專利名稱：列車減振器動力學性能無線檢測方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電氣檢測領域，具體涉及一種列車減振器動力學性能無線檢測方 法與裝置。
背景技術：
減振器作為機車車輛走行機構的重要組成部件之 -，其性能優劣直接影響到 機車車輛運行的安全性和可靠性。因此，在機車車輛運行過程中，必須確保減振
器能夠保持可靠和穩定的性能。減振器動力學性能試驗，是監測減振器在工作中 的各個參數是否符合設計要求的試驗，它通過測試及記錄減振器裝車運行在實際 線路上的運動情況，以分析該減振器在這條線路上的主要振動頻率、最大拉伸長 度、最小壓縮長度、溫度、車軸和車架的垂向振動加速度等數據，最后進行采集 數據分析，得到減振器阻尼特性，評價其特性是否符合標準。因此，研制高速列 車減振器軟硬件檢測系統，具有十分重要的意義。
國內外目前的減振器試驗系統主要是利用減振器試驗臺對減振器進行室內 的研究性試驗，即模擬實際工作條件，人為的制造激振源對減振器進行試驗。目 前我國鐵路上大多數減振器制造和檢修單位采用的試驗系統是由青島四方車輛
研究所研制的J95型試驗臺。此類試驗臺測試系統由驅動裝置和計算機測試系統 兩部分組成，具有強大的測試功能，能進行各種減振器的性能試驗。但是這類試 驗臺測試系統也有明顯的不足設備需要專門的工作環境以及嚴格的維護保養， 因此不適合在一般基層單位使用，同時也不能進行實際線路上減振器的性能檢 測。
發明內容
本發明的目的在于解決上述技術中所存在的不足，提供一種新穎的在線減振 器動力學性能測試的方法與試驗裝置，以便在實際線路上對減振器性能進行在線 監控。
本發明所提供的列車減振器動力學性能無線測試裝置，由傳感器模塊、GPS 模塊、數據采集模塊、無線網絡傳輸模塊、數據處理與分析軟件模塊等組成；傳 感器模塊包括加速度傳感器、紅外線溫度傳感器以及激光位移傳感器；GPS模塊
3與MCU之間通過RS-232串口進行數據通訊，用于獲得列車的運行速度與位置信 息，由此可確定列車減振器動力學性能指標是在什么速度、什么位置等工況下得 到的；數據采集模塊利用A/D轉換芯片同時實現4路模擬信號的采集，包括兩路 加速度信號、 一路溫度信號和一路位移信號；無線網絡傳輸模塊是由Zigbee網 絡構建，以實現減振器動力學性能檢測無線數據傳輸與處理；數據處理與分析軟 件模塊用于對減振器動力學性能指標試驗數據的分析與處理；
所述的數據采集與信號調理器和GPS模塊被封裝在一個鐵盒中，固定在動車 組走行部軸箱的旁邊；
所述的兩個垂向加速度傳感器通過工裝被固定在減震器的兩端， 一端靠近車 軸， 一端靠近車體。它們的位置可隨著試驗的需要而上下移動；
所述的激光位移傳感器被固定在減振器靠近車架端的旁邊，反射端靠車軸
_^山
頓；
所述的溫度傳感器被固定在減振器靠近車軸端的旁邊。
所述裝置中添加了 GPS模塊，能獲得列車減振器動力學性能指標對應的工況。 該測試裝置利用一個圓弧型和T型的傳感器工裝形式。
該測試裝置使用了基于zigBee的無線傳輸模塊進行采集系統的安裝和控制。
本裝置參照TB/T2360-93 "鐵道機車動力學性能檢驗鑒定方法及評定標準" 以及GB5599-85 "鐵道技術標準能評定與試驗規范"進行設計。主要由傳感器模 塊、GPS模塊、數據采集模塊、無線網絡傳輸模塊、數據處理與分析軟件模塊等 組成。傳感器模塊包括加速度傳感器、紅外線溫度傳感器以及激光位移傳感器。 GPS模塊與MCU之間通過RS-232串口進行數據通訊，用于獲得列車的運行速度 與位置信息，由此可確定列車減振器動力學性能指標是在什么速度、什么位置等 工況下得到的。數據采集模塊利用A/D轉換芯片同時實現4路模擬信號的采集， 包括兩路加速度信號、 一路溫度信號和一路位移信號。無線網絡傳輸模塊是由 zigbee網絡構建，以實現減振器動力學性能檢測無線數據傳輸與處理。數據處 理與分析軟件模塊用于對減振器動力學性能指標試驗數據的分析與處理。
本發明與現有技術相比具有以下優點
1、本裝置的使用工況與現有的減振器試驗臺不同，不僅可以在專用的減振 試驗臺上進行，即模擬實際工作條件，人為地制造振源對減振器進行試驗，而且 還可以在實際工況下進行試驗。最大的優點在于可以在實際線路上對減振器性能進行評價。
2、 本裝置中加入了無線傳輸模塊，利用該模塊可以避免繁雜的布線，便于 進行采集系統的安裝和控制，特別適用于全封閉的高速動車組。
3、 本裝置采用不同的工裝形式，可以檢測到減振器不同位置的性能，這樣
大大提高了該裝置對高速減震器綜合性能的測試能力與裝置的利用率。
4、 本裝置加入了 GPS模塊，用于測量列車的速度和位置，可以確定列車減 振器動力學性能指標是在什么速度、什么位置等工況下的。
圖1是本發明列車減振器動力學性能無線測試裝置的系統結構示意圖 圖2是本發明列車減振器動力學性能無線測試裝置的系統安裝示意圖 圖3是本發明列車減振器動力學性能無線測試裝置的實例工作狀態示意圖 下面結合附圖，對本發明作進一歩描述。
具體實施例方式
圖1是本發明列車減振器動力學性能無線測試裝置的系統結構示意圖主要 由傳感器模塊、GPS模塊、數據采集模塊、無線網絡傳輸模塊、數據處理與分析 軟件模塊等組成。傳感器模塊包括加速度傳感器、紅外線溫度傳感器以及激光位
移傳感器。GPS模塊與MCU之間通過RS-232串口進行數據通訊，用于獲得列車 的運行速度與位置信息，由此可確定列車減振器動力學性能指標是在什么速度、 什么位置等工況下得到的。數據釆集模塊利用A/D轉換芯片同時實現4路模擬信 號的采集，包括兩路加速度信號、 一路溫度信號和一路位移信號。無線網絡傳輸 模塊是由zigbee網絡構建，以實現減振器動力學性能檢測無線數據傳輸與處理。 數據處理與分析軟件模塊用于對減振器動力學性能指標試驗數據的分析與處理。
圖2是本發明列車減振器動力學性能無線測試裝置的系統安裝示意圖兩個 垂向加速度傳感器通過工裝被固定在減震器的兩端， 一端靠近車軸Bl， 一端靠 近車架B2，測試減振器上下端的振動加速度，它們的位置可隨著試驗的需要進 行變化。激光位移傳感器被固定在減振器靠近車架端的旁邊，反射面固定在車軸 一端，測試減振器的伸縮量。紅外溫度傳感器被固定在減振器靠近車軸端的旁邊， 測試減振器的油溫。數據采集與信號調理器和GPS模塊被封裝在一個鐵盒中，固 定在走行部的附近。圖3是本發明列車減振器動力學性能無線測試裝置的實例工作狀態示意圖 加速度傳感器的測試參數包括車軸端垂向加速度(減振器靠車軸端垂向振動加速 度)以及車架端垂向加速度(減振器靠車架端垂向振動加速度)。減振器與車軸 連接端垂向加速度傳感器采用應變加速度傳感器，其采樣頻率默認定為lKHz。
紅外線溫度傳感器的測試參數為減振器的表面溫度，采樣頻率默認定為lHz。激 光位移傳感器的測試參數為減振器的伸縮量。GPS測試參數為列車的速度與位 置，其采樣頻率默認定在10Hz。
在zigBee網絡處，需要將主控單元采集的數據傳送給上位機(便攜式儀器或 手提電腦)。zigbee網絡的構建中有一個路由節點和一個協調器節點，路由器 負責處理和轉發來自采集器的數據，將釆集數據發往監控終端，協調器將路由器 傳遞的數據讀取上來然后通過USB向主機發送數據以此實現減振器動力學性能 檢測無線數據傳輸與處理。
雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域普通技術人員在所附權 利要求的范圍內不需要創造性的勞動就能做出的各種變形或修改仍屬本專利的 保護范圍。
權利要求
1、一種列車減振器動力學性能無線測試裝置，其特征在于由傳感器模塊、GPS模塊、數據采集模塊、無線網絡傳輸模塊、數據處理與分析軟件模塊等組成；傳感器模塊包括加速度傳感器、紅外線溫度傳感器以及激光位移傳感器；GPS模塊與MCU之間通過RS-232串口進行數據通訊，用于獲得列車的運行速度與位置信息，由此可確定列車減振器動力學性能指標是在什么速度、什么位置等工況下得到的；數據采集模塊利用A/D轉換芯片同時實現4路模擬信號的采集，包括兩路加速度信號、一路溫度信號和一路位移信號；無線網絡傳輸模塊是由zigbee網絡構建，以實現減振器動力學性能檢測無線數據傳輸與處理；數據處理與分析軟件模塊用于對減振器動力學性能指標試驗數據的分析與處理；所述的數據采集與信號調理器和GPS模塊被封裝在一個鐵盒中，固定在動車組走行部軸箱的旁邊；所述的兩個垂向加速度傳感器通過工裝被固定在減震器的兩端，一端靠近車軸，一端靠近車體。它們的位置可隨著試驗的需要而上下移動；所述的激光位移傳感器被固定在減振器靠近車架端的旁邊，反射端靠車軸端；所述的溫度傳感器被固定在減振器靠近車軸端的旁邊。
2、 根據權利要求1所述的列車減振器動力學性能無線測試裝置，其特征在 于所述裝置中添加了 GPS模塊，能獲得列車減振器動力學性能指標對應的工況。
3、 根據權利要求1所述的列車減振器動力學性能無線測試裝置，其特征在 于利用一個圓弧型和T型的傳感器工裝形式。
4、 根據權利要求l所述的列車減振器動力學性能無線測試裝置，其特征在 于使用了基于zigBee的無線傳輸模塊進行采集系統的安裝和控制。
全文摘要
一種列車減振器動力學性能無線測試裝置，由傳感器模塊、GPS模塊、數據采集模塊、無線網絡傳輸模塊、數據處理與分析軟件模塊等組成；傳感器模塊包括加速度傳感器、紅外線溫度傳感器以及激光位移傳感器；GPS模塊與MCU之間通過RS-232串口進行數據通訊，用于獲得列車的運行速度與位置信息，由此可確定列車減振器動力學性能指標是在什么速度、什么位置等工況下得到的；數據采集模塊利用A/D轉換芯片同時實現4路模擬信號的采集，包括兩路加速度信號、一路溫度信號和一路位移信號；無線網絡傳輸模塊是由zigbee網絡構建，以實現減振器動力學性能檢測無線數據傳輸與處理；數據處理與分析軟件模塊用于對減振器動力學性能指標試驗數據的分析與處理。
文檔編號G01M17/08GK101526426SQ20091005907
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月27日 優先權日2009年4月27日
發明者伍川輝, 靜 寧, 兵 張, 林建輝, 蘇燕辰, 陳建政, 陳春俊 申請人:西南交通大學