本發(fā)明屬于軌道交通領(lǐng)域，具體涉及一種有軌車輛軸承故障在線檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

在影響軌道交通車輛安全運營的各類故障中，軸承故障是最主要的故障類型之一。列車軸承是轉(zhuǎn)向架的重要組成部分，其靜載荷和動載荷大，而且工況惡劣，長期工作于高低溫、振動、沖擊環(huán)境中。一般的貨車有數(shù)百個軸承，一列客運列車也至少有幾十個軸承，任何一個軸承發(fā)生故障都有可能影響整列車的運輸安全，極易導致輪軸、軸套、軸承或車輪斷裂，進而造成列車出軌。據(jù)統(tǒng)計，在輪軸斷裂事故中，大都由于軸承故障所引起。因此，列車運行對單個軸承的安全性要求極高，由此帶來的列車軸承維護壓力較大。

高效率、低虛警、低漏報、低成本的軸承早期故障檢測手段，可以在遠早于軸承故障失效期的故障萌芽期或進展期即能發(fā)現(xiàn)軸承的異常特征，及時維修或更換，以提升維護效率，保障列車運行安全。

目前，列車軸承的軸承早期故障檢測主要有離線診斷方法、車載在線診斷方法、軌旁在線診斷方法等。作為傳統(tǒng)的在線檢測方法，離線診斷方法種類很多，盡管有助于發(fā)現(xiàn)早期故障，但大多費時、費力，檢測效率低下。由于需同時監(jiān)測線路上運營列車的每一個軸承，車載在線診斷方法必須安裝數(shù)量龐大的傳感器和監(jiān)測設(shè)備，由此帶來的數(shù)據(jù)量大、綜合應用成本高和設(shè)備維護壓力大等諸多難題，而且由于整個監(jiān)測裝置較復雜，故障誤報、漏報幾率也大大增加。

