CN111417846A - 监视铁路车辆的轮轴 - Google Patents
监视铁路车辆的轮轴 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111417846A CN111417846A CN201880077308.2A CN201880077308A CN111417846A CN 111417846 A CN111417846 A CN 111417846A CN 201880077308 A CN201880077308 A CN 201880077308A CN 111417846 A CN111417846 A CN 111417846A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- axle
- wheel
- wireless sensor
- frequency
- impact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 16
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000036541 health Effects 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 241001124569 Lycaenidae Species 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
- G01H1/04—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of vibrations which are transverse to direction of propagation
- G01H1/06—Frequency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M17/00—Testing of vehicles
- G01M17/08—Railway vehicles
- G01M17/10—Suspensions, axles or wheels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
- B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
一种用于监视铁路车辆的轮对组件的轮轴的装置，该装置包括装配到轮对组件的无线传感器节点，轮对组件包括安装在相对的车轮之间的轮轴，每个车轮装配到轮轴的相应的相对的端部，无线传感器节点包括用于将来自轮对组件中的振动的机械能转换成电能的振动能量收集器、用于测量参数的传感器，以及用于无线地传输测得的参数或与其相关联的数据的无线发送器，并且该装置还包括用于处理测得的参数以产生经处理的数据的处理器，其中传感器是安装到轮轴的端部的加速度计，并且传感器和处理器分别布置为测量和处理以沿着轮轴的共振振动形式的轮轴冲击振动频率。
Description
本发明提供了一种用于监视铁路车辆的轮对组件的轮轴的装置。本发明还提供了一种用于监视铁路车辆的轮对组件的轮轴的方法。
导轨轮轴断裂是整个导轨历史上重大导轨事故的原因之一，并开始了对金属疲劳的研究。防止使用中的导轨轮轴断裂造成大量的附加维护工作–既要执行轮轴检查，又要在轮轴断裂检查之后对轮轴端部装置进行的不正确的重新组装之后的损坏进行修复。
已经进行了大量工作来研究在使用中或在维护过程中很少干预的轮轴断裂的形成，但是还没有成功地大量部署轮轴断裂监视装备(使用中)的成功试验。这部分地是由于，使用中的列车中存在的所有其它噪声的情况下，与目标裂纹相关的被测量本质上难以执行，并且还由于对于能量和通信而言都难以接近而难以监视导轨轮轴端部的振动和噪声。
安装在轮轴端部的由振动能量采集器供电的无线传感器节点的最新发展解决了这个问题的一部分，但是仍然难以区分由于轮轴断裂而引起的附加振动与轨道上的车轮的相互作用产生的噪声，两者具有由车轮以给定速度旋转而驱动的相同的基本频率。
在现有技术中，用于测量导轨轮轴断裂的先前努力已经着眼于或者随着轮轴弯曲而从断裂处产生的声发射，或者由于轮轴屈曲而造成的振动，以及随着裂纹的扩展而引起的振动的变化。这些测试是在测试平台上进行的，而不是在使用中测试进行的。
振动供电的无线传感器节点(WSN)已被用于检测导轨车辆的轴承、轨道和车轮健康状况。如上面所讨论的，传感器监视振动，但是监视频率限制为500Hz。
因此，在本领域中需要用于监视铁路车辆的轮对组件的轮轴的装置和方法，与已知的装置和方法相比，该装置和方法可以提供改进的测量。
在本领域中还需要用于监视铁路车辆的轮对组件的轮轴的装置和方法，该装置和方法可以在使用中，优选地实时地，监视轮轴状况。
在本领域中，还需要用于监视铁路车辆的轮对组件的轮轴的装置和方法，该装置和方法可以监视使用中的轮轴状况，并且还可以提供轮轴的至少一个附加的操作或性能参数，再次是在使用中，优选地实时地。
本发明至少部分地旨在满足这些需求中的一个或多个。
因而，本发明提供了一种用于监视铁路车辆的轮对组件的轮轴的装置，该装置包括装配到轮对组件的无线传感器节点，轮对组件包括安装在相对的车轮之间的轮轴，每个车轮装配到轮轴的相应的相对的端部，无线传感器节点包括用于将来自轮对组件中的振动的机械能转换成电能的振动能量收集器、用于测量参数的传感器，以及用于无线地传输测得的参数或与其相关联的数据的无线发送器，并且该装置还包括用于处理测得的参数以产生经处理的数据的处理器，其中传感器是安装到轮轴端部的加速度计，并且传感器和处理器分别布置为测量和处理以沿着轮轴的共振振动形式的轮轴冲击(percussion)振动频率。
