高速列车轴箱振动无线采集器

随着铁路事业的飞快发展,列车运行速度越来越快,其运行安全显得尤为重要。轴箱作为列车走行部的关键部件,其振动情况可以很好地反映出列车的运行安全状态,本文介绍以JN5139低功耗无线通信模块和C8051F021单片机为基础,用于采集高速列车轴箱振动信号无线采集器的设计。     

高速列车转向架-车体-座椅垂向耦合振动机理及悬挂参数联合优化

针对高速列车中的垂向悬挂系统参数匹配问题,应用系统工程方法,将列车转向架系统、车体及座椅系统纳入一个统一的整体大系统,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并探讨各系统间的相互耦合作用关系;在此基础上,以人体振动舒适性最佳为目标,对轨道随机不平顺激励下的高速列车垂向悬挂系统进行多目标、多参数优化,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法。分析比较优化后的结果可知,悬挂系统参数优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,不同位置处的座椅垂向振动加权加速度方均根值降低了18.52%以上,表明所建立的高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法是可行的。该研究为高速列车垂向悬挂系统参数的选取提供了有效借鉴。     

高速列车车下设备舱底板的可靠性研究

随着我国经济水平的不断提高和综合国力的提升,动车事业得到了迅猛发展,推动了我国交通事业的发展,拉动区域经济,缩小贫富差距。目前,我国高速列车营运速度为330千米每小时,最高时速可达380千米,运营速度位居世界前列。高速列车引进中国后,在车下设备舱底板可靠性研究领域还不成熟,大多数设计师则凭借自身的设计经验对高速列车车下设备舱进行研究和探索,由于高速列车车下设备舱底板的零部件没有可靠的评估方式,只能对其进行寿命试验。基于此,本文对高速列车车下设备舱底板的可靠性进行深入的研究并分析了我国高速列车的现状。     

轨道不平顺影响下高速列车齿轮传动系统的振动特性分析

为了分析高速列车齿轮传动系统在轨道不平顺激励影响下的振动特性变化规律,利用动力学软件SIMPACK建立包含齿轮传动系统的整车动力学模型,分别在大、小齿轮内部布置测点,进行无轨道不平顺和有轨道不平顺工况下的动力学仿真实验,获得高速列车时速250 km/h时大、小齿轮的振动加速度。对大、小齿轮横向、纵向和垂向振动加速度幅值进行频域分析,并对比分析了齿轮传动系统在有、无轨道不平顺工况的振动幅值、频谱分布。结果表明,由于轨道不平顺激励的影响,高速列车齿轮传动系统的横向、纵向和垂向振动加强,振动加速度均增幅明显,其中,垂向振动加速度变化幅值最大。齿轮传动系统的振动频率主要集中在0~400 Hz,小齿轮和大齿轮横向振动受轨道不平顺的影响规律一致,但小齿轮受到纵向振动的影响略小于大齿轮,小齿轮受到垂向振动的影响略大于大齿轮。     

基于功率流的车下有源设备隔振效果分析

高速列车车下悬挂设备振动对车辆运行的平稳性、安全性和舒适性有着重要影响,尤其是涉及乘客时,车下有源设备传递至车体的振动是乘客感到不舒适的最主要来源。因此,有必要探究车下有源设备的隔振效果,改善车辆的运行性能。运用功率流方法,通过导纳与阻抗矩阵的四端参数方程,计算车下设备通过隔振系统传递至车体的功率流和力传递率,研究了隔振系统各参数对系统功率流传递及隔振效果的影响。理论分析表明,隔振系统刚度决定着隔振效果,在实际设计中要严格把控这一参数。     