不同于車載方法，軌旁在線診斷方法在列車經(jīng)過時，利用軌旁設(shè)備對軸承故障信號進行測量，來判斷軸承的狀態(tài)。軌旁在線診斷方法具有綜合應用成本低、檢測效率高的特點，主要有軌旁溫度檢測和軌旁聲學檢測方法。其中，軌旁溫度檢測對早期故障識別率較低，因此實際效果有限。軌旁聲學檢測技術(shù)通過安裝于列車軌道旁的聲傳感模塊，對行進中列車的軸承聲信號采集，并將采集到的聲信號特征和典型的故障信號特征進行比對，從而對經(jīng)過的每個列車軸承的運行狀態(tài)進行例行評估，以此來完成對列車軸承的在線檢測。但是，由于軸承故障聲信號無法像車載檢測方法那樣直接采集，易受到環(huán)境噪聲和列車行駛噪聲的干擾，該方法存在虛警率高和故障識別率較低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種有軌車輛軸承故障在線檢測裝置及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的離線診斷方法、車載在線診斷方法、軌旁在線診斷方法存在的費時、費力，檢測效率低、監(jiān)測裝置較復雜，故障誤報、漏報幾率高、易受到環(huán)境噪聲和列車行駛噪聲的干擾、存在虛警率高和故障識別率較低等問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種有軌車輛軸承故障在線檢測裝置，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置包括：低噪聲軌道，位于待檢測有軌車輛經(jīng)過的路徑上；振動傳感模塊，包括至少一個振動傳感器單元及信號輸出端，所述振動傳感模塊位于所述低噪聲軌道上，適于采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障固體聲信號；傳聲器模塊，包括至少一個傳聲器單元及信號輸出端，所述傳聲器模塊位于所述低噪聲軌道一側(cè)且靠近所述振動傳感模塊的位置，適于采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障空氣聲信號；數(shù)據(jù)處理模塊，包括信號輸入端及信號輸出端；所述數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端與所述振動傳感模塊的信號輸出端及所述傳聲器模塊的信號輸出端相連接，適于依據(jù)所述振動傳感模塊采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊采集的軸承故障空氣聲信號評估軸承發(fā)生故障的幾率。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的一種優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)處理模塊位于所述振動傳感模塊及所述傳聲器模塊附近；所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置還包括：數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括信號輸入端及信號輸出端；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊的信號輸入端與所述數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊的信號輸出端與一遠程終端相連接，適于將所述數(shù)據(jù)處理模塊的評估結(jié)果發(fā)送至所述遠程終端。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的一種優(yōu)選方案，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置還包括車輛接近信號接收模塊，所述車輛接近信號接收模塊包括信號輸出端，所述車輛接近信號接收模塊的信號輸出端與所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端相連接。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的一種優(yōu)選方案，所述車輛接近信號接收模塊包括射頻標簽閱讀器、計軸傳感器、無線通信收發(fā)器中的一種或任意兩種或兩種以上的組合。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的一種優(yōu)選方案，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置還包括：數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊位于所述振動傳感模塊及所述傳聲器模塊的遠端，所述數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端經(jīng)由所述數(shù)據(jù)傳輸模塊與所述振動傳感模塊的信號輸出端及所述傳聲器模塊的信號輸出端相連接；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括信號輸入端及信號輸出端；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊的信號輸入端與所述振動傳感模塊的信號輸出端及所述傳聲器模塊的信號輸出端相連接，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊的信號輸出端與所述數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端相連接，適于將所述振動傳感模塊采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊采集的軸承故障空氣聲信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的一種優(yōu)選方案，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置還包括數(shù)據(jù)采集預處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊包括多個信號輸入端及信號輸出端，所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊的信號輸入端分別與所述振動傳感模塊的信號輸出端及所述傳聲器模塊的信號輸出端相連接，所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊的信號輸出端與所述數(shù)據(jù)傳輸模塊的信號輸入端相連接，適于將所述振動傳感模塊采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊采集的軸承故障空氣聲信號采集并進行壓縮預處理。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的一種優(yōu)選方案，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置還包括車輛接近信號接收模塊，所述車輛接近信號接收模塊包括信號輸出端，所述車輛接近信號接收模塊的信號輸出端與所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊的輸入端相連接。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的一種優(yōu)選方案，所述車輛接近信號接收模塊包括射頻標簽閱讀器、計軸傳感器、無線通信收發(fā)器中的一種或任意兩種或兩種以上的組合。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的一種優(yōu)選方案，所述低噪聲軌道為經(jīng)過降噪處理的軌道。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的一種優(yōu)選方案，所述振動傳感單元包括壓電式振動傳感器、電渦流式振動傳感器、電感式振動傳感器、電容式振動傳感器、電阻式振動傳感器、光電式振動傳感器、電動式振動傳感器中的一種或任意兩種或兩種以上的組合。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的一種優(yōu)選方案，所述傳聲器單元包括電容傳聲器、壓電式傳聲器、電動傳聲器、駐極體傳聲器中的一種或任意兩種或兩種以上的組合。

本發(fā)明還提供一種基于上述方案中所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的檢測方法，所述檢測方法包括以下步驟：

1)在所述待檢測有軌車輛經(jīng)過所述低噪聲軌道時，使用所述振動傳感模塊采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障固體聲信號，并使用所述傳聲器模塊采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障空氣聲信號；

2)使用所述數(shù)據(jù)處理模塊通過評估所述軸承故障固體聲信號與所述軸承故障空氣聲信號的相關(guān)性判定軸承發(fā)生故障的幾率。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)包括如下步驟：

2-1)使用所述數(shù)據(jù)處理模塊分別依據(jù)所述軸承故障固體聲信號及所述軸承故障空氣聲信號計算初始軸承特定故障發(fā)生的幾率Ps及Pa；

2-2)使用所述數(shù)據(jù)處理模塊分別提取所述軸承故障固體聲信號及所述軸承故障空氣聲信號的信號特征；

2-3)使用所述數(shù)據(jù)處理模塊計算軸承故障固體聲信號和軸承故障空氣聲信號二者各個信號特征之間的相關(guān)系數(shù)Cj(j＝1,2,…,n，0<Cj<1)及所述相關(guān)系數(shù)的算術(shù)平均值C；

