一種軌道交通列車殘余應力分布預警系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種軌道交通列車殘余應力分布預警系統，包括計算機自動采集系統以及與之無線相連的信號轉換裝置，所述信號轉換裝置與PLC控制器的信號輸出端連接，所述PLC控制器的信號輸入端與無線應力變形傳感器相連，所述無線應力變形傳感器設置于軌道交通列車的若干個重點關注部位處，所述計算機自動采集系統內置有軌道交通列車殘余應力基礎數據庫并建立殘余應力三維仿真云圖，以顏色、分數和危險程度進行分類標識，當所述計算機自動采集系統所采集的來自無線應力變形傳感器的實測數據超過預設的設定殘余應力的上限值自動進行警示。本發明的優點在于能準確地監測和直觀地顯示軌道交通列車殘余應力分布狀態，以保證列車的安全可靠性。
【專利說明】一種軌道交通列車殘余應力分布預警系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測量預警系統，具體涉及一種軌道交通列車殘余應力分布預警系統。
【背景技術】
[0002]軌道交通列車整體結構(I)存在有對接、搭接、搭對接、角接、十字接頭、塞焊等多種復雜多樣的接頭型式；(2)存在有A5083、A6N01、A6005、A7N01以及其它種類的鋁合金材料混合制備的焊接結構；(3)存在有MIG焊、激光焊、攪拌摩擦焊、鉚接、粘接等多種型式的制造方式；(4)存在有鋁合金、碳鋼等多種型式的材料組成。
[0003]焊接構件的焊接殘余應力與其所受荷載疊加，導致構件內部應力重分布，產生二次變形，進而影響焊接結構的剛度和變形，降低其整體和局部穩定性；更重要的是，殘余應力和殘余變形嚴重影響焊接結構和焊接構造細節的疲勞強度、抗脆斷能力、抵抗應力腐蝕和高溫蠕變開裂的能力等。
[0004]由于殘余應力對軌道交通列車的安全可靠性起著重要的影響，而目前殘余應力只能通過列車返場檢修時小范圍的現場檢測，不便于列車檢修維護人員實時檢測列車關鍵部位的殘余應力分布狀態，因此迫切需要一種安全預警系統對各部位殘余應力的分布狀況進行監控，及時避免由于殘余應力數值過高，導致列車車體變形，并進一步引發安全事故。
【發明內容】

[0005]本發明目的在于克服上述不足，提供一種軌道交通列車殘余應力分布預警系統，其能準確地監測和直觀地顯示軌道交通列車殘余應力分布狀態，以保證列車的安全可靠性。
[0006]本發明通過下述技術方案實現發明目的:一種軌道交通列車殘余應力分布預警系統，包括計算機自動采集系統以及與之無線相連的信號轉換裝置，所述信號轉換裝置與PLC控制器的信號輸出端連接，所述PLC控制器的信號輸入端與無線應力變形傳感器相連，所述無線應力變形傳感器設置于軌道交通列車的若干個重點關注部位處，所述計算機自動采集系統與信號轉換裝置連接，同時內置有軌道交通列車殘余應力基礎數據庫并建立殘余應力三維仿真云圖，以顏色、分數和危險程度進行分類標識，當所述計算機自動采集系統所采集的來自無線應力變形傳感器的實測數據超過預設的設定殘余應力的上限值時，自動進行警示。
[0007]進一步的，所述軌道交通列車殘余應力基礎數據庫預先存儲有軌道交通列車不同結構、不同材料、不同制造工藝、不同狀態等的殘余應力數據。
[0008]進一步的，所述無線應力變形傳感器首先根據計算機內置的殘余應力基礎數據庫中的預設數據的上限值進行分類，然后依據不同類型(例如150MPa、f 2000MPa、^ 250MPa等三類)被分別安裝于軌道交通列車的底架緩沖梁、底架牽引梁、底架橫梁、側墻窗口、側墻門角、司機室、端墻交界處。[0009]本發明與現有技術相比，具有以下積極效果:列車在線運行過程中，計算機自動采集系統通過PLC控制器以及信號轉換裝置分階段向無線應力變形傳感器傳輸指令，無線應力變形傳感器對各部位的應變及變形情況進行采集，數據以應變的方式傳輸至PLC控制器根據，經信號轉換裝置轉換后，傳輸至計算機自動采集系統，計算機自動采集系統根據應力數據進行分類辨識，并告知檢修人員采取處理措施。這樣，即可對各部位殘余應力的分布狀況進行監控，及時避免由于殘余應力數值過高，導致列車車體變形，并進一步引發安全事故。
[0010]【具體實施方式】
實施例1:以軌道列車車體為例。首先將(1)地鐵列車.殘余應力基礎數據庫里面的數據進行匯總分析，按照:
