自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备

本发明涉及设备故障诊断，具体为一种自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备。

背景技术：

1、在铁路运输中，轮对作为列车运行中的重要部件之一，其安全性和可靠性对于保障列车运行的顺利与稳定至关重要。

2、传统的轮对状态监测技术主要包括应力传感器和红外传感器。应力传感器用于测量轮对表面或内部的应力分布情况，以获得轮对在运行中承受的负荷信息。而红外传感器则用于测量轮对表面的温度变化，以检测摩擦、过热等异常情况。

3、然而，关于轴箱轮对检测现有技术中存在以下技术缺陷：

4、传感器的安装和维护不便，需要停机检修或专门的设备支持，耗费大量的物力与人力，给运输系统带来不必要的停工时间和成本，且人工安装传感器时往往存在较大位置与角度偏差，导致了测量数据的不精确性。

5、单一传感器采集到的数据不能提供全面的轮对状态评估，过分依赖人工经验进行判断。

6、现有监测设备通常较为复杂，难以移动和适应不同的工作环境。

7、基于上述三点，目前尚无红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备。

8、因此，如何提供一种具有高准确性、且便携、便于安装的轴箱轮对检测设备是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、传统的轴箱轮对检测设备存在信息重复和缺乏有效融合的问题。为了解决这些问题，本发明提出了创新的设计，其独特之处在于采用自适应剪叉式伸缩装置的应力采集装置，应力采集装置使用了剪叉式伸缩结构与应变片定位盒设计，剪叉式伸缩结构可以自适应的将应变片定位盒固定在铁轨底座腹板内侧，而应变片定位盒预留孔的设计方便了应变片的定位和安装。应力片测试路段的的长度大于车轮周长，确保它能够完全覆盖车轮经过的区域。当车轮通过时，应变片会受到应力的作用，应变片的变形将反映轮对的应力情况。其次，红外检测设备采用放置在导轨结构之上，用于检测机车通过后的铁轨的温度分布情况。数据处理单元接收红外检测设备和应力片采集到的数据，并通过数据融合算法将红外信息和应力信息进行综合分析。该算法综合考虑铁轨的温度变化和应力片受力的情况，以评估轴箱轮对是否存在故障。本发明的自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，通过自适应剪叉式伸缩装置的应力采集装置和红外检测设备的协同工作，能够更准确且智能化地评估轮对的状态，并判断是否存在故障。本发明具体采用如下技术方案：

2、本发明公开了一种自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，其包括：应力传感器组件，其可拆卸地设置在铁轨路段上，用于采集车轮通过所述铁轨路段时的轮对应力信息；红外传感器组件，其用于检测所述铁轨路段的铁轨表面红外辐射信息；还包括控制柜，所述控制柜设置有驱动所述应力传感器组件和所述红外传感器组件的控制开关及控制电路，以及检测信息的数字显示装置；所述控制柜用于存储和分析所述轮对应力信息和所述红外辐射信息，并输出轮对状态评测结果。

3、优选地，所述应力传感器组件包括自适应剪叉式伸缩装置、可伸缩测量杆、应变片定位盒、导线及连接器。

4、优选地，所述自适应剪叉式伸缩装置包括多个铝合金轻质板材铰接而成的伸缩件，其上设置有电机和滚珠丝杠机构，所述自适应剪叉式伸缩装置与多个所述可伸缩测量杆连接，通过所述控制柜的自适应电子控制驱动所述自适应剪叉式伸缩装置的伸缩，从而改变各个可伸缩测量杆以及应变片安装盒之间的位置，以适应不同的测量间距；

5、所述可伸缩测量杆的两端分别设置有所述应变片定位盒，所述可伸缩测量杆包括主杆、伸缩杆和电机齿轮齿条驱动机构；

6、所述主杆为空心铝合金杆，其内部设置有容纳伸缩杆的空腔和导向槽，其下部设置有滑动导向槽，所述滑动导向槽与安装在所述自适应剪叉式伸缩装置上的连接销配合，所述自适应剪叉式伸缩装置伸缩时所述连接销可在导向槽中滑动。

7、优选地，电机齿轮齿条驱动机构用于驱动伸缩杆的伸缩，测量杆在间距最大时的总测距与现有半径最大车轮的周长相等，控制柜设置有伸缩杆的伸缩长度范围以及应变片测量间距，所述控制柜通过电机驱动所述应力传感器组件来保证测量间距。