本发明还提供了一种监视铁路车辆的轮对组件的轴的方法，该轮对组件包括安装在相对的车轮之间的轮轴，每个车轮装配到轮轴的相应的相对的端部，该方法包括以下步骤：
a.提供装配到轮对组件的无线传感器节点，该无线传感器节点包括用于将来自轮对组件中的振动的机械能转换成电能的振动能量收集器、用于测量参数的传感器，以及用于无线地传输测得的参数或与其相关联的数据的无线发送器，其中传感器是安装到轮轴的端部的加速度计；
b.在铁路车辆运动的同时，振动能量采集器接收输入的振动能量，该振动能量被转换成电能以便为无线发送器供电；
c.在铁路车辆运动的同时，使用传感器测量轮轴冲击共振振动频率，其中传感器测量沿着轮轴的共振振动；
d.在铁路车辆运动的同时，使用无线发送器无线地传输测得的轮轴冲击共振振动频率或与其相关联的数据；以及
e.处理沿着轮轴的共振振动的测得的轮轴冲击振动频率，以产生经处理的数据。
本发明的装置和方法的优选特征在相应的从属权利要求中定义。
本发明的优选实施例的装置和方法解决了提供使用中导轨轮轴测量的问题，该测量可选地实时地进行，该测量可以在用于裂纹检测的协议中使用，并且可选地还用于轮轴负载测量。当铁路车辆沿着轨道行驶时，轮-轨相互作用产生多种撞击(impact)。轮轴组件响应于撞击而振动。由振动能量供电的无线传感器检测由轮-轨相互作用刺激的轮对的振铃、分析振动，然后传输关键参数以进行进一步分析。
本发明的优选实施例的装置和方法基于本发明人的发现，即，可以使用冲击振动来测试在使用中的轮轴，并且实时测量和分析可以被用于监视轮轴状况并且也可以被用于测量轮轴负载。
冲击振动是由来自车轮/轨道接口对轮对组件的撞击造成的。因此，优选实施例利用由轮-轨撞击激发的轮轴的“振铃”效应来检测轮轴的健康状况和负载的变化。冲击振动测量是使用由振动能量采集器供电的、安装在轮轴的端部的加速度计进行的。
本发明基于本发明人发现在轮对的使用期间并且实时测得的轮-轨撞击可以被用于激发轮对的振动，并且进而振动可以被用于检测轮轴的状态或状况，特别是用于检测轮轴中是否存在裂纹和/或轮轴负载。
相反，已知的轴测试方法没有使用冲击振动，特别是在轮对的使用期间并实时测得的，以用于诊断轮轴状况和/或工作/性能状况，诸如轮轴负载。
如上面所讨论的，在现有技术中，振动供电的无线传感器节点(WSN)已被用于检测轨道车辆上的轴承、轨道和车轮健康状况，并且传感器监视振动，但是监视频率限于500Hz，这太低以至于无法检测到轮轴冲击振动。当先前已经在测试台上执行了轮轴测试时，不会产生激发其它振动模式的撞击，特别是振动的冲击模式。
在本发明的优选实施例中，振动的冲击模式通常在1000至2000Hz的频率范围内，更通常地是在1250至1750Hz的频率范围内，例如大约1500Hz。这些频率高于用于检测轨道车辆的轴承、轨道和车轮健康状况的已知的振动供电的无线传感器节点(WSN)中使用的至多500Hz的频率。
现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1是根据本发明实施例的用于监视铁路车辆的轮对组件的部件的装置的示意性端视图；
图2是图1的装置中的处理***的示意图；以及
图3是表示当用于使用中的乘客列车的高带宽振动测量时图1的装置中的传感器的输出的示意图。
具体实施方式
参考图1至3，示出了用于监视铁路车辆8的轮对组件6的部件4的装置2。铁路车辆8可以是机车、客车或者货车或卡车。轮对组件6包括安装在相对的车轮10、12之间的作为要被监视的部件的轮轴4，每个车轮10、12装配到轮轴4的相应的相对的端部14、16。在使用中，车轮10、12在铁路轨道54的相应导轨50、52上运行。
无线传感器节点18装配到轮对组件6。在所示的实施例中，无线传感器节点18包括振动能量收集器20，其用于将来自轮对组件6中的振动的机械能转换成电能。提供用于测量参数的传感器22，并且特别地，传感器22是安装到轮轴4的端部14、16的加速度计。提供了无线发送器24，其用于将测得的参数或与之相关联的数据无线地传输到远程位置，以进行进一步的处理和/或分析；远程位置可以在包括被测试的轮对组件6的铁路车辆8内，或者在包括轮对组件6的列车的机车或其它车辆内。通常，列车内的每个轮对组件6设有如本文所述的监视装置。
优选地，如图所示，装置2包括无线传感器节点18中的两个。每个无线传感器节点18装配到轮轴4的相应的相对的端部14、16，并且每个无线传感器节点18包括相应的传感器22，其是安装到轮轴4的相应端部14、16的加速度计。
装置2还包括处理器26，用于处理测得的参数以产生经处理的数据。在所示的实施例中，处理器26与无线传感器节点18集成在一起，并且无线发送器24被布置以无线地传输经处理的数据。但是，在替代实施例中，处理器26远离无线传感器节点18，并且无线发送器24被布置以无线地传输测得的数据，然后由处理器26对其进行远程处理以产生经处理的数据。
传感器22和处理器26分别被布置为测量和处理轮轴冲击振动，特别是沿着轮轴的共振振动形式的轮轴冲击振动。沿着轮轴的共振振动通常在1000至2000Hz的频率范围内，更通常地是在1250至1750Hz的频率范围内，例如大约1500Hz。
传感器22测量冲击振动，并且从该测量中确定冲击振动的频率。所确定的频率取决于轮轴状况和轮轴负载。
处理器26包括适于预先确定轮轴冲击振动的基线的基线模块28、将当前轮轴冲击振动与预先确定的基线进行比较的基线比较器模块30，以及根据比较确定当前轮轴冲击振动的参数的分析器模块32。该参数包括经处理的数据的一部分。通常，无线传感器节点18适于在监视时段内持续地***作，从而持续地测量轮轴冲击振动并且持续地将在任何给定时间的轮轴冲击振动与基线值进行比较。
这些部件允许持续测量轮轴冲击振动频率值，并将其与基线进行比较，以消除或最小化背景噪声。测得的频率值可以被用于在轮对组件6使用期间并且实时地提供轮轴状况指示。
