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走行部智能化監測系統
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產品描述
參數
1.產品背景
車輛走行部是列車正常工作的基礎，走行部智能化監測系統可對包括高速鐵路、普通鐵路、地鐵在內的軌道交通的走行部系統的軸箱溫度和振動、轉向架一系懸掛、二系懸掛以及齒輪箱、牽引電機、風動輪、液壓傳動的振動狀態和健康進行實時監測和預警。
2.方案內容
走行部智能化監測系統共有四層結構，第一層為數據采集層，其主題為溫振議題傳感器陣列，負責采集軸承溫度和振動數據；第二層是數據處理層，即波長型光纖高速解調儀，將傳感器采集到的數據轉換為對應物理量；第三層即數據分析層，對數據處理層上傳的數據進行專家診斷；第四層為數據應用層，輸出數據分析層的結果并依此給出建議。
圖 1：走行部智能化監測系統流程圖
3.解決問題
走行部智能化監測系統實時采集溫度、振動和加速度物理量，可以對軸箱軸承的振動狀態、軸箱的工作溫度，輪對缺陷（包括踏面剝離、扁疤、多邊形等）、齒輪故障（齒面剝落、齒根裂痕、齒牙磨損等）、牽引電機故障（偏心、偏振態）、軌道波磨、車輛平衡態、車輛速度、車輛運行軌跡進行實時監測即預警，并輸出走行部健康診斷報告，為車輛走行部系統的狀態修提供依據。
4.比較優勢
走行部智能化監測系統采用全光纖傳感器方案，光纖傳感器體積小，質量輕，耐沖擊，靈敏度高，與傳統傳感器相比，光纖傳感器無零點漂移，無需定期標定，不受電、磁干擾，使用壽命通常為20-30年。拜安科技技術與傳統故障診斷技術比較如下表所示。
表 1：拜安科技技術與傳統技術比較
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比較項目 |
拜安科技技術 |
傳統故障診斷技術 |
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主要技術 |
MEMS光纖傳感器及存算一體智能專家診斷系統 |
機電傳感器+傳統振動譜分析 |
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可以直接對反饋的光信號輸出及提取異常信息，并可以智能深度學習 |
需要大量數據及經驗積累，不能深度學習 |
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傳感器 |
光纖傳感器無源，抗電磁干擾和微波損毀 |
傳感器需恒流電壓源供電，傳輸線為電纜 |
|
硅基MEMS光學芯片性能穩定，長期使用無需校準 |
溫度為鉑電阻或熱電偶，振動為壓電晶體，性能易衰退，需逐年標定 |
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波長編碼光信號輸出，屬于數字量 |
電壓輸出，抗干擾差 |
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0.01Hz～1KHz，兼顧振動噪聲、低頻噪音和運動測量 |
頻響范圍2Hz～1KHz |
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非線性≤0.05%F.S |
非線性≤1%F.S |
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橫向靈敏度≤1%F.S |
橫向靈敏度≤5%F.S |
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傳輸網絡 |
傳感器和采集節點光纖無損傳輸距離達10公里，傳感器之間和節點之間全同步； 線纜數量少，體積和重量同比減少70%以上 |
以太網或CAN總線 |
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信息采集節點 |
低延遲相變存儲實現前端存算一體節點； 可連續工作：提供特征值/故障信息/維修建議； 信號采集節點內置專家系統及知識庫 |
前置預處理，有延遲 |
5.成功應用
走行部智能化監測系統因其系統的完備性和卓越的優勢，已在呼和浩特等地的實際項目中得到成功安裝并應用。
圖 2：高速作業車行走部監測系統傳感器安裝圖
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