2-4)使用所述數(shù)據(jù)處理模塊計算軸承特定故障發(fā)生的幾率P＝C*(Ps+Pa-Ps*Pa)。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測方法的一種優(yōu)選方案，在步驟2-2)中，所述軸承故障固體聲信號及所述軸承故障空氣聲信號的的信號特征包括：信號的頻域特征、信號的時域特征及信號的時頻特征。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測方法的一種優(yōu)選方案，在步驟2)中，所述數(shù)據(jù)處理模塊位于所述振動傳感模塊及所述傳聲器模塊附近；所述步驟2)之后還包括通過數(shù)據(jù)傳輸模塊將所述步驟2)判定的結(jié)果發(fā)送至遠端終端的步驟。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測方法的一種優(yōu)選方案，在步驟2)中，所述數(shù)據(jù)處理模塊位于所述振動傳感模塊及所述傳聲器模塊遠端；所述步驟1)與所述步驟2)之間還包括使用數(shù)據(jù)傳輸模塊將所述振動傳感模塊采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊采集的軸承故障空氣聲信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊的步驟。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測方法的一種優(yōu)選方案，使用數(shù)據(jù)傳輸模塊將所述振動傳感模塊采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊采集的軸承故障空氣聲信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊之前，還包括使用數(shù)據(jù)采集預處理模塊將所述振動傳感模塊采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊采集的軸承故障空氣聲信號采集并進行壓縮預處理的步驟。

作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測方法的一種優(yōu)選方案，在步驟1)之前還包括通過車輛接近信號接收模塊檢測所述待檢測有軌車輛接近情況的步驟，當所述車輛接近信號接收模塊接收到所述待檢測有軌車輛的接近信號時，執(zhí)行步驟1)。

如上所述，本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置及方法，具有以下有益效果：本發(fā)明通過設(shè)置振動傳感模塊及傳聲器模塊，當有軌車輛的軸承故障時，故障會引起軸承結(jié)構(gòu)的振動，軸承結(jié)構(gòu)振動既通過空氣路徑被傳聲器模塊采集到，又會通過結(jié)構(gòu)路徑被振動傳感模塊采集到，所以振動傳感模塊與傳聲器模塊采集到的信號具有非常明顯的關(guān)聯(lián)性，利用二者采集到的信號的關(guān)聯(lián)性評價軸承發(fā)生故障的幾率，可以有效提升軸承故障檢測率，降低軸承故障漏報的幾率。

附圖說明

圖1及圖2顯示為本發(fā)明實施例一中提供的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3顯示為本發(fā)明實施例一中提供的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的工作原理示意圖。

圖4及圖5顯示為本發(fā)明實施例二中提供的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖6顯示為本發(fā)明實施例三中提供的檢測方法的步驟流程示意圖。

元件標號說明

01 低噪聲軌道

02 振動傳感模塊

03 傳聲器模塊

04 數(shù)據(jù)處理模塊

05 數(shù)據(jù)傳輸模塊

06 車輛接近信號接收模塊

07 數(shù)據(jù)采集預處理模塊

10 有軌車輛的軸承

11 有軌車輛的軸箱

12 有軌車輛的車輪

13 有軌車輛的車軸

14 阻尼處理模塊

15 故障聲源

20 故障聲結(jié)構(gòu)傳遞路徑

21 故障聲空氣傳遞路徑

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖1～圖6。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，雖圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。

實施例一

請參閱圖1，本發(fā)明提供一種有軌車輛軸承故障在線檢測裝置，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置包括：低噪聲軌道01，所述低噪聲軌道01位于待檢測有軌車輛經(jīng)過的路徑上；振動傳感模塊02，所述振動傳感模塊02包括至少一個振動傳感器單元及信號輸出端，所述振動傳感模塊02位于所述低噪聲軌道01上，適于采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障固體聲信號；傳聲器模塊03，所述傳聲器模塊03包括至少一個傳聲器單元及信號輸出端，所述傳聲器模塊03位于所述低噪聲軌道01一側(cè)且靠近所述振動傳感模塊02的位置，適于采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障空氣聲信號；數(shù)據(jù)處理模塊04，所述數(shù)據(jù)處理模塊04包括信號輸入端及信號輸出端；所述數(shù)據(jù)處理模塊04的信號輸入端與所述振動傳感模塊02的信號輸出端及所述傳聲器模塊03的信號輸出端相連接，適于依據(jù)所述振動傳感模塊02采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊03采集的軸承故障空氣聲信號評估軸承發(fā)生故障的幾率。