(1).①A6005A;②A5083;③A6082等不同類型的鋁合金材料進行分類，并輸入a.化學成分；b.比熱容；c.質量密度；d.彈性摸量；d.熱脹系數；e.屈服應力；f.應變硬化等材料常數；
(2).①對接接頭；②搭接接頭；③角接接頭；④搭對接接頭；⑤塞焊等不同的鋁合金接頭型式進行分類；
(3).①MIG焊接工藝激光焊接工藝攪拌摩擦焊接工藝不同的鋁合金接頭型式進行分類。
[0011]分類完成后，根據不同的應力等級，建立三維云圖，并將:
(1).拉應力條件下時，①-l0OMPa設定為綠色、90分、安全等3個體系；②41~80MPa設定為藍色、80分、基本安全等3個體系120MPa設定為黃色、70分、分階段關注等3個體系121MPa及以上設定為紅色、≤60分、需重點關注等3個體系；
(2).壓應力條件下時，①_100~0MPa設定為綠色、90分、安全等3個體系；
②-200~-101MPa設定為藍色、80分、基本安全等3個體系；@ _201MPa及以上設定為黃色、70分、分階段關注等3個體系。
[0012]將獲得的(1).地鐵列車殘余應力基礎數據庫以及(2).殘余應力三維仿真云圖安裝于(6).計算機自動采集系統內。
[0013]將(3).無線應力變形傳感器內置安裝在(7).軌道交通列車的a.底架緩沖梁；b.底架牽引梁；c.底架橫梁；d.側墻窗口 ；e.側墻門角；f.司機室；g.端墻交界處等重點關注部位。根據計算機系統的監測限制，最多可以安裝80個無線應力變形傳感器。
[0014]以列車運行五級修(即列車在線運行180萬公里后返場大修)為例，經綜合評判后，180萬公里運行后，1#部位設定為紅色、≤ 60分、需重點關注，2#部位設定為黃色、70分、下一階段(210萬公里)關注，3#部位設定為藍色、80分、基本安全，4#部位設定為藍色、80分、基本安全，5#部位設定為黃色、70分、下一階段(210萬公里)關注，6#部位設定為綠色、90分、安全，7#部位設定為綠色、90分、安全，8#部位設定為綠色、90分、安全，9#部位設定為黃色、70分、下一階段(210萬公里)關注。
[0015]由于1#部位設定為紅色、≤ 60分、需重點關注。因此檢修人員需對1#部位進行處理。首先采用X射線照射探傷，對缺陷進行評判處理:經分析，1#部位存在裂紋缺陷，因此應對1#部位進行TIG重熔修復處理。處理完成后，再重新進行應力檢測，應力數值降低到85.27MPa，可繼續上線運行監測。[0016]本發明主要針對殘余應力分布預警系統所進行的改進，以上所述僅為本發明較佳實施例而已，非因此即局限本發明的專利范圍，故舉凡用本發明說明書及圖式內容所為的簡易變化及等效變換，均應包含于本發明的專利范圍內。
【權利要求】
1.一種軌道交通列車殘余應力分布預警系統，包括計算機自動采集系統以及與之無線相連的信號轉換裝置，其特征在于所述信號轉換裝置與PLC控制器的信號輸出端連接，所述PLC控制器的信號輸入端與無線應力變形傳感器相連，所述無線應力變形傳感器設置于軌道交通列車的若干個重點關注部位處，所述計算機自動采集系統與信號轉換裝置連接，同時內置有軌道交通列車殘余應力基礎數據庫并建立殘余應力三維仿真云圖，以顏色、分數和危險程度進行分類標識，當所述計算機自動采集系統所采集的來自無線應力變形傳感器的實測數據超過預設的設定殘余應力的上限值時自動進行警示。
2.根據權利要求1所述的一種軌道交通列車殘余應力分布預警系統，其特征在于:所述軌道交通列車殘余應力基礎數據庫預先存儲有軌道交通列車不同結構、不同材料、不同制造工藝、不同狀態等的殘余應力數據。
3.根據權利要求1所述的一種軌道交通列車殘余應力分布預警系統，其特征在于:所述無線應力變形傳感器首先根據計算機內置的殘余應力基礎數據庫中的預設數據的上限值進行分類，然后依據不同類型進行歸類然后再被分別安裝于軌道交通列車的底架緩沖梁、底架牽引梁、底架橫梁、側墻窗口、側墻門角、司機室、端墻交界處。
【文檔編號】B61K9/00GK103612648SQ201310517154
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】李春廣, 戴忠晨, 孟憲偉, 火巧英, 郭新, 王未, 隋顯庭, 金文濤 申請人:南京南車浦鎮城軌車輛有限責任公司