DB43-T 2931-2024 城市轨道交通 车辆转向架状态监测与故障诊断声学监测系统 技术要求

ICS45.060CCSS33DB43湖南省地方标准城市轨道交通车辆转向架状态监测与故障诊断声学监测系统技术要求urbanrailtransitvehicles—Acousticmonitoringandfaultdiagnosissystemofbogies—Technicalrequirements2024-03-26发布2024-05-26实施湖南省市场监督管理局发布DB43/T29312024前言 III1范围 13术语和定义 14使用条件 14.1环境条件 14.2电磁环境 24.3安装防护要求 24.4供电条件及要求 25系统原理及组成 25.1系统原理 25.2系统组成 26技术要求 36.1功能要求 36.2一般要求 46.3硬件要求 46.4软件要求 5附录A(资料性)转向架关键部件常见故障类型表 7参考文献 DB43/T29312024本文件按照GB/T1.12020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由湖南省工业和信息化厅提出。本文件由湖南省新型城市轨道交通标准化技术委员会归口。本文件起草单位:株洲国创轨道科技有限公司、西南交通大学、湖南大学、湖南联诚电气科技有限公司、湘潭大学、中车株洲电力机车有限公司、株洲市产商品质量监督检验所。本文件主要起草人:刘翊、宋冬利、李林、杨颖、刘金刚、郑则君、莫洪波、沈振宇、周剑、何岳平、黄志华、沈龙江、罗显光、肖黎亚、贾晨、沈湘、陈洁、方听、谭玉、刘淑丽、夏启、段辉高、李明富、覃事东、吴翔成、孙阳光。 DB43/T29312024城市轨道交通车辆转向架状态声学监测与故障诊断系统技术要求本文件规定了城市轨道交通车辆转向架状态声学监测与故障诊断系统(以下简称监测系统)的使用条件、系统原理及组成和技术要求。本文件适用于城市轨道交通车辆转向架监测系统的设计、生产和制造,其他车辆转向架监测系统可参照执行。下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T5111声学轨道机车车辆发射噪声测量GB/T24338.52018轨道交通电磁兼容第4部分:信号和通信设备的发射与抗扰度GB/T251192021轨道交通机车车辆电子装置GB/T25340铁路机车车辆自动识别设备技术条件SJ/T11659铁路机车城轨列车运行状态智能监测系统技术规范3术语和定义GB/T5111和SJ/T11659界定的以及下列术语和定义适用于本文件。状态声学监测与故障诊断conditionacousticmonitoringandfaultdiagnosis通过对特定系统及部件的声音信息进行采集与存储,识别与分析声音信号的特征指标,实现该系统关键零部件的健康状态监测和故障诊断。3.2声学传感器阵列acousticsensorsarray以一定数目的声学传感器采取特定的空间排列方式,对转向架区域声场信息进行采集的系统。4使用条件4.1环境条件监测系统在下列环境条件下应能正常工作:a)周围空气温度范围:-40℃~+60℃;b)相对湿度小于或等于95%(该月月平均最低温度为25℃);C)海拔不超过2500m;DB43/T293120244.2电磁环境应符合GB/T24338.52018的相关规定。4.3安装防护要求监测系统装置安装固定防护装置应能承受风、沙、雨、雪的侵袭,应能抗腐蚀、抗振动、防啮齿动4.4供电条件及要求4.4.1供电电源为交流供电,AC180VAC250V,50HZ。4.4.2应安装空气漏电保护开关。5.1系统原理监测系统通过启动触发装置接收过车信号;声学信号定位装置采集列车车组号、车厢号等不同测点信息;声学信号采集装置采集声学信号;并将采集信息传输至数据处理工作站,再通过声学监测与故障诊断应用软件实现对转向架各部件的状态监测、故障诊断及状态趋势分析。5.2系统组成5.2.1系统架构所示:启动触发装置硬件启动触发装置硬件声学信号定位装置↓声学信号采集装置↓声学信号存储传输装置无线传输或有线传输通信软件数据处理工作站声学监测系统平台部件状态监测部件故障诊断状态趋势分析部件状态监测部件故障诊断状态趋势分析2 DB43/T293120245.2.2硬件5.2.2.1总述监测系统硬件由启动触发装置、声学信号定位装置、声学信号采集装置和声学信号存储传输装置四个部分组成。5.2.2.2启动触发装置系统启动触发装置主要由光电传感器或车轮探测器、信号传输线缆等设备组成。5.2.2.3声学信号定位装置声学信号定位装置主要由车号识别设备、车轴定位装置等设备组成;主要对转向架轴箱轴承、轮对、电机、齿轮箱等关键零部件运行时的声音信号采集5.2.2.4声学信号采集装置声学信号采集装置主要由声学传感器、传感器连接线、传感器安装固定保护装置及数据采集机箱组成;主要对声学信号进行时频域的特征分析。5.2.2.5声学信号存储传输装置声学信号存储传输装置主要由信号存储机箱、信号存储卡及信号传输环境等组成;主要对采集的声学信号进行存储,并传输至数据处理工作站。5.2.3软件5.2.3.1总述监测系统软件由数据处理工作站和声学监测系统平台组成;而声学监测系统平台又由部件状态监测、部件故障诊断和状态趋势分析三部分组成。