在优选实施例中，处理器26包括负载计算器模块34，该负载计算器模块34包括将轮轴冲击振动的频率与和轮轴负载相关联的预先确定的参考频率值进行比较的比较模块36和基于比较计算轮轴上的负载的计算模块37。
这些部件允许持续地测量轮轴冲击振动频率值，并将其与校准的参考值进行比较，以实时地并在轮对组件6的使用期间提供轮轴负载的指示。
如上所述，优选地，如图所示，装置2包括无线传感器节点18中的两个。这些节点18可以独立地操作。装置2还可以包括处理器26中的测量比较模块38，以将由第一无线传感器节点18的传感器22测得的轮轴冲击振动的第一频率与由第二无线传感器节点18的传感器22测得的轮轴冲击振动的第二频率进行比较。提供处理器26中的比较输出模块40，以基于该比较来计算沿着轮轴4的共振振动。测量比较模块38适于比较由第一与第二无线传感器节点18的相应传感器22测得的轮轴冲击振动的一个或多个谐波频率的不同比率。
装置2被用在监视轮对组件6的部件的方法中，特别是监视轮轴4的方法中。
在该方法中，如上所述的无线传感器节点18被装配到轮对组件6，从而传感器22，特别是加速度计，被安装到轮轴4的端部14、16。如上所述，在优选实施例中，有两个无线传感器节点18，每个无线传感器节点18装配到轮对组件6，使得每个相应的传感器22安装到轮轴4的相应的端部14、16。
在铁路车辆运动的同时，振动能量采集器20接收输入的振动能量，该输入的振动能量被转换成电能以便为无线发送器24供电。当处理器26被集成到无线传感器节点18中时，振动能量采集器20可以提供电能来操作处理器26。振动能量采集器20可以提供电能以操作无线传感器节点18的任何其它被供电的部件。
而且，在铁路车辆运动的同时，在使用周期期间，使用传感器22来测量轮轴冲击振动，并且使用无线发送器24来无线地传输测得的轮轴冲击振动或与之相关联的数据。
传感器测量沿着轮轴的共振振动，该共振通常在从1000至2000Hz的频率范围内，更通常地是在从1250至1750Hz的频率范围内，诸如大约1500Hz。传感器22测量冲击振动，并且从该测量中确定冲击振动的频率。所确定的频率取决于轮轴状况和轮轴负载。
图3是当该装置用于来自使用中的乘客列车的高带宽振动测量时的曲线图的示例，该曲线图示出了传感器输出(以dB为单位)和频率(以Hz为单位)之间的关系。该曲线图示出了使用本发明的装置在使用中测试的一个特定轮对的传感器输出的振动谱。在这个示例中，在以大约1500Hz为中心的频率上表现出明显的振动输出峰轮廓。来自列车轮对的轮轴的冲击振动通常会落在这个范围内，但是振动输出峰轮廓在轮轴与轮对之间可以有所不同。
由处理器26处理测得的轮轴冲击振动，特别是沿着轮轴4的共振振动的数据，以产生可以包括冲击振动的频率的经处理的数据，该处理器或者与无线传感器节点18成一体或者远离无线传感器节点18。
当经处理的数据由与无线传感器节点18成一体的处理器26处理时，经处理的数据被无线地传输。
优选地，处理器26进行的处理与测量和传输步骤同时实时地被执行，以测量轮轴冲击振动并传输轮轴冲击振动或与之相关联的数据。
在优选实施例中，其中处理步骤包括以下子步骤：(i)将当前轮轴冲击振动与轮轴冲击振动的预先确定的基线进行比较；以及(ii)根据比较确定当前轮轴冲击振动的参数，该参数包括经处理的数据的一部分。优选地，无线传感器节点在监视时段内被持续地操作，由此持续地测量轮轴冲击振动。在处理期间，将任何给定时间的轮轴冲击振动频率与预先确定的基线值持续地进行比较。以这种方式，可以持续地测量轮轴冲击振动频率值并且将其与基线进行比较以消除或最小化背景噪声，并提供轮轴的冲击振动频率的准确值，该值可以提供轴的状态指示。这可以被用于分析轮轴中是否存在裂纹或其它故障。
该方法和装置也可以被用于测量轮轴负载。处理步骤(e)优选地包括以下子步骤：(I)将轮轴冲击振动的频率与和轮轴负载相关联的预先确定的参考频率值进行比较；以及(II)基于比较来计算轮轴上的负载。这使得能够相对于预先确定的参考频率值校准测得的轮轴的冲击振动频率，以使得能够计算轮轴负载。
当装置包括两个无线传感器节点18时，每个无线传感器节点18被装配到上述轮轴4的相应的相对的端部14、16，每个无线传感器节点18***作以测量相应的轮轴冲击振动频率值以提供与测得的轮轴冲击振动相关的数据。在处理步骤(e)中，优选地存在子步骤(x)将由第一无线传感器节点18的传感器22测得的轮轴冲击振动的第一频率与由第二无线传感器节点18的传感器22测得的轮轴冲击振动的第二频率进行比较，以及(y)基于比较计算沿着轮轴的共振振动。该比较通常比较由第一与第二无线传感器节点18的相应传感器22测得的轮轴冲击振动的一个或多个谐波频率的不同比率。
本发明的优选实施例提供了利用从振动能量采集器可获得的功率来监视振动的装置和相关联的方法，这在现有技术中尚未出于轮轴裂纹形成的目的进行研究。特别地，监视轮轴上的冲击振动。冲击振动使得轮轴以共振频率“振铃”。如果共振频率改变，或者如果冲击振动未能使轮轴以期望的共振频率“振铃”，那么可以突出轴中的潜在故障并进行进一步调查。这种监视协议可以在使用中并且实时地进行。
本发明的优选实施例提供了，冲击振动是通过轮-轨撞击而激发的，并且在包括车轮和轮轴组件的轮对的固有振动(即，共振频率)处发生，该振动在组件接收到撞击能量时存在。使用由轮-轨撞击激发的振动来监视轮轴的状态是一种用于监视轮轴健康/状况的新颖方法，其表现出许多技术优势。
首先，冲击振动频率取决于轮轴负载，由此可以监视货车和轮轴负载。
其次，轮轴状态的小变化产生可以被监视的振动频谱的变化，因此该装置和方法具有高灵敏度。
第三，冲击振动的频率输出高于***中其它振动噪声源，通常大约为1500Hz，这提供了无噪声或低噪声信号以进行分析。
第四，冲击振动频率与列车速度无关，因此可以与其它噪声源分开。
