单轨小运量城轨车辆走行部检测关键技术简析

叶伦   耿庆厚  牟志成

中车大连机车车辆有限公司    辽宁大连   116022

摘  要  介绍了单轨车辆走行部检测的整体方案及主要功能，着重描述了实现胎压检测与振动温度检测的关键技术方法。

关键词走行部检测 胎压检测 转向架 单轨车辆

1前言

小运量轨道交通系统是20世纪70年代西方发达国家在基本建成大中运量、快速化轨道交通骨干系统的背景下兴起的一种新型轨道交通方式，具有低成本、准时、安全、舒适等特点。单轨跨座式列车术语小运量车辆谱系中，重要的组成部分之一。本文重点对单轨车辆走行部检测系统进行技术分析。

我国小运量轨道系统实际投入运营较少，系统的优势和发展方向有待进一步深化研究。大多小运量轨道系统制式仍处于前期车辆研发和试验阶段。单轨跨座式列车采用橡胶轮胎，不同于传统轮对，走行部检测系统的检测范围也需要适应性匹配。

2系统功能

跨座式单轨列车走行部检测系统含：轮胎胎压监测系统及走行部动态监测系统2个系统，实时监控列车走行轮水平轮轮胎压力值、轮胎温度值、走行轮轮毂轴承状态、齿轮箱齿轮及轴承状态、电机轴承状态，通过对各监测部件大数据分析应用，实时掌握转向架健康状态，可实现转向架故障趋势预警、故障告警，可以实现以下功能：

走行轮胎压实时监测及故障趋势预警、故障告警；

水平轮胎压实时监测及故障趋势预警、故障告警；

驱动电机轴承实时监测及故障趋势预警、故障告警；

齿轮箱齿轮及轴承实时监测及故障趋势预警、故障告警；

走行轮轮毂轴承实时监测及故障趋势预警、故障告警；

监测系统自检功能。

系统不仅可以对异常设定阈值，还可以自动对故障进行记录，检索方便，有效提升维护保养质量和效率，降低维护和运营成本。

此外，该系统具备自诊断功能，能对传感器故障、线路故障、电源故障、通讯故障进行自动诊断，并显示故障类型，指导维护保养工作，有效提高系统的可靠性。

3系统框架

系统由水平轮胎压传感器、走行轮胎压传感器、稳定轮胎压传感器、轮毂温振复合传感器、齿轮箱温振复合传感器、电机温振复合传感器、数据采集器、系统主机组成。下图为系统框架图。

系统框架图

4系统功能解析

4.1走行轮胎压监测功能

走行轮传感器每周期监测走行轮胎压、温度参数，经过内部校验对比后，正常时周期性发送一次数据，异常立即发送，通过无线通讯将数据传递给数据采集器及系统主机。

当走行轮胎压传感器监测到轮胎压力值低于标准轮胎压力值时，传感器主动上传数据至数据采集器及系统主机进行分析判定，同时激活另一传感器进行胎压值采集上传对比确认，系统主机通过数据趋势分析，触发走行轮气压低报警。当轮胎压力恢复到高于低压报警值时，解除气压不足报警。

当走行轮胎压传感器监测到轮胎压力值低于标准轮胎压力值时，传感器主动上传数据至数据采集器及系统主机进行分析判定，同时激活另一传感器进行胎压值采集上传对比确认，系统主机通过数据趋势分析，触发走行轮气压低报警。当轮胎压力恢复到高于低压报警值时，解除气压过低报警。

4.2水平轮胎压监测功能

水平轮传感器每周期监测走行轮胎压、温度参数，经过内部校验对比后，正常时周期性发送一次数据，异常立即发送数据至数据采集器，数据采集器将信号解码并上传至系统主机进行分析存储。             

当水平轮胎压传感器监测到轮胎压力值低于标准轮胎压力值时，传感器主动上传数据至数据采集器及系统主机进行分析判定，系统主机通过数据趋势分析，触发水平轮气压过低报警。当轮胎压力恢复到高于低压报警值时，解除气压不足报警。