高速动车组振动传递及频率分布规律

运行速度提高后,列车对轮轨激扰的敏感性增强,轮轨激扰频率范围进一步增大,深入研究高速动车组振动及传递规律对全面认识车辆系统振动特性具有重要意义。在车辆上布置加速度和空气压力传感器,获得了武广客运专线高速动车组车辆轴箱、构架以及车体振动加速度和隧道通过车体表面气压变化,给出振动加速度功率谱密度计算方法;对照列车运行速度图,分析典型工况如高速直线、低速直线、道岔通过以及气动压力等工况下,列车系统关键部件振动加速度峰值、幅值、主振频率以及振动频率变化、能量衰减和传递规律;在引入加速度谱的基础上,给出了测试里程内系统振动频次和振动幅值之间对应关系。研究结果表明,与列车运行速度和车轮半径对应的轮轴转动频率在轮对、构架和车体振动中均有明显体现;列车运行速度越高系统振动加速度峰值越大,道岔通过可激起车辆系统振动幅值更大的振动,隧道通过气压变化对车体振动有明显影响;高速列车轮轴系统主振频率一般为400～600 Hz,构架为0～50 Hz、车体主要为0～2 Hz;从轮轴、构架到车体这一振动传递过程中,车辆系统加速度谱密度和幅值一般呈两个和一个数量级衰减趋势。     

无线加速度传感器及其ARM基站的设计

介绍了符合Zigbee协议的无线加速度传感器节点及其ARM基站的结构.无线加速度传感器节点由STC单片机、CC2420无线通信模块、TLC2543 A/D转换模块组成;ARM基站由S3C4480X微处理器系统、CC2420无线通信模块等组成.并介绍了加速度传感器MMA1220和CC2420的工作原理及其构成的无线测控系统中的节点与基站的软硬件设计方法.     

三轴高频采样的无线传感器网络节点设计

针对现有无线传感器网络节点的不足和机械振动信号采集的需求,设计一种应用于机械设备状态监测的三轴高频采样的无线传感器网络节点。该节点采用模块化设计,包括数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块、存储模块和电源模块五部分,其中数据处理模块MSP430处理器负责采集、存储、处理数据,无线通信模块CC2530处理器通过移植Zig Bee协议栈负责无线传输数据,数据采集模块采用MEMS加速度传感器通过三维正交组合方式拾取三轴加速度信号。经测试表明,该节点具有高采样率、大量程、三轴同步性的特点,能够满足机械设备高频振动监测的要求。     

高速列车横向悬挂系统振动结构研究

研究了高速列车横向悬挂系统的振动结构。为了抑制列车横向振动,提高平稳性,分析了列车横向悬挂系统振动结构的主要矛盾和相互关系。采用Simulink仿真软件建立了17个自由度的列车横向悬挂系统车体模型,以加速度功率谱密度函数为依据,建立了关系函数,对横移、侧滚、摇头振动和前、后端转向架横向合成振动指标相互关系进行了分析。结果表明,列车在高速情况下,在最令人敏感的低频段,摇头振动是引起列车横向振动的主要因素;随着速度的提高,主要影响因素从摇头振动向横移和侧滚振动发生着量的变化。     

基于熵特征的高速列车故障诊断方法

高速列车运行状态正常与否对列车系统的安全性和舒适度有重要影响,为分析高速列车运行状态,根据高速列车振动加速度信号的特点,提出了分割能量熵和奇异熵的故障诊断方法。首先,分析列车振动信号随速度变化的特点,对不同速度下的信号进行不同频率范围的分析;其次,对分析范围内信号分割成N个区间,计算分割能量熵和奇异熵,将分割能量熵特征和奇异熵组成特征向量;最后,利用支持向量机进行故障分类识别。实验数据仿真分析结果表明,车体中、后部横向加速度信号特征对四种典型工况在不同速度下分类识别率均较高,达到95%以上,说明该方法能有效识别出高速列车故障状态。     

基于CC2530的无线振动监测传感器节点设计

针对传统的振动监测传感器节点功耗高、成本高、精度低的缺陷,设计一种基于无线传感器网络的振动监测节点。因CC2530结合了射频模块和高性能8051单片机,且适用于功耗解决方案,所以节点以CC2530为核心,采用高精度三轴加速度计ADXL345采集振动数据,利用IAR工具设计了Zigbee协议栈,实现了节点的自组网络,用C语言实现软件设计。试验证明:该节点可对振动监测实现远程数据采集,且具有安全可靠的无线通信功能。     

