成芯片內(nèi)的慣性質(zhì)量塊在高速列車(chē)車(chē)輪空振動(dòng)的作用下與被檢測(cè)電極間的空隙發(fā)生改變，從而分別拾取車(chē)輪上三個(gè)方向上的振動(dòng)信號(hào)，并將3個(gè)方向上的振動(dòng)模擬信號(hào)經(jīng)放大器放大、再經(jīng)源二階低通濾波器的處理，提高信噪比后傳送到微處理器進(jìn)行處理為電信號(hào)。電信號(hào)傳入數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，數(shù)據(jù)處理單元并與無(wú)線發(fā)送模塊配合使用，無(wú)線發(fā)送模塊(12)通過(guò)SPI接口與處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換完成數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒旁谲?chē)體內(nèi)的無(wú)線接收器(6)，接收器通過(guò)USB連接線(7)將數(shù)據(jù)信息傳入到裝有軟件的計(jì)算機(jī)(8)上，工作人員可以通過(guò)打開(kāi)計(jì)算機(jī)中的軟件輸出橫向、縱向、垂向三個(gè)方向上的加速度波形，從而得出車(chē)輪三個(gè)方向上的振動(dòng)情況。
[0014]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改造，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高速列車(chē)車(chē)輪空間耦合振動(dòng)測(cè)試的新方法，其特征在于利用三軸無(wú)線加速度傳感器(4)同時(shí)分別拾取車(chē)輪橫向、縱向、垂向三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到電信號(hào)，通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)送給無(wú)線接收器(6)，接收器通過(guò)USB連接線(7)將數(shù)據(jù)信息傳入到裝有軟件的計(jì)算機(jī)上，工作人員可以通過(guò)打開(kāi)計(jì)算機(jī)中的軟件輸出橫向、縱向、垂向三個(gè)方向上的加速度波形，從而得出車(chē)輪在三個(gè)方向上的振動(dòng)情況。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速列車(chē)車(chē)輪空間耦合振動(dòng)測(cè)試的新方法，其特征在于:三軸無(wú)線加速度傳感器(4)的感應(yīng)部位(9)通過(guò)螺紋安裝在車(chē)輪的輻板上，感應(yīng)部位(9)內(nèi)部具有X，Y，Z三方向加速度傳感器，則可同時(shí)分別拾取到車(chē)輪橫向、縱向、垂向三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)，并輸出振動(dòng)信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速列車(chē)車(chē)輪空間耦合振動(dòng)測(cè)試的新方法，其特征在于:振動(dòng)信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理單元(10)進(jìn)行處理和儲(chǔ)存后得到電信號(hào)，處理單元(10)通過(guò)SPI接口與無(wú)線發(fā)送模塊(12)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o(wú)線發(fā)送模塊(12);發(fā)射端(11)通過(guò)無(wú)線信號(hào)將數(shù)據(jù)傳給無(wú)線接收器(6)，接收器通過(guò)USB導(dǎo)線(7)將數(shù)據(jù)最終顯示上計(jì)算機(jī)上(8)，即可完成高速列車(chē)車(chē)輪空間耦合振動(dòng)測(cè)試。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高速列車(chē)車(chē)輪空間耦合振動(dòng)測(cè)試的新方法。該方法利用三軸無(wú)線加速度傳感器感應(yīng)部位上X,Y,Z三方向加速度傳感器，同時(shí)分別拾取車(chē)輪橫向、縱向、軸向三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)，并將三個(gè)方向上的振動(dòng)模擬信號(hào)經(jīng)放大器放大、再經(jīng)源二階低通濾波器的處理，提高信噪比后通過(guò)信號(hào)處理單元進(jìn)行處理和儲(chǔ)存得到電信號(hào)，無(wú)線發(fā)送模塊通過(guò)SPI接口與處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換完成數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒旁谲?chē)體內(nèi)的無(wú)線接收器，接收器通過(guò)USB連接線將數(shù)據(jù)信息傳入到裝有軟件的計(jì)算機(jī)上，工作人員可以通過(guò)打開(kāi)計(jì)算機(jī)中的軟件輸出橫向、縱向、垂向三個(gè)方向上的加速度波形，從而得出車(chē)輪三個(gè)方向上的振動(dòng)情況。該方法安裝方便、操作簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)度高，測(cè)試結(jié)果可實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸，消除了長(zhǎng)電纜繞線問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】G01H1/12, G01H1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105547451
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610044063
【發(fā)明人】肖乾, 方姣, 昌超, 鄭繼峰
【申請(qǐng)人】華東交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日