当水平轮胎压传感器监测到轮胎压力值低于时，传感器主动上传数据至数据采集器及系统主机进行分析判定，系统主机通过数据趋势分析,触发走行轮气压低报警。当轮胎压力恢复到高于低压报警值时，解除气压过低报警。

4.3走行部动态监测功能

车辆走行部动态监测系统实现车辆走行部动态状态监测、安全保障和提供运维决策参考依据等功能。

车辆走行部动态监测系统通过复安装在走行部动态上的温振复合传感器采集冲击、振动、温度三参数对走行部动态车轴，进行实时监测，实现被监测部件的自动实时故障诊断、精确定位和分级预报警，保障列车运营安全，指导状态维修。

车辆走行部动态监测系统具备通过车地无线传输通道将报警信息传输到地面OCC的功能。

严重故障实时报警，通过信号通道传输到地面服务器，由地面服务器推送至实时监测客户端，由实时监测客户端值守人员与行调联合决策执行控制指令，保障行车安全。

一般故障不影响列车运行，回库提醒检修处理。

故障报警时，将故障报警位置数据样本及趋势参量通过车地无线通道传输至地面服务器，再由地面服务器嵌入的智能诊断系统进行主动运维决策。

车辆走行部动态监测系统实时记录必要的详细过程数据，回库后或者在线通过车地无线通道传输到地面服务器。

走行部动态地面数据分析及主动运维决策系统服务器中的模故障诊断块基于对故障的预测和维修时机的预判，形成主动运维决策指令并输出至车辆维护应用支持服务器，通过配套客户端准确指导车辆的维修。

走行部动态地面数据分析及主动运维决策系统服务器中带有走行部动态知识库功能，能实现对车辆走行部动态知识库的管理，能实现车辆走行部动态全寿命周期管理。

走行部动态地面数据分析及主动运维决策系统服务器中的故障诊断智能系统还可实现详细数据时域、频域分析，故障发生发展的历史和趋势分析，诊断信息横向、纵向对比统计分析等功能。

4.4走行部动态健康管理

通过对监测数据进行自动化诊断分析，给出车辆走行部动态健康状态（健康、亚健康、不健康）及维修建议，同时提供维修情况输入接口，实现对车辆走行部动态健康管理。

4.5系统自检功能

当系统主机周期内没有接收到走行轮传感器上传的数据或上传数据异常持续一定次数时或走行轮传感器电池电压小于阈值时触发走行轮传感器故障报警。故障现象恢复，解除报警。

当系统主机周期内没有接收水平轮传感器上传的数据或上传数据异常持续一定次数时或水平轮传感器电池电压低于阈值时，触发水平轮传感器故障报警。故障现象恢复，解除报警

系统主机实时监测四个数据采集器的工作状态当其中一个数据采集器连续一定时间与主机通讯中断进行数据采集器故障报警。故障现象恢复，解除报警

当系统主机发生故障死机或通讯中断一定时间时，主机进行硬启动恢复，并上传系统主机故障报警。故障现象恢复，解除报警。

4.6系统维护功能

系统内置数据记录模块，每隔一秒记录走行轮、水平轮、数据采集器等设备的数据，能存储数据，可通过调试端口读取数据。

通过手持设备对指定胎压传感器进行激活，读取传感器的监测数据及传感器自身ID码，通过有线及无线通讯方式进行系统配置，有效方便检修人员在检修过程中对该轮胎气压值及传感器学习匹配。

结束语

综上所述跨座式单轨列车走行部检测系统能够满足单轨车辆在城市中运行的安全性，保障行车安全，提高列车服务质量，并对车辆走行部进行数字化、现代化管理。

参考文献

[1]严隽耄，傅茂海.车辆工程[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[2]王伯铭.城市轨道交通车辆总体及转向架[M].北京：科学出版社，2013.