基于振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)的高速道岔裂紋監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)的高速道岔裂紋監(jiān)測裝置，包括，監(jiān)測主機(jī)和八個(gè)振動(dòng)加速度傳感器；監(jiān)測主機(jī)包括有，信號調(diào)理模塊、A/D采集模塊、FPGA信號處理模塊。本實(shí)用新型通過采集采集列車通過高速道岔時(shí)的振動(dòng)加速度信號進(jìn)行數(shù)據(jù)振動(dòng)模態(tài)分析實(shí)現(xiàn)高速道岔裂紋監(jiān)測，多線程技術(shù)設(shè)計(jì)，采集列車通過高速道岔時(shí)的振動(dòng)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)振動(dòng)模態(tài)分析實(shí)現(xiàn)高速道岔裂紋監(jiān)測換不會引起進(jìn)程切換，從而提高系統(tǒng)的并發(fā)程度；可實(shí)時(shí)獲取列車通過高速道岔時(shí)監(jiān)測點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，采用振動(dòng)加速度傳感器方式，無機(jī)械觸點(diǎn)，道岔原始數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集中處理，提高了數(shù)據(jù)的安全性，實(shí)現(xiàn)損傷預(yù)測可靠性和穩(wěn)定性。
【專利說明】基于振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)的高速道岔裂紋監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鐵路軌道監(jiān)測裝置，特別是一種基于振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)的高速道岔裂紋監(jiān)測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，高速重載鐵路運(yùn)營線上的鋼軌出現(xiàn)斷裂，將嚴(yán)重威脅行車安全。尤其是高速道岔部位的鋼軌易發(fā)生故障；我國鐵路部門針對行車安全制定的“三防”措施，其中之一就是防斷軌。對于斷軌的監(jiān)控預(yù)防應(yīng)強(qiáng)化鋼軌各種探傷作業(yè)的管理和提高鋼軌各種探傷作業(yè)的質(zhì)量。但是不論哪種鋼軌探傷作業(yè)，因?yàn)榇嬖谧鳂I(yè)周期問題、探傷設(shè)備本身可能存在質(zhì)量問題和人為因素等原因，所以不可能完全發(fā)現(xiàn)鋼軌缺陷從而預(yù)防斷軌并及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷軌。斷軌一旦出現(xiàn)，要求至少能向前方來車發(fā)出信號并使之有足夠時(shí)間采取防范措施。要及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷軌并制止惡性運(yùn)營事故的發(fā)生，就需要實(shí)時(shí)檢測斷軌。從工作原理來講，實(shí)時(shí)斷軌檢測方法主要兩類。即基于軌道電路原理方法的牽引回流實(shí)時(shí)斷軌檢測方法和準(zhǔn)軌道電路實(shí)時(shí)斷軌檢測方法，基于非軌道電路原理方法的光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測方法、應(yīng)力實(shí)時(shí)斷軌檢測方法和聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測方法。牽引回流和準(zhǔn)軌道電路實(shí)時(shí)斷軌檢測方法在道岔、護(hù)軌等特殊工況的檢測靈敏度和系統(tǒng)可靠性表現(xiàn)不佳，聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測方法在機(jī)械絕緣處的檢測靈敏度和系統(tǒng)可靠性方面較差，光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測方法的安裝操作和可修復(fù)性有待提高，應(yīng)力實(shí)時(shí)斷軌檢測方法則是在靈敏度、系統(tǒng)可靠性和可修復(fù)性上表現(xiàn)不佳。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述的現(xiàn)有的高速道岔檢測裝置效果不理想的問題，本實(shí)用新型提供一種基于振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)的高速道岔裂紋監(jiān)測裝置及方法。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:基于振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)的高速道岔裂紋監(jiān)測裝置，包括，監(jiān)測主機(jī)和八個(gè)振動(dòng)加速度傳感器；