作為示例，所述數(shù)據(jù)處理模塊04位于所述振動傳感模塊02及所述傳聲器模塊03附近，即位于所述低噪聲軌道01附近，所述數(shù)據(jù)處理模塊04適于在現(xiàn)場(即所述振動傳感模塊02及所述傳聲器模塊03所在處)依據(jù)所述振動傳感模塊02采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊03采集的軸承故障空氣聲信號評估軸承發(fā)生故障的幾率；所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置還包括數(shù)據(jù)傳輸模塊05，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05包括信號輸入端及信號輸出端；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05的信號輸入端與所述數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05的信號輸出端與一遠程終端相連接，適于將所述數(shù)據(jù)處理模塊04的評估結(jié)果發(fā)送至所述遠程終端，如圖2所示。

作為示例，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05的信號輸出端與遠程終端可以為但不僅限于無線連接，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05可以通過但不僅限于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄⑺鰯?shù)據(jù)處理模塊04的評估結(jié)果發(fā)送至所述遠程終端。

需要說明的是，所述遠程終端可以為位于遠離所述振動傳感模塊02及所述傳聲器模塊03區(qū)域的、適于監(jiān)控操作的終端設(shè)備，所述遠程終端可以將所述數(shù)據(jù)處理模塊04的評估結(jié)果直觀的顯示給監(jiān)控操作人員。

作為示例，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置還包括車輛接近信號接收模塊06，所述車輛接近信號接收模塊06包括信號輸出端，所述車輛接近信號接收模塊06的信號輸出端與所述數(shù)據(jù)處理模塊04的輸入端相連接，適于在車輛經(jīng)過時產(chǎn)生車輛接近信號，并將所述信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊04；所述數(shù)據(jù)處理模塊04接收到所述車輛接近信號接收模塊06發(fā)送的信號后，控制所述振動傳感模塊02及所述傳聲器模塊03開啟并收集相關(guān)信號。

作為示例，所述車輛接近信號接收模塊06包括射頻標簽閱讀器、計軸傳感器、無線通信收發(fā)器中的一種或任意兩種或兩種以上的組合。

作為示例，所述低噪聲軌道01可以為經(jīng)過降噪處理的軌道，譬如，所述低噪聲軌道01可以為經(jīng)過表面自由阻尼處理的軌道，也可以為經(jīng)過約束阻尼處理的軌道。

作為示例，所述振動傳感單元02包括壓電式振動傳感器、電渦流式振動傳感器、電感式振動傳感器、電容式振動傳感器、電阻式振動傳感器、光電式振動傳感器、電動式振動傳感器中的一種或任意兩種或兩種以上的組合。