织机数据通信协议的分析研究

针对织机通信协议"黑箱"的问题,研究了一套数据采集的特殊软件和硬件系统。设计出数据采集系统中各硬件模块的框图,并对各个硬件模块的功能和特点进行了详细的说明。分析了基于无线通信织机数据传输的各层通信协议,给出了无线通信部分的基本流程图,并对无线通信模块的设计思想进行了阐述。实践结果证明,该应用协议可靠,易于实现和维护。     

公用车辆运行数据无线采集传输系统

针对公用车辆运行数据人工采集和录入效率低且不可靠等问题,提出了无线射频数据通信的设计。给出了采用SM5964单片机和NRF905单片射频收发器来实现车辆运行数据的无线采集传输的设计方案,包括车载机模块、无线发射和接收模块以及单片机和PC机之间的串行通信模块。该设计方案可推广应用于其他需要无线通信的数据采集系统。     

零件质量在机云检测无线终端设计

针对数字化闭环制造过程中的零件质量检测环节,设计了一种应用于零件质量在机检测系统的无线检测终端。首先介绍了零件质量在机云检测系统架构,接着给出了无线终端的功能需求,然后介绍了终端的硬件模块选型、系统设计,软件模块和流程设计以及WiFi网络上位机配置软件。终端硬件部分以嵌入式STM32芯片为核心,集成了RS485现场通讯、WiFi和GRPS无线网络通讯等模块,软件部分封装了质量数据采集、数据格式处理、无线网络通讯、现场设备控制、GPIO接口等模块。研究结果表明,系统作为连接现场设备和云端服务器的关键部件,可以用于生产过程的零件质量数据采集和远程设备监控,实现云计算模式下的零件质量控制。     

基于ZigBee技术的无线电能采集终端的设计

本文提出了一种基于ZigBee技术实现的三相电能无线采集终端的设计方案,分析了从电能测量到数据收发过程的系统工作原理。在电能测量部分,利用ADI公司的一种高精度三相电能测量IC ADE7758作为电能测量芯片,使用Microchip公司的高性能单片机PIC18LF4620作控制器。在数据收发部分采用支持IEEE802 15．4无线通信协议的ZigBee技术,用Chipcon公司的射频芯片CC2420,实现采集的电能数据的无线收发通信。该系统可以实现对三相电能的无线自动采集功能。     

远程自动抄表下行信道无线数据传输方案研究

本文介绍了一种以PIC16F74单片机为控制核心,基于无线收发芯片FC201VB的通信模块设计的自动抄表下行信道。对其工作原理和工作方式进行了分析,给出了设计思路和硬件电路和软件方案。     

基于ARM的CAN总线通信节点设计及其在轨道交通制动系统中的应用

针对轨道交通运行环境中有诸如电磁干扰、振动的特点和轨道交通制动系统通信数据的高要求,提出一种基于ARM的CAN总线通信节点设计方案,制成轨道交通制动系统CAN通信模块,并实现制动系统的互相通信。经过试验台测试,在通信速度、通信可靠性等方面都能达到使用需求,效果良好,现已稳定在调试车辆上使用。     

基于CC2420实现ZigBee无线通信的设计

CC2420是一款真正意义上的符合IEEE 802.15.4协议规范,应用于无线传感器网络中的低功耗、低电压的RF收发芯片.由CC2420组成的ZigBee采集模块能接收和传递传感器节点的信息,从而实现无线通信.本文主要介绍了CC2420芯片实现无线通信数据的收发模式、程序设计及节点间的通信.试验部分通过搭建硬件和软件平台,证明了CC2420组成的无线通信模块能够实现通信,并且能采集温度值.     

基于WIA-PA的新型无线温度变送器设计

基于WIA-PA技术设计了一种以MSP430F149为核心的新型无线温度变送器。搭建了热电偶测温电路,通过DS18B20对热电偶进行冷端补偿,并采用软件二次滤波提高系统测量精度。基于HART 7.0协议设计了WIA无线模块与温度采集单元的通信程序,实现了温度数据的无线传输与实时显示。测试表明该无线温度变送器通信可靠、稳定,测量精度高且功耗较低。