[0005]所述的監(jiān)測主機(jī)包括有，八個(gè)信號調(diào)理模塊、八個(gè)A/D采集模塊、FPGA信號處理模±夬、電源接口、電源保護(hù)模塊、電源檢測模塊、電源控制模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、存儲器模塊和溫度傳感器；
[0006]完成振動(dòng)加速度信號的放大、濾波、調(diào)理處理功能的信號調(diào)理模塊的輸入端聯(lián)接至對應(yīng)的振動(dòng)加速度傳感器，輸出端分別聯(lián)接其對應(yīng)的A/D采集模塊；完成信號數(shù)模轉(zhuǎn)換的A/D采集模塊分別與電源檢測模塊和溫度傳感器聯(lián)接；
[0007]完成模態(tài)參數(shù)識別和信號運(yùn)算處理功能的FPGA信號處理模塊分別聯(lián)接八個(gè)A/D采集模塊、存儲器模塊、溫度傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口模塊和電源檢測模塊；
[0008]提供直流24V供電的電源接口通過電源保護(hù)模塊與電源檢測模塊聯(lián)接；電源檢測模塊分別聯(lián)接FPGA信號處理模塊、溫度傳感器和八個(gè)A/D采集模塊。
[0009]進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種采用振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)監(jiān)測高速道岔裂紋的方法，通過采集列車通過高速道岔時(shí)的振動(dòng)加速度信號進(jìn)行數(shù)據(jù)模態(tài)分析實(shí)現(xiàn)高速道岔裂紋監(jiān)測的方法，該方法包括以下步驟:A.在高速道岔設(shè)置一組振動(dòng)加速度傳感器；B.采集列車通過高速道岔時(shí)的振動(dòng)加速度信號；C.將振動(dòng)加速度信號經(jīng)過信號放大、濾波、調(diào)理處理，然后進(jìn)行信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；D.該數(shù)字信號通過FPGA技術(shù)進(jìn)行信號預(yù)處理和模態(tài)識別后得到高速道岔鋼軌的狀態(tài)參數(shù)。
[0010]本實(shí)用新型采用振動(dòng)加速度傳感器方式，無機(jī)械觸點(diǎn)，設(shè)置多個(gè)服務(wù)線程，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、模態(tài)參數(shù)識別、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)存儲，提高系統(tǒng)吞吐量和有效的使用系統(tǒng)資源。
[0011]本實(shí)用新型具有的有益效果是:采用振動(dòng)加速度信號進(jìn)行數(shù)據(jù)模態(tài)分析實(shí)現(xiàn)高速道岔裂紋監(jiān)測，采用多線程技術(shù)設(shè)計(jì)，減少程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開銷，以改善資源利用率及提高系統(tǒng)的吞吐量，將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、模態(tài)參數(shù)識別、數(shù)據(jù)通信等模塊設(shè)計(jì)在同一進(jìn)程內(nèi)；在同一進(jìn)程中，線程的切換不會引起進(jìn)程切換，從而提高系統(tǒng)的并發(fā)程度；可實(shí)時(shí)獲取列車通過高速道岔時(shí)監(jiān)測點(diǎn)的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，采用差分傳輸，抗干擾能力強(qiáng)；采用振動(dòng)加速度傳感器方式，無機(jī)械觸點(diǎn)，道岔原始數(shù)據(jù)集中處理，以便于提高數(shù)據(jù)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1所示，基于振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)的高速道岔裂紋監(jiān)測裝置，包括，監(jiān)測主機(jī)和八個(gè)振動(dòng)加速度傳感器；
[0015]所述的監(jiān)測主機(jī)包括有，八個(gè)信號調(diào)理模塊、八個(gè)A/D采集模塊、FPGA信號處理?！缐?、電源接口、電源保護(hù)模塊、電源檢測模塊、電源控制模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、存儲器模塊和溫度傳感器；
