高速列车运行状态监测与故障诊断

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1、高速列车运行状态监测与故障诊断陈兴劫王瑜琳龙讯廖化容何友全重庆公共运输职业学院重庆交通大学信息科学与工程学院摘要:本文采用光纤分布式振动测试方法对感应光缆获取的钢轨振动和列车运行状态信号进行采集和特征分析，从而检测出通过该区段列车的运行状态和安全性能,做到实时监测并预警，为列车的安全运行和维护提供技术保障。关键词：列车故障诊断;振动波形分析;小波分解;分形原理;作者简介：陈兴胡（1987-），男，重庆人，讲师，工程硕士，主要研究方向为轨道交通稳定性分析。基金：国家自然科学基金资助，项目批准号：61174214HighSpeedT

2、rainOperationConditionMonitoringandFauItDiagnosisCHENXing-jieWANGYu-linLONGXunLIAOHim-rongHEYou-quanChongqingVocationalCollegeofPublicTransportation;Abstract：Inthispaper,opticalfiberdistributedvibrationtestmethodisusedtocollectandcharacterizetherailvibrationandthetra

3、inrunningstatussignalobtainedbythesensingopticalfibercable,soastodetecttherunningstatusandsafetyperformanceofthetrainpassingthroughthesection,thusrealizingreal-timemonitoringandwarning,soastoprovidetechnicalsupportforthesafeoperationandmaintenanceoftrains・Keyword：tra

4、infaultdiagnosis;vibrationwavefooianalysis;waveletdecomposition;fractaiprinciple;0引言高速铁路的发展始于上个世纪50年代，日本、法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国都加入高铁建设及运营中，亚洲的韩国、中国台湾地区及我国大陆于本世纪初开始高铁的建设。直至2015年底我国已建成的高速轨道交通专线约23600km,我国高速轨道线路总长度己超过世界其它各国高速专线线路之总和。随着高速铁路的不断发展，列车事故也在所难免，对高速列车的运行状态进

5、行实时检测与故障诊断显得尤为重要。高速铁路故障检测一般分为在线检测和离线检测[1-8],如轮轨红外探伤，轨道超声波探伤、轨道检测车对钢轨的磨耗自动测量等等。本系统采用分布式光纤感应技术，在钢轨侧面沿线连续分布振动传感器，通过光缆建立钢轨振动和列车运行噪声的检测区段，对经过该检测区段的运行列车进行连续的钢轨振动和列车运行噪声检测分析。1系统组成及软件功能1.1传感器布置与检测内容对钢轨两侧轨腰进行简单的打磨抛光，在钢轨两侧打磨处分别布置四个箔式应变片，四应变片分两组成内45度角，牢固粘贴在钢轨上，并实现搭桥。将连接完毕的应变片连接

6、至动态放大仪并通过USB接口连接至电脑，使用专用软件进行数据采集及存储。通过USB接口实时传输数据，利用数据存储及采集系统对应变片测得的应力信号进行采集及存储，进行记录。车辆通过时自动对该段信号进行编号，同时需记录应变片对应的粘贴点。监测内容包括通过车辆车型、轴重的识别以及对车辆速度、钢轨振动的测试。1.1.1振动测试通过布置粘贴在钢轨外侧轨腰上的光纤，利用分布式振动测试仪对车辆经过时引起的钢轨振动信号进行采集及存储，由已完成的感应光纤标定实验获得的标定系数进行简单即可得到钢轨振动信号的加速度。1.1.2轴重识别通过贴在钢轨两侧

7、轨腰的应变片测量车辆通过时轨道所受到的乖向应力，由应力大小判断轴重。在轨道两侧处分別布置四个应变片，垂向力测试采用对称弯应变法，分别将轨腰两侧的4片箔式应变片组成全桥，距中性轴上下各20mm处，如图1所示。图1应变片测试原理及连接示意图下载原图1.1.3车速测量在钢轨给定距离两端布置应变片，该给定距离除以列车同一轮对通过两应变片的时间即可得到车速。1.1.4车型识别不同车型车辆如客车与货车，同一车型车辆在不同载重如空车和重车工况下，在行驶时其车辆的挠度不同，可用地板面距离钢轨面距离作为参考，利用安装布置在钢轨外侧的超声波位移传感

8、器可确定通过车辆地板面距轨面高度，即可识别通过车辆的车型及载重情况。1.2系统软件功能《列车运行监测与故障诊断》主要功能是使人与数据分离，通过主程序GUI操作界面，自动检测、图形化显示、智能分析、诊断目标数据源，使系统自动化与智能化。数据采集采集卡:NI-621