第五，通过振动供电的无线传感器节点(WSN)进行的持续或近乎持续的监视允许为冲击振动建立基线，使得能够可靠分析任何给定轮轴的冲击振动频率。
第六，冲击振动频率随时间与已知负载的相关性允许对冲击振动频率的负载感测能力进行校准，由此允许计算轮轴负载。
第七，比较在轮轴的两个端部进行的测量(例如谐波的不同比率)可以增强装置的灵敏度。
第八，长期测量可以建立冲击振动频率随时间变化的一致趋势，从而进一步增强装置和方法的灵敏度，以实现可靠的轮轴状况监视和轮轴负载测量。
对本发明的优选实施例的各种修改对于本领域技术人员将是清晰的。
Claims (23)
1.一种用于监视铁路车辆的轮对组件的轮轴的装置，该装置包括装配到轮对组件的无线传感器节点，轮对组件包括安装在相对的车轮之间的轮轴，每个车轮装配到轮轴的相应的相对的端部，无线传感器节点包括用于将来自轮对组件中的振动的机械能转换成电能的振动能量收集器、用于测量参数的传感器，以及用于无线地传输测得的参数或与其相关联的数据的无线发送器，并且该装置还包括用于处理测得的参数以产生经处理的数据的处理器，其中传感器是安装到轮轴的端部的加速度计，并且传感器和处理器被布置来分别测量和处理以沿着轮轴的共振振动的形式的轮轴冲击振动频率。
2.如权利要求1所述的装置，其中沿着轮轴的共振振动在从1000Hz至2000Hz的频率范围内。
3.如权利要求2所述的装置，其中频率范围是从1250至1750Hz。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的装置，其中处理器与无线传感器节点成一体，并且无线发送器被布置为无线地传输经处理的数据。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的装置，其中处理器包括：基线模块，基线模块适于预先确定沿着轮轴的轮轴冲击共振振动的基线；基线比较器模块，基线比较器模块比较沿着轮轴的当前轮轴冲击共振振动与预先确定的基线；以及分析器模块，分析器模块根据比较来确定沿着轮轴的当前轮轴冲击共振振动的参数，该参数包括经处理的数据的一部分。
6.如权利要求5所述的装置，其中无线传感器节点适于在监视时段内持续地***作，以持续地测量沿着轮轴的轮轴冲击共振振动，并且持续地将在任何给定时间沿着轮轴的轮轴冲击共振振动与基线值进行比较。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的装置，其中处理器包括：负载计算器模块，负载计算器模块包括比较模块以及计算模块，比较模块将沿着轮轴的轮轴冲击共振振动的频率与和轮轴负载相关联的预先确定的参考频率值进行比较；计算模块基于比较来计算轮轴上的负载。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的装置，其中该装置包括无线传感器节点中的两个，每个无线传感器节点被装配到轮轴的相应的相对的端部，并且每个无线传感器节点包括是安装到轮轴的相应的端部的加速度计的传感器。
9.如权利要求8所述的装置，其中该装置还包括：处理器中的测量比较模块以及处理器中的比较输出模块，测量比较模块将由第一无线传感器节点的传感器测得的沿着轮轴的轮轴冲击共振振动的第一频率与由第二无线传感器节点的传感器测得的沿着轮轴的轮轴冲击共振振动的第二频率进行比较；比较输出模块基于比较来计算沿着轮轴的共振振动。
10.如权利要求9所述的装置，其中测量比较模块适于比较由第一无线传感器节点与第二无线传感器节点的相应传感器测得的沿着轮轴的轮轴冲击共振振动的一个或多个谐波频率的不同比率。
11.如权利要求1至10中的任一项所述的装置，其中铁路车辆是机车、客车或者货车或卡车。
12.一种监视铁路车辆的轮对组件的轮轴的方法，该轮对组件包括安装在相对的车轮之间的轮轴，每个车轮装配到轮轴的相应的相对的端部，该方法包括以下步骤：
a.提供装配到轮对组件的无线传感器节点，该无线传感器节点包括用于将来自轮对组件中的振动的机械能转换成电能的振动能量收集器、用于测量参数的传感器，以及用于无线地传输测得的参数或与其相关联的数据的无线发送器，其中传感器是安装到轮轴的端部的加速度计；
b.在铁路车辆运动的同时，振动能量采集器接收输入的振动能量，该振动能量被转换成电能以便为无线发送器供电；
c.在铁路车辆运动的同时，使用传感器测量轮轴冲击共振振动频率，其中传感器测量沿着轮轴的共振振动；
d.在铁路车辆运动的同时，使用无线发送器无线地传输测得的轮轴冲击共振振动频率或与其相关联的数据；以及
e.处理测得的沿着轮轴的共振振动的轮轴冲击振动频率，以产生经处理的数据。
13.如权利要求12所述的方法，其中沿着轮轴的共振振动在从1000Hz至2000Hz的频率范围内。
14.如权利要求13所述的方法，其中频率范围是从1250至1750Hz。
15.如权利要求12至14中的任一项所述的方法，其中，在步骤(e)中，通过与无线传感器节点成一体的处理器来处理经处理的数据，并且在步骤(d)中，无线地传输经处理的数据。
16.如权利要求12至15中的任一项所述的方法，其中处理步骤(e)与步骤(c)和(d)同时实时地被执行。
17.如权利要求12至16中的任一项所述的方法，其中处理步骤(e)包括以下子步骤：(i)将沿着轮轴的当前轮轴冲击共振振动与针对沿着轮轴的轮轴冲击共振振动的预先确定的基线进行比较，以及(ii)根据比较来确定沿着轮轴的当前轮轴冲击共振振动的参数，该参数包括经处理的数据的一部分。
18.如权利要求18所述的方法，其中无线传感器节点在监视时段内持续地***作，以持续地测量沿着轮轴的轮轴冲击共振振动，并且在步骤(e)中，持续地将在任何给定时间沿着轮轴的轮轴冲击共振振动与预先确定的基线值进行比较。