作為示例，所述傳聲器單元03包括電容傳聲器、壓電式傳聲器、電動傳聲器、駐極體傳聲器中的一種或任意兩種或兩種以上的組合。

本實施例中的所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的工作原理為：由于大部分軸承的故障都會引起軸承結(jié)構(gòu)的振動，軸承結(jié)構(gòu)振動引起的輻射聲波可以通過空氣向所述低噪聲軌道01傳播較遠距離，即通過空氣路徑被所述低噪聲軌道01旁的所述傳聲器模塊03采集；而軸承結(jié)構(gòu)振動同時還能通過車輪和鋼軌的接觸傳遞到所述低噪聲軌道01上，即結(jié)構(gòu)路徑，可以用安裝在鋼軌上的所述振動傳感模塊02來間接“聽診”軸承的故障。具體的，如圖3所示，有軌車輛的車輪12經(jīng)由有軌車輛的軸承10及有軌車輛的軸箱11與所述有軌車輛的車軸13相連接，當有軌車輛經(jīng)過所述低噪聲軌道01時(以所述低噪聲軌道01為經(jīng)過阻尼處理的軌道，及軌道上設(shè)有阻尼處理模塊14，所述阻尼處理模塊14可以為自由阻尼處理模塊或約束阻尼處理模塊)，若所述有軌車輛的軸承10內(nèi)存在故障，所述有軌車輛的軸承10結(jié)構(gòu)振動會引起輻射聲波，即如圖3所示，會在所述有軌車輛的軸承10內(nèi)形成故障聲源15；所述故障聲源15可以通過所述有軌車輛的軸承10、所述有軌車輛的車軸13、所述有軌車輛的車輪12及所述低噪聲軌道01構(gòu)成的故障聲結(jié)構(gòu)傳遞路徑20傳遞至所述振動傳感模塊02，同時，所述故障聲源15還可以通過所述有軌車輛的軸箱11的表面聲輻射后通過故障聲空氣傳遞路徑21傳遞至所述傳聲器模塊03；所述振動傳感模塊02及所述傳聲器模塊03收集到的數(shù)據(jù)傳輸至所述數(shù)據(jù)處理模塊04，經(jīng)所述數(shù)據(jù)處理模塊4評估后將評估結(jié)果經(jīng)由所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05傳送至遠程終端。由于所述空氣傳遞路徑21和所述結(jié)構(gòu)傳遞路徑21接收到的軸承故障信號來源一致，只是信號傳遞路徑不同，所以故障信號在具體特征上會有非常明顯的關(guān)聯(lián)性，利用這兩種不同路徑信號的關(guān)聯(lián)性，可以有效提升軸承故障檢測率，并降低故障漏報的幾率。

實施例二

請參閱圖4，本實施例還提供一種有軌車輛軸承故障在線檢測裝置，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置包括：低噪聲軌道01，所述低噪聲軌道01位于待檢測有軌車輛經(jīng)過的路徑上；振動傳感模塊02，所述振動傳感模塊02包括至少一個振動傳感器單元及信號輸出端，所述振動傳感模塊02位于所述低噪聲軌道01上，適于采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障固體聲信號；傳聲器模塊03，所述傳聲器模塊03包括至少一個傳聲器單元及信號輸出端，所述傳聲器模塊03位于所述低噪聲軌道01一側(cè)且靠近所述振動傳感模塊02的位置，適于采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障空氣聲信號；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05包括信號輸入端及信號輸出端；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05的信號輸入端與所述振動傳感模塊02的信號輸出端及所述傳聲器模塊03的信號輸出端相連接，適于傳送所述振動傳感模塊02采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊03采集的軸承故障空氣聲信號；數(shù)據(jù)處理模塊04，所述數(shù)據(jù)處理模塊04位于所述振動傳感器模塊02及所述傳聲器模塊03的遠端(即遠離所述振動傳感器模塊02及所述傳聲器模塊03的位置)，所述數(shù)據(jù)處理模塊04包括信號輸入端及信號輸出端；所述數(shù)據(jù)處理模塊04的信號輸入端與所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05的信號輸出端相連接，適于依據(jù)所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05傳送的所述振動傳感模塊02采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊03采集的軸承故障空氣聲信號評估軸承發(fā)生故障的幾率。

作為示例，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05的信號輸出端與所述數(shù)據(jù)處理模塊04可以為但不僅限于無線連接，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05可以通過但不僅限于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄⑺稣駝觽鞲心K02采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊03采集的軸承故障空氣聲信號傳送至所述數(shù)據(jù)處理模塊04。

作為示例，所述低噪聲軌道01可以為經(jīng)過降噪處理的軌道，譬如，所述低噪聲軌道01可以為經(jīng)過表面自由阻尼處理的軌道，也可以為經(jīng)過約束阻尼處理的軌道。

