劉少龍

（上海鐵路局上海動(dòng)車段）

　　摘　要：在對(duì)高速動(dòng)車組電機(jī)及齒輪箱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)和構(gòu)成介紹的基礎(chǔ)上，通過對(duì)系統(tǒng)的安裝和檢測(cè)布點(diǎn)的分析，提出了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可行性實(shí)施方案。

　　關(guān)鍵詞：動(dòng)車組；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；應(yīng)用
　　牽引電機(jī)軸承和齒輪箱軸承是影響動(dòng)車組高速運(yùn)行的關(guān)鍵因素。為了進(jìn)一步掌握動(dòng)車組正式運(yùn)營(yíng)后這些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如溫度、加速度、震動(dòng)等信息，跟蹤研究其發(fā)展趨勢(shì)，需要選擇典型運(yùn)用動(dòng)車組的典型車輛增加監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行長(zhǎng)期的觀察運(yùn)行和對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所加裝系統(tǒng)獨(dú)立于動(dòng)車組系統(tǒng)以外，定期讀取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析這些部件的運(yùn)行狀態(tài)。
　　1　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)
　　（1）可監(jiān)測(cè)動(dòng)車每個(gè)轉(zhuǎn)向架的牽引電機(jī)非傳動(dòng)端軸承處溫度、垂向、橫向振動(dòng)加速度、電機(jī)表面溫度、振動(dòng)，齒輪箱溫度、振動(dòng)；（2）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用分散的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可根據(jù)測(cè)點(diǎn)分布分區(qū)域加裝監(jiān)測(cè)模塊，各監(jiān)測(cè)模塊之間以及和主機(jī)之間通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相連，只需給各模塊提供電源即可，加裝非常方便；（3）完全獨(dú)立于動(dòng)車組控制系統(tǒng)，即使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也不會(huì)擴(kuò)散或影響動(dòng)車組的運(yùn)行；（4）數(shù)據(jù)下載和監(jiān)測(cè)方便，甚至可通過互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)所有加裝監(jiān)測(cè)設(shè)備的動(dòng)車組的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刷新間隔為1s。
　　2　總體方案說明
　　運(yùn)行監(jiān)測(cè)方案的具體實(shí)施方案如下。（1）在動(dòng)車組車內(nèi)安裝一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)主機(jī)。（2）動(dòng)車組車頂安裝1個(gè)GPS天線，構(gòu)成GPRS無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)。（3）選擇兩輛動(dòng)車加裝系統(tǒng)，該動(dòng)車每個(gè)轉(zhuǎn)向架附近各安裝一套獨(dú)立的無(wú)線監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置。該裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄牽引電機(jī)和齒輪箱的溫度、振動(dòng)、應(yīng)力數(shù)據(jù)。（4）無(wú)線局域網(wǎng)主機(jī)、4個(gè)無(wú)線監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置構(gòu)成一個(gè)WLAN無(wú)線局域網(wǎng)，所有檢測(cè)數(shù)據(jù)在無(wú)線局域網(wǎng)主機(jī)匯總，可通過以下方式進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視或下載。數(shù)據(jù)下載后，通過地面分析系統(tǒng)可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)判斷，起到對(duì)設(shè)備狀態(tài)的預(yù)警功能。（5）運(yùn)行檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成如圖1。