[0016]完成振動(dòng)加速度信號的放大、濾波、調(diào)理處理功能的信號調(diào)理模塊的輸入端聯(lián)接至對應(yīng)的振動(dòng)加速度傳感器，輸出端分別聯(lián)接其對應(yīng)的A/D采集模塊；完成信號數(shù)模轉(zhuǎn)換的A/D采集模塊分別與電源檢測模塊和溫度傳感器聯(lián)接；
[0017]完成模態(tài)參數(shù)識別和信號運(yùn)算處理功能的FPGA信號處理模塊分別聯(lián)接八個(gè)A/D采集模塊、存儲器模塊、溫度傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口模塊和電源檢測模塊；所述的溫度傳感器用于檢測檢測主機(jī)的溫度，保障其正常工作狀態(tài)。
[0018]提供直流24V供電的電源接口通過電源保護(hù)模塊與電源檢測模塊聯(lián)接；提高供電電源可靠性，電源檢測模塊分別聯(lián)接FPGA信號處理模塊、溫度傳感器和八個(gè)A/D采集模塊。
[0019]具體實(shí)施過程:A.在高速道岔設(shè)置一組八個(gè)振動(dòng)加速度傳感器；B.振動(dòng)加速度傳感器采集列車通過高速道岔時(shí)的振動(dòng)加速度信號；C.將振動(dòng)加速度信號經(jīng)過信號調(diào)理模塊進(jìn)行信號放大、濾波、調(diào)理處理，然后通過A/D采集模塊將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；D.數(shù)字信號通過FPGA信號處理模塊進(jìn)行信號預(yù)處理和模態(tài)識別后得到高速道岔鋼軌的狀態(tài)參數(shù)；狀態(tài)參數(shù)可通過存儲器模塊進(jìn)行現(xiàn)場存儲，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸至監(jiān)測中心；通過分析道岔鋼軌狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼軌損傷預(yù)測。
[0020]本實(shí)用新型采用振動(dòng)加速度信號進(jìn)行數(shù)據(jù)模態(tài)分析實(shí)現(xiàn)高速道岔裂紋監(jiān)測，多線程技術(shù)設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、模態(tài)參數(shù)識別、數(shù)據(jù)通信等模塊設(shè)計(jì)在同一進(jìn)程內(nèi)；在同一進(jìn)程中，線程的切換不會引起進(jìn)程切換，從而提高系統(tǒng)的并發(fā)程度；，采用振動(dòng)加速度傳感器方式，無機(jī)械觸點(diǎn)，可實(shí)時(shí)獲取列車通過高速道岔時(shí)監(jiān)測點(diǎn)的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，通過分析道岔鋼軌狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高速道岔鋼軌損傷預(yù)測，原始數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集中處理，提高了數(shù)據(jù)的安全性，實(shí)現(xiàn)損傷預(yù)測可靠性和穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種基于振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)的高速道岔裂紋監(jiān)測裝置，其特征在于，包括，監(jiān)測主機(jī)和八個(gè)振動(dòng)加速度傳感器； 所述的監(jiān)測主機(jī)包括有，八個(gè)信號調(diào)理模塊、八個(gè)A/D采集模塊、FPGA信號處理模塊、電源接口、電源保護(hù)模塊、電源檢測模塊、電源控制模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、存儲器模塊和溫度傳感器； 完成振動(dòng)加速度信號的放大、濾波、調(diào)理處理功能的信號調(diào)理模塊的輸入端聯(lián)接至對應(yīng)的振動(dòng)加速度傳感器，輸出端分別聯(lián)接其對應(yīng)的A/D采集模塊；完成信號數(shù)模轉(zhuǎn)換的A/D采集模塊分別與電源檢測模塊和溫度傳感器聯(lián)接； 完成模態(tài)參數(shù)識別和信號運(yùn)算處理功能的FPGA信號處理模塊分別聯(lián)接八個(gè)A/D采集模塊、存儲器模塊、溫度傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口模塊和電源檢測模塊； 提供直流24V供電的電源接口通過電源保護(hù)模塊與電源檢測模塊聯(lián)接；電源檢測模塊分別聯(lián)接FPGA信號處理模塊、溫度傳感器和八個(gè)A/D采集模塊。
【文檔編號】B61K9/10GK204210490SQ201420701474
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】袁友茂, 武清海, 伍安國 申請人:成都光大靈曦科技發(fā)展股份有限公司