19.如权利要求12至18中的任一项所述的方法，其中处理步骤(e)包括以下子步骤：(I)将沿着轮轴的轮轴冲击共振振动的频率与和轮轴负载相关联的预先确定的参考频率值进行比较，以及(II)基于比较来计算轮轴上的负载。
20.如权利要求12至19中的任一项所述的方法，其中，在步骤(a)中，该装置包括无线传感器节点中的两个，每个无线传感器节点被装配到轮轴的相应的相对的端部，每个无线传感器节点包括是安装到轮轴的相应的端部的加速度计的相应的传感器，并且每个无线传感器节点***作以测量相应的轮轴冲击共振振动频率值以提供与测得的轮轴冲击共振振动频率相关的数据。
21.如权利要求20所述的方法，其中处理步骤(e)包括以下子步骤：(x)将由第一无线传感器节点的传感器测得的沿着轮轴的轮轴冲击共振振动的第一频率与由第二无线传感器节点的传感器测得的沿着轮轴的轮轴冲击共振振动的第二频率进行比较，并基于比较来计算沿着轮轴的共振振动。
22.如权利要求20所述的方法，其中子步骤(x)包括比较由第一无线传感器节点与第二无线传感器节点的相应传感器测得的沿着轮轴的轮轴冲击共振振动的一个或多个谐波频率的不同比率。
23.如权利要求12至22中的任一项所述的方法，其中铁路车辆是机车、客车或者货车或卡车。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1717699.1A GB2568036B (en) | 2017-10-27 | 2017-10-27 | Monitoring an axle of a railway vehicle |
| GB1717699.1 | 2017-10-27 | ||
| PCT/EP2018/079511 WO2019081770A1 (en) | 2017-10-27 | 2018-10-26 | MONITORING AN AXLE OF A RAILWAY VEHICLE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111417846A true CN111417846A (zh) | 2020-07-14 |
Family
ID=60580319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880077308.2A Pending CN111417846A (zh) | 2017-10-27 | 2018-10-26 | 监视铁路车辆的轮轴 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11697442B2 (zh) |
| EP (1) | EP3685138A1 (zh) |
| JP (1) | JP7374104B2 (zh) |
| CN (1) | CN111417846A (zh) |
| GB (1) | GB2568036B (zh) |
| WO (1) | WO2019081770A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU226100U1 (ru) * | 2023-12-05 | 2024-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Хитдетект" | Датчик контроля ударных нагрузок |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019161212A1 (en) | 2018-02-15 | 2019-08-22 | Amsted Rail Company, Inc. | System, method and apparatus for monitoring the health of railcar wheelsets |
| GB2572349B (en) * | 2018-03-27 | 2021-08-11 | Perpetuum Ltd | An electromechanical generator for converting mechanical vibrational energy into electrical energy |
| CN109204377A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-15 | 山东职业学院 | 一种地铁列车车轴检测***装置 |
| GB2580035A (en) * | 2018-12-19 | 2020-07-15 | Haldex Brake Prod Ab | Vehicle stability apparatus and method |
| CN112629893B (zh) * | 2019-10-08 | 2022-06-03 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种轨道车辆断轴故障的诊断方法及装置 |
| FI3865369T3 (fi) * | 2020-02-12 | 2023-09-29 | Alstom Holdings | Pyörän voitelun ohjauslaite, siihen liittyvä pyörän voitelujärjestelmä, rautatieajoneuvo, menetelmä pyörän voitelun ohjaamiseksi ja menetelmä pyörän voitelun ohjauslaitteen parametrisoimiseksi |
| GB2596514B (en) | 2020-06-08 | 2024-05-15 | Hitachi Rail Ltd | Defect detection |