　　3　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成
　　（1）分布于齒輪箱和電機(jī)上的傳感器將數(shù)據(jù)傳送到車下無(wú)線監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置，發(fā)射裝置通過局域網(wǎng)發(fā)送到車上乘務(wù)員室局域網(wǎng)主機(jī)，再通過GPS或GPRS天線發(fā)送出去。
　　（2）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備組成。①無(wú)線監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置。車下無(wú)線監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置采用防水型鋁合金機(jī)箱，各種接口也是防水型接插件。安裝于車下每臺(tái)轉(zhuǎn)向架周圍。每列車四個(gè)，每個(gè)動(dòng)車各兩個(gè)。②GPS天線。GPS天線安裝于其中一輛動(dòng)車的車外頂部。③車上無(wú)線局域網(wǎng)主機(jī)。車上無(wú)線局域網(wǎng)主機(jī)采用液晶屏，顯示分辨率為800×600，五線電阻式觸摸屏，STX嵌入式CPU，產(chǎn)品美觀堅(jiān)固，抗震性好，電磁屏蔽性好。車上無(wú)線局域網(wǎng)主機(jī)安裝于其中一輛動(dòng)車的乘務(wù)員室內(nèi)。④GPRS裝置和電源集成箱。GPRS天線裝置和電源集成箱采用鋁合金機(jī)箱，各種接口也是接插件結(jié)構(gòu)。
　　4　檢測(cè)布點(diǎn)
　　牽引電機(jī)檢測(cè)。
　　（1）檢測(cè)布點(diǎn)（每個(gè)轉(zhuǎn)向架）。
　　溫度檢測(cè)：共4點(diǎn)，每臺(tái)電機(jī)各2點(diǎn)，檢測(cè)非傳動(dòng)端軸承處溫度、電機(jī)表面溫度。
　　振動(dòng)檢測(cè)：共4點(diǎn)，每臺(tái)電機(jī)各4點(diǎn)，分別檢測(cè)非傳動(dòng)端軸承處的垂向和橫向振動(dòng)，及傳動(dòng)端軸承的垂向和橫向振動(dòng)。
　　（2）檢測(cè)點(diǎn)布置圖。
　　非傳動(dòng)端軸承溫度及振動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)布置見圖2。利用安裝螺栓，將溫度及振動(dòng)的合成元件裝入螺栓中。

　　5　數(shù)據(jù)的采集與讀取
　　數(shù)據(jù)的讀取與分析通過“車輛無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)--列車無(wú)線局域網(wǎng)--地面遠(yuǎn)程監(jiān)控”的多層次結(jié)構(gòu)來完成。
　　車下無(wú)線監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置，負(fù)責(zé)加速度信號(hào)及溫度信號(hào)的采集與本地保存，加速度信號(hào)的采樣頻率為256Hz，溫度信號(hào)的采樣頻率為1Hz。加速度數(shù)據(jù)每秒進(jìn)行一次處理，包括信號(hào)預(yù)處理、數(shù)字低通濾波、計(jì)算加速度信號(hào)的Z大值、均值、均方根值、主要振動(dòng)頻率等，同時(shí)，將數(shù)據(jù)處理結(jié)果上傳至車上無(wú)線局域網(wǎng)主機(jī)。
　　車上無(wú)線局域網(wǎng)主機(jī)負(fù)責(zé)匯集各無(wú)線監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置的數(shù)據(jù)，并顯示各無(wú)線監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置上傳的數(shù)據(jù)及特定參數(shù)的變化趨勢(shì)曲線，顯示方案為分屏顯示各轉(zhuǎn)向架的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，一個(gè)轉(zhuǎn)向架上各測(cè)點(diǎn)的溫度及加速度統(tǒng)計(jì)量以數(shù)字形式顯示在同一屏上，點(diǎn)擊顯示數(shù)據(jù)可彈出相應(yīng)的變化趨勢(shì)曲線圖。同時(shí)，將匯集的數(shù)據(jù)以1包/s的速率通過GPRS向地面車下主機(jī)發(fā)送，以便地面人員實(shí)時(shí)掌握列車的運(yùn)行安全狀況。
　　車下監(jiān)視設(shè)備（安裝監(jiān)測(cè)軟件的電腦）負(fù)責(zé)接收車上無(wú)線局域網(wǎng)主機(jī)通過GPRS傳回的各測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果保存于相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)可進(jìn)行與車上主機(jī)相同的顯示。車下監(jiān)視系統(tǒng)可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)判斷，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警監(jiān)控。當(dāng)列車回庫(kù)時(shí)，車下監(jiān)視設(shè)備可通過無(wú)線局域網(wǎng)讀取保存于各無(wú)線監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置本地的加速度采樣原始數(shù)據(jù)，以進(jìn)行事后的分析處理。
　　6　結(jié)語(yǔ)
　　以上監(jiān)測(cè)方案在現(xiàn)有動(dòng)車組上的應(yīng)用，既可以利用無(wú)線局域網(wǎng)，在車內(nèi)的便攜式電腦上進(jìn)行監(jiān)視或下載，又可以在動(dòng)車組入庫(kù)后通過無(wú)線局域網(wǎng)直接下載數(shù)據(jù)，且在動(dòng)車組運(yùn)行過程中也可通過無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在任何地點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視。對(duì)于掌握動(dòng)車組電機(jī)和齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)，跟蹤研究其發(fā)展趨勢(shì)，提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)。
　　參考文獻(xiàn)
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來源：《科技資訊》2015年06期