作為示例，所述振動傳感單元02包括壓電式振動傳感器、電渦流式振動傳感器、電感式振動傳感器、電容式振動傳感器、電阻式振動傳感器、光電式振動傳感器、電動式振動傳感器中的一種或任意兩種或兩種以上的組合。

作為示例，所述傳聲器單元03包括電容傳聲器、壓電式傳聲器、電動傳聲器、駐極體傳聲器中的一種或任意兩種或兩種以上的組合。

作為示例，如圖5所示，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置還包括數(shù)據(jù)采集預處理模塊07，所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊07包括多個信號輸入端及信號輸出端，所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊07的信號輸入端分別與所述振動傳感模塊02的信號輸出端及所述傳聲器模塊03的信號輸出端相連接，所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊07的信號輸出端與所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05的信號輸入端相連接，適于將所述振動傳感模塊02采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊03采集的軸承故障空氣聲信號采集并進行壓縮預處理。

作為示例，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置還包括車輛接近信號接收模塊06，所述車輛接近信號接收模塊06包括信號輸出端，所述車輛接近信號接收模塊06的信號輸出端與所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊07的輸入端相連接，適于在車輛經(jīng)過時產(chǎn)生車輛接近信號，并將所述信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊07；所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊07接收到所述車輛接近信號接收模塊06發(fā)送的信號后，控制所述振動傳感模塊02及所述傳聲器模塊03開啟并收集相關(guān)信號。

作為示例，所述車輛接近信號接收模塊06包括射頻標簽閱讀器、計軸傳感器、無線通信收發(fā)器中的一種或任意兩種或兩種以上的組合。

本實施例中的所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的工作原理與實施例一中的所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置的工作原理大致相同，二者的區(qū)別在于：實施例一中，所述振動傳感模塊02及所述傳聲器模塊03收集到的數(shù)據(jù)傳輸至所述數(shù)據(jù)處理模塊04，經(jīng)所述數(shù)據(jù)處理模塊4評估后將評估結(jié)果經(jīng)由所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05傳送至遠程終端；而本實施例中，所述振動傳感模塊02及所述傳聲器模塊03收集到的數(shù)據(jù)直接經(jīng)由所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05傳送至位于遠端的所述數(shù)據(jù)處理模塊04進行評估，或所述振動傳感模塊02及所述傳聲器模塊03收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由所述數(shù)據(jù)采集預處理模塊07壓縮預處理之后，經(jīng)由所述數(shù)據(jù)傳輸模塊05傳送至位于遠端的所述數(shù)據(jù)處理模塊04進行評估。同樣，由于所述空氣傳遞路徑21和所述結(jié)構(gòu)傳遞路徑21接收到的軸承故障信號來源一致，只是信號傳遞路徑不同，所以故障信號在具體特征上會有非常明顯的關(guān)聯(lián)性，利用這兩種不同路徑信號的關(guān)聯(lián)性，可以有效提升軸承故障檢測率，并降低故障漏報的幾率。

實施例三

請參閱圖6，本實施例提供一種有軌車輛軸承故障在線檢測方法，所述檢測方法基于實施例一或?qū)嵤├兴龅挠熊壾囕v軸承故障在線檢測裝置，所述檢測方法包括以下步驟：

1)在所述待檢測有軌車輛經(jīng)過所述低噪聲軌道時，使用所述振動傳感模塊采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障固體聲信號，并使用所述傳聲器模塊采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障空氣聲信號；

2)使用所述數(shù)據(jù)處理模塊通過評估所述軸承故障固體聲信號與所述軸承故障空氣聲信號的相關(guān)性判定軸承發(fā)生故障的幾率。

作為示例，作為本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)包括如下步驟：

2-1)使用所述數(shù)據(jù)處理模塊分別依據(jù)所述軸承故障固體聲信號及所述軸承故障空氣聲信號計算初始軸承特定故障發(fā)生的幾率Ps及Pa；所述初始軸承特定故障發(fā)生的幾率Ps及Pa可以是以下故障中的任意一種：外圈滾道表面磨損或材料剝落，內(nèi)圈滾道表面磨損或材料剝落，滾子表面磨損或材料剝落，軸承松動，保持架變形或損壞。