8、优选地，所述应变片定位盒包括应变片安装盒和保护盖，所述应变片安装盒一端与所述可伸缩测量杆过盈配合连接，当应变片定位盒与钢轨腰板内侧壁的压力达到一定阈值时，所述可伸缩测量杆停止伸长操作，实现应变片定位盒固定于钢轨处；

9、所述应变片定位盒和可伸缩测量杆均设有走线槽，所述导线经过走线槽连接至控制柜；

10、应变片定位盒另一端设有一个长为40mm、宽为30mm的方形通孔和所述保护盖，方形通孔用于安装应变片，所述保护盖在安装应变片时打开，在安装好应变片之后盖上以保护应变片。

11、优选地，所述导线用于连接应变片与所述控制柜的测量电路，将应变片的应变信号传递到所述控制柜的测量系统中进行信号处理和分析；所述连接器用于连接红外传感器组件与所述控制柜，以便进行信号传输和数据采集。

12、优选地，所述红外传感器组件包括红外热成像仪、红外热成像仪滑动台、导轨十字底座、驱动电机、齿轮齿条和红外热成像仪导轨；

13、所述红外热成像仪导轨与所述可伸缩测量杆垂直设置，所述红外热成像仪滑动台用于连接所述红外热成像仪和所述红外热成像仪导轨，所述控制柜通过电机驱动齿轮齿条带动所述红外热成像仪滑动台，使红外热成像仪在所述红外热成像仪导轨上沿铁轨方向运动；

14、所述导轨十字底座用于连接所述红外热成像仪导轨和所述主杆，所述控制柜通过电机驱动齿轮齿条带动所述导轨十字底座，使红外热成像仪导轨沿垂直于铁轨方向上运动，进而带动红外热成像仪沿垂直于铁轨方向上运动。

15、优选地，所述自适应剪叉式伸缩装置设置于所述可伸缩测量杆下方，所述红外热成像仪导轨设置于所述可伸缩测量杆上方。

16、本发明公开了一种自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，具有以下有益效果：

17、（1）灵活便携：传感器组件设计为便携式，可以快速定位和安装，无需停机检修或额外设备支持，减少了运输系统的停工时间和成本。

18、（2）多参数监测：采用应力传感器组件和红外传感器组件相结合的方式，实现了多参数监测。应力传感器提供负荷信息，红外传感器提供温度信息，两者结合能够全面评估轮对的状态。

19、（3）数据融合分析：通过先进的数据融合算法，将应力和温度数据进行综合分析，得出更准确、全面的轮对状态评估结果，减少了人工主观判断的依赖，提高了评估的可靠性。

20、（4）适应性强：该技术方案设计灵活，应力采集装置采用了自适应伸缩结构与可移动式应变片定位盒结构，适用于不同类型和规格的轨道，适应各种环境条件，能够在不同的工作环境下正常运行和监测。

技术特征：

1.一种自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，其包括：

2.如权利要求1所述的自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，其特征在于，

3.如权利要求2所述的自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，其特征在于，

4.如权利要求3所述的自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，其特征在于，

5.如权利要求4所述的自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，其特征在于，

6.如权利要求5所述的自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，其特征在于，

7.如权利要求6所述的自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，其特征在于，

8.如权利要求7所述的自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，其特征在于，

技术总结本发明涉及一种自适应红外与应力信息融合的轴箱轮对检测设备，其采用自适应剪叉式伸缩装置的应力采集装置，应力采集装置使用剪叉式伸缩结构与应变片定位盒设计，剪叉式伸缩结构可以自适应的将应变片定位盒固定在铁轨底座腹板内侧，而应变片定位盒预留孔的设计方便了应变片的定位和安装。其次，红外检测设备采用放置在导轨结构之上，用于检测机车通过后的铁轨的温度分布情况。数据处理单元接收红外检测设备和应力片采集到的数据，并通过数据融合算法将红外信息和应力信息进行综合分析。本发明通过自适应剪叉式伸缩装置的应力采集装置和红外检测设备的协同工作，能够更准确且智能化地评估轮对的状态，并判断是否存在故障。技术研发人员：白堂博,贾昊澎,杨建伟,姚德臣,李欣,王金海,付浩辰受保护的技术使用者：北京建筑大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13