| JP7447045B2 (ja) | 2021-03-22 | 2024-03-11 | 株式会社東芝 | 検査システム、検査装置及び検査方法 |
| CN114044022B (zh) * | 2021-10-28 | 2023-05-30 | 上海工程技术大学 | 一种轨道车辆轴箱温度零碳感知*** |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6086427A (ja) * | 1983-10-18 | 1985-05-16 | Shinko Denshi Kk | 振動式荷重測定装置 |
| US4956999A (en) * | 1988-11-30 | 1990-09-18 | Gp Taurio, Inc. | Methods and apparatus for monitoring structural members subject to transient loads |
| US20070208841A1 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-06 | L-3 Communications Corporation | Self-assembling wireless network, vehicle communications system, railroad wheel and bearing monitoring system and methods therefor |
| EP2237004A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | Politecnico di Torino | Wireless unit for measuring and transmitting dynamic loads, waggon comprising said unit, and corresponding control method |
| AU2012204057A1 (en) * | 2005-12-23 | 2012-07-26 | Asf-Keystone, Inc | Railroad train monitoring system |
| CN102706572A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-10-03 | 北京海冬青机电设备有限公司 | 列车轮对故障诊断与康复中心 |
| EP2550519A1 (en) * | 2010-03-23 | 2013-01-30 | Politecnico di Torino | Device for diagnosing railway bogies by applying an energy-autonomous measuring and transmitting bolt, and corresponding control method |
| EP2765402A1 (en) * | 2008-03-05 | 2014-08-13 | Ab Skf | Device |
| CN105292177A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-03 | 唐智科技湖南发展有限公司 | 一种用轴箱振动、冲击信息测量轨道波磨的方法 |
| US20170210401A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | International Electronic Machines Corporation | Railway Vehicle Operations Monitoring |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3929308A (en) * | 1974-08-07 | 1975-12-30 | Us Navy | Local derailment sensor and brake actuator system |
| US5433111A (en) * | 1994-05-05 | 1995-07-18 | General Electric Company | Apparatus and method for detecting defective conditions in railway vehicle wheels and railtracks |
| JP4278795B2 (ja) | 1999-09-14 | 2009-06-17 | 東京地下鉄株式会社 | 車輪滑走防止方法及び装置 |
| WO2001089903A1 (en) * | 2000-05-25 | 2001-11-29 | Daimlerchrysler Rail Systems Gmbh | Monitoring system for railway vehicles |
| JP4117500B2 (ja) | 2003-07-29 | 2008-07-16 | 日本精工株式会社 | 異常診断装置及びこれを有する転がり軸受装置並びに異常診断方法 |
| JP2006125976A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Nsk Ltd | 機械設備の異常診断システム |
| US20090303076A1 (en) * | 2008-06-04 | 2009-12-10 | Seagate Technology Llc | Wireless and battery-less monitoring unit |