2-2)使用所述數(shù)據(jù)處理模塊分別提取所述軸承故障固體聲信號及所述軸承故障空氣聲信號的信號特征；

2-3)使用所述數(shù)據(jù)處理模塊計算軸承故障固體聲信號和軸承故障空氣聲信號二者各個信號特征之間的相關(guān)系數(shù)Cj(j＝1,2,…,n，0<Cj<1)及所述相關(guān)系數(shù)的算術(shù)平均值C；

2-4)使用所述數(shù)據(jù)處理模塊依據(jù)所述Ps、Pa及C計算軸承特定故障發(fā)生的幾率，計算公式為：P＝C*(Ps+Pa-Ps*Pa)。

作為示例，在步驟2-2)中，所述軸承故障固體聲信號及所述軸承故障空氣聲信號的的信號特征包括：信號的頻域特征、信號的時域特征及信號的時頻特征。

作為示例，所述檢測方法基于實施例一中所述的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置，在步驟2)中，所述數(shù)據(jù)處理模塊位于所述振動傳感模塊及所述傳聲器模塊附近；所述步驟2)之后還包括通過數(shù)據(jù)傳輸模塊將所述步驟2)判定的結(jié)果發(fā)送至遠端終端的步驟。

作為示例，所述檢測方法基于實施例二中所述的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置，在步驟2)中，所述數(shù)據(jù)處理模塊位于所述振動傳感模塊及所述傳聲器模塊遠端；所述步驟1)與所述步驟2)之間還包括使用數(shù)據(jù)傳輸模塊將所述振動傳感模塊采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊采集的軸承故障空氣聲信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊的步驟。

作為示例，使用數(shù)據(jù)傳輸模塊將所述振動傳感模塊采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊采集的軸承故障空氣聲信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊之前，還包括使用數(shù)據(jù)采集預處理模塊將所述振動傳感模塊采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊采集的軸承故障空氣聲信號采集并進行壓縮預處理的步驟。

作為示例，在步驟1)之前還包括通過車輛接近信號接收模塊檢測所述待檢測有軌車輛接近情況的步驟，當所述車輛接近信號接收模塊接收到所述待檢測有軌車輛的接近信號時，執(zhí)行步驟1)。

如上所述，本發(fā)明的有軌車輛軸承故障在線檢測裝置及方法，所述有軌車輛軸承故障在線檢測裝置包括：低噪聲軌道，位于待檢測有軌車輛經(jīng)過的路徑上；振動傳感模塊，包括至少一個振動傳感器單元及信號輸出端，所述振動傳感模塊位于所述低噪聲軌道上，適于采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障固體聲信號；傳聲器模塊，包括至少一個傳聲器單元及信號輸出端，所述傳聲器模塊位于所述低噪聲軌道一側(cè)且靠近所述振動傳感模塊的位置，適于采集所述待檢測有軌車輛的軸承故障空氣聲信號；數(shù)據(jù)處理模塊，包括信號輸入端及信號輸出端；所述數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端與所述振動傳感模塊的信號輸出端及所述傳聲器模塊的信號輸出端相連接，適于依據(jù)所述振動傳感模塊采集的軸承故障固體聲信號及所述傳聲器模塊采集的軸承故障空氣聲信號評估軸承發(fā)生故障的幾率。本發(fā)明通過設(shè)置振動傳感模塊及傳聲器模塊，當有軌車輛的軸承故障時，故障會引起軸承結(jié)構(gòu)的振動，軸承結(jié)構(gòu)振動既通過空氣路徑被傳聲器模塊采集到，又可以通過結(jié)構(gòu)路徑被振動傳感模塊采集到，設(shè)置振動傳感模塊與傳聲器模塊采集到的信號具有非常明顯的關(guān)聯(lián)性，利用二者采集到的信號的的關(guān)聯(lián)性評價軸承發(fā)生故障的幾率，可以有效提升軸承故障檢測率，降低軸承故障漏報的幾率。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。