5.2.3.2数据处理工作站装操作环境。5.2.3.3声学监测系统平台声学监测系统平台主要用于处理所采集的声学信号监测数据,可实现数据的特征提取与处理,其功能主要分为部件状态监测、部件故障诊断和状态趋势分析三部分。6技术要求6.1功能要求软件应具备数据入库、数据清理、模型开发、模型评估、模型验证、模型管理、监控管理、数据管理、用户管理、权限管理等基本功能,具备部件状态监测、部件故障诊断及状态趋势分析功能。各项同时宜配置支持实时数据和历史数据的存储、删减、备份等功能。3DB43/T293120246.2一般要求6.2.1硬件一般要求硬件组成部分一般要求如下:落侵限;行保护;6.2.2软件一般要求软件组成部分一般要求如下:c)应能对上传的数据进行分析,实时处理算法分析时长应小于30s;e)用户访问操作时间延迟应不超过3s;报警后不应影响系统的正常运行;等,应包括监测的车组号、车厢号、测点信息,转向架部件故障位置、故障程度、状态评估结果;h)应符合GB/T251192021中7.3.1中的规定。6.3硬件要求6.3.1启动触发装置要求启动触发装置要求如下:a)装置响应时间应小于0.1S;6.3.2声学信号定位装置要求声学信号定位装置要求如下:轴号,自动识别设备应满足GB/T25340中的有关规定;C)适应车速5km/h160km/h;4 DB43/T293120246.3.3声学信号采集装置要求6.3.3.1声学传感器要求声学传感器性能要求如下:a)频率响应范围为5HZ20000HZ;b)动态范围上限不小于146dB;c)抗电磁干扰性能应符合GB/T24338.52018中表4要求。6.3.3.2声学传感器阵列要求称分布方式;度,整体安装位置不能侵入列车设备限界。6.3.4声学信号采集传输装置要求6.3.4.1数据采集机箱要求数据采集机箱技术要求如下:6.3.4.2声音信号数据存储要求声学信号数据存储要求如下:c)声音信号数据存储格式为.wav等无损音频格式;6.3.4.3声学信号数据传输要求应符合SJ/T116592017中7.3的规定,应采用TCP/IP协议,数据可通过网络传输至数据服务器,6.4软件要求6.4.1数据处理工作站要求数据处理工作站要求如下:a)数据处理工作站应采用Microsoftwindows、macos、Linux主流操作系统;4TB以上;5DB43/T293120246.4.2声学监测系统平台要求6.4.2.1数据样本要求数据样本要求如下:6.4.2.2时域分析特征指标要求数据时域分析特征指标要求如下:6.4.2.3频域分析特征指标要求数据频域分析特征指标要求如下:6.4.2.4频率;数据处理要求如下:6.4.2.5诊断预警功能诊断预警功能要求如下:更换建议;;DB43/T29312024附录A(资料性)转向架关键部件常见故障类型表转向架可用声学信号进行监测的关键部件主要包括轴箱、齿轮箱、电机及轮对等,任一部分出现故障将极大的影响列车的运行安全,本附录列出关键部件常见故障类型表,可供故障诊断分类进行参考,若通过数据分析出现下列故障类型,首先应进行排查,排除误报的可能性,确定有故障之后,及时进行入库检修,维修或者更换相应的零部件。表A.1健康状态级别定义表序号健康状态级别说明备注健康2亚健康部件工作正常,存在性能衰减3预警部件性能衰减,存在失效风险4轻微故障部件偶尔功能失效,可自行恢复5中等故障部件及系统功能失效,降级运行严重故障部件及系统全面功能丧失,无法运行表A.2转向架关键部件常见故障类型表转向架关键部件子部件故障位置故障类型检修建议轴箱轴箱轴承轴承内圈轴承外圈轴承外环外滚道轴承内环内滚道轴承滚动体轴承保持架内环轴承保持架外环剥离断裂点蚀锈蚀润滑不良根据故障严重程度采取不同的处置措施,部件及系统处于健康无故障状态无需日常检修,出现预警及不同程度的故障,完成当次运营后回库检修,严重故障需更换零部件。齿轮箱齿轮大齿轮小齿轮齿轮磨损断齿箱体共振根据故障严重程度采取不同的处置措施,部件及系统处于健康无故障状态无需日常检修,出现预警及不7DB43/T29312024表A.2(续)转向架关键部件子部件故障位置故障类型检修建议齿轮箱齿轮箱轴承轴承内圈轴承外圈轴承外环外滚道轴承内环内滚道轴承滚动体轴承保持架内环轴承保持架外环剥离断裂点蚀锈蚀润滑不良同程度的故障,完成当次运营后回库检修,严重故障需更换零部齿轮箱箱体箱体箱体共振电机电机轴承轴承内圈轴承外圈轴承外环外滚道轴承内环内滚道轴承滚动体轴承保持架内环轴承保持架外环剥离断裂点蚀锈蚀润滑不良根据故障严重程度采取不同的处置措施,部件及系统处于健康无故障状态无需日常检修,出现预警及不同程度的故障,完成当次运营后回库检修,严重故障需更换零部件。电机风机风机端盖风机叶片碰撞摩擦电机定转子短路环定子转子铸造气泡异常负载轮对车轮车轮踏面车轮扁疤车轮多边形车轮擦伤车轮剥离根据故障严重程度采取不同的处置措施,部件及系统处于健康无故障状态无需日常检修,出现预警及不同程度的故障,完成当次运营后回库检修锥轮或者更换。以故障失效和故障失效机理分析为基础,对部件状态转向架关键部件退化过程分析,预测关键监测部件到达失效退化阶段,触发部件退化轨迹模型,预测剩余安全运行里程。表A.3转向