快捷货车转向架运行安全智能监测系统研究

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1、快捷货车转向架运行安全智能监测系统研究随着铁路运输运行速度、载重的不断提高，对铁路车辆运行安全性的要求也越来越高。中国铁路在近几年内逐步建成了全路行车安全技术保障体系。包括“车对地”、“地对车”、“地对地”、“车上监测”4个环节，4个环节相互环链、相互匹配。目前铁路货车安全监测主要采用地对车监测方式来完成，如采用红外线轴温探测智能跟踪系统、货车运行故障动态图像检测系统、运行状态地面安全监测系统以及货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统等，这些地对车安全监测系统实现了车辆运行状态的安全监测。随着快捷货车的发展，要求转向架具有更可靠的运行安全性，不仅需

2、要在结构设计、系统设计中将运行安全、可靠性等方面的指标放在更重要的位置，采用安全性、可靠性更高的零部件和结构，如电子防滑器、盘形制动系统、主动抗蛇行元件等;同时也要求能提供实时的转向架系统的安全监测解决方案。轨旁地面监测系统的布置间距_般在300km以上，在检测和故障处理上有一定的滞后性，而有些列车脱轨和安全事故是在非常短的时间内、在地面2个监控装置之间发生的，因此在高速和运行安全性要求很高的特种运输情况下，采用轨旁地面监测系统无法对车辆运行状态进行实时检测和对潜在故障做出及时处理。目前国内现有各型货车转向架均没有实时运行安全监测系统。主要是因为

3、目前货车运行速度不超过120km/h，一般采用踏面制动，结构简单，且货车上没有可靠的监测系统供电电源。如160km/h快捷货车转向架虽采用了更复杂的悬挂系统、盘形制动装置等，但是由于缺少电源，无法采用实时轴温监测、电子防滑器等装置，无法对转向架进行实时监测，限制了转向架运行安全性的进一步提高。本文主要针对目前铁路货车的状态、货车安全监测系统的现状，从提高快捷货车转向架运行安全性和稳定性、提升故障智能预报水平、实现动态预测性维修等基本目标出发，研究快捷货车转向架运行安全实时监测系统，为研究集优良的动力学性能、可靠的结构设计和实时智能安全监测功能为一

4、体的新型快捷货车转向架提供整体解决方。1快捷货车转向架安全故障特点和监测系统设计1.1快捷货车转向架安全故障特点货运列车的安全故障主要为以下几方面：(1)列车热轴、切轴事故，主要是由于轴承温度过高造成，而轴承结构和状态是造成轴温变化的主要原因;(2)车轮、车轴的裂纹和断裂;(3)踏面擦伤;(4)转向架关键零部件失效带来的失稳和脱轨;(5)列车制动系统故障;(6)货物偏载、超载或由于环境影响造成的破坏。在这些安全故障中，对实时运行安全性影响最大的是轴承温度升高引起的列车热轴、切轴事故，轮对磨耗及关键悬挂元件失效引起的转向架蛇行失稳，踏面擦伤导致的轮

5、轨冲击作用力增大、运行品质下降和轮轴疲劳等。1.2快捷货车转向架实时运行监测系统设计在分析转向架结构特点、车辆动态性能、零部件失效对车辆运行安全性影响等方面的基础上，针对研制的160km/h快捷货车转向架，提出采用车载传感器X络构建智能安全监测系统来实时预报和处理车辆走行部运行安全问题。快捷货车转向架智能安全监测系统包括以下基础和功能模块：(1)轴端电源单兀(AxleEndPo/h动车上进行了现车模拟验证试验，具体包括：1)单个节点可靠传输距离和最远传输距离。(2)组X传输性能，试验证明设计的ZigbeeX络每个节点可以可靠覆盖16节以上车厢，即

6、可以可靠链接16个以上的传输节点，只要其中1个节点能正常通信即可。(3)列车进入隧道时的通信状态，实际测试中在隧道也完全可以正常通信，换成货车无线节点，通信距离缩短，通信会更加可靠。(4)长时间通信稳定性，在28h的连续运行中，没有出现任何通信中断等问题，各个节点的数据包均正常，总数据包数误差不到1%;在进_步的连续7天的运行试验中，各节点和主机均工作正常，没有出现通信中断等状况。对于快捷货运列车，车辆定距小于18m，以20节编组为例，列车总长不超过400m，每个转向架上各布置_个监测模块，通过无线节点将数据传输到驾驶室进行处理和显示，使驾驶室的

7、操作人员可以实时了解整列车的运行状态。2.3机车主监测器(LMMU)机车主监测器安置在机车驾驶室内，采用AR-MA8处理器、Linux操作系统，主要用于采集列车连挂的多节车厢的各种传感器数据，并通过彩色液晶屏幕显示出来，用户可以通过触摸屏来操作软件，查询每节车厢的详细信息，同时会将该列车中每个转向架的运行的基础上。建议试验研究27t轴重货车检修周期和寿命期内的运行安全技术性能，即服役性能;研究分析重载货车的运用及检修限度和运行安全性的关系，制定适合重载货车的合理的运用检修限度，保障重载货车在服役期的运行安全、可靠。编制了车体4种载荷谱。实时运行安

8、全信息存储下来，地面工作站可以通过GPRS或者3GX络连接该主监测器，实时查询列车上每个传感器的实时数据。3总结通过本文的研究和试验工作