| JP2013169965A (ja) | 2012-02-23 | 2013-09-02 | Hitachi Ltd | 発電装置を備えた鉄道車両用台車およびその台車を備える鉄道車両 |
| WO2014178650A1 (ko) * | 2013-04-30 | 2014-11-06 | 한국철도기술연구원 | 에너지 하비스터 및 이를 포함하는 무선 센서 장치 |
| TWI560436B (en) * | 2015-02-04 | 2016-12-01 | Wistron Neweb Corp | Wireless sensing device |
| CN104990709B (zh) * | 2015-08-07 | 2017-10-13 | 杨玉娇 | 用于检测机车轴承故障的方法 |
| CN106706119B (zh) * | 2016-12-15 | 2019-05-03 | 北方工业大学 | 一种基于信号频域特征的振动源识别方法及*** |
| WO2019161212A1 (en) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | Amsted Rail Company, Inc. | System, method and apparatus for monitoring the health of railcar wheelsets |
| US11697443B2 (en) * | 2019-05-08 | 2023-07-11 | Amsted Rail Company, Inc. | Apparatus for locating a mobile railway asset |
-
2017
- 2017-10-27 GB GB1717699.1A patent/GB2568036B/en active Active
-
2018
- 2018-10-26 EP EP18795519.0A patent/EP3685138A1/en active Pending
- 2018-10-26 JP JP2020543720A patent/JP7374104B2/ja active Active
- 2018-10-26 US US16/759,568 patent/US11697442B2/en active Active
- 2018-10-26 WO PCT/EP2018/079511 patent/WO2019081770A1/en unknown
- 2018-10-26 CN CN201880077308.2A patent/CN111417846A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6086427A (ja) * | 1983-10-18 | 1985-05-16 | Shinko Denshi Kk | 振動式荷重測定装置 |
| US4956999A (en) * | 1988-11-30 | 1990-09-18 | Gp Taurio, Inc. | Methods and apparatus for monitoring structural members subject to transient loads |
| AU2012204057A1 (en) * | 2005-12-23 | 2012-07-26 | Asf-Keystone, Inc | Railroad train monitoring system |
| US20070208841A1 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-06 | L-3 Communications Corporation | Self-assembling wireless network, vehicle communications system, railroad wheel and bearing monitoring system and methods therefor |
| EP2765402A1 (en) * | 2008-03-05 | 2014-08-13 | Ab Skf | Device |
| EP2237004A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | Politecnico di Torino | Wireless unit for measuring and transmitting dynamic loads, waggon comprising said unit, and corresponding control method |
| EP2550519A1 (en) * | 2010-03-23 | 2013-01-30 | Politecnico di Torino | Device for diagnosing railway bogies by applying an energy-autonomous measuring and transmitting bolt, and corresponding control method |
| CN102706572A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-10-03 | 北京海冬青机电设备有限公司 | 列车轮对故障诊断与康复中心 |
| CN105292177A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-03 | 唐智科技湖南发展有限公司 | 一种用轴箱振动、冲击信息测量轨道波磨的方法 |
| US20170210401A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | International Electronic Machines Corporation | Railway Vehicle Operations Monitoring |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU226100U1 (ru) * | 2023-12-05 | 2024-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Хитдетект" | Датчик контроля ударных нагрузок |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2568036B (en) | 2021-02-03 |
| US20200290658A1 (en) | 2020-09-17 |
| JP2021501097A (ja) | 2021-01-14 |
| US11697442B2 (en) | 2023-07-11 |
| WO2019081770A1 (en) | 2019-05-02 |
| GB201717699D0 (en) | 2017-12-13 |
| JP7374104B2 (ja) | 2023-11-06 |
| GB2568036A (en) | 2019-05-08 |
| EP3685138A1 (en) | 2020-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111417846A (zh) | 监视铁路车辆的轮轴 | |
| Chudzikiewicz et al. | Condition monitoring of railway track systems by using acceleration signals on wheelset axle-boxes | |
| WO2019201177A1 (zh) | 列车部件裂纹损伤监测方法和*** | |
| KR101829645B1 (ko) | 철도 차량 모니터링 장치 및 이를 이용한 모니터링 방법 | |
| CN103906667B (zh) | 检测铁路轨道中单个或多个缺陷的方法及方法中使用的轨道车 | |
| JP5382991B2 (ja) | 軌道系交通システムの異常診断方法及び異常診断システム | |
| JP4084852B2 (ja) | 鉄道車両用の主電動機の軸受検査装置 | |
| RU2537354C2 (ru) | Способ и устройство контроля ходовых качеств рельсового транспортного средства | |
| US20190391049A1 (en) | Smart Rail Wheelset Bearing | |
| CN104364629A (zh) | 基于超声频谱学分析的轨道部件检查 | |
| JP2017219469A (ja) | 状態監視装置及び状態監視方法 | |
| US10486675B2 (en) | Vehicle brake monitoring through ultrasonic emissions | |
| CN108515984A (zh) | 一种车轮伤损检测方法及装置 | |
| JP4521524B2 (ja) | 軌道状態解析方法及び軌道状態解析装置並びに軌道状態解析プログラム | |
| KR101488420B1 (ko) | 무선 및 자가발전 센서를 이용한 철도 차량 모니터링 시스템 및 방법 | |
| JP2005538669A (ja) | 車両の車両シャーシの状態を監視する方法及び装置 | |
| CN101271035A (zh) | 一种非转运动机械故障诊断***和方法 | |
| CN208165009U (zh) | 一种车轮伤损检测装置 | |
| KR20190089583A (ko) | 지상 차량 부품 탐지 시스템 | |
| KR102111237B1 (ko) | 이동 추적 방식의 철도 차량의 상태 검지 시스템 | |
| US12038349B2 (en) | Inspection system, inspection apparatus, and inspection method | |
| CN104271428A (zh) | 用于调查轮轨接触的方法 | |
| CN117957158A (zh) | 用于识别运输***受损的方法及其控制装置 | |
| CN110988138B (zh) | 一种焊接件质量检测装置及方法 | |
| RU2757005C2 (ru) | Способ диагностики технического состояния экипажной части локомотива |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220729 Address after: London Applicant after: Hitachi Rail Corp. Address before: Romsey, UK Applicant before: PERPETUUM Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200714 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |