城市軌道交通　車輛轉(zhuǎn)向架狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷　聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)編制說明

湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》征求意見稿編制說明項(xiàng)目背景依托“交通強(qiáng)國(guó)”國(guó)家戰(zhàn)略支持，軌道交通裝備已逐步成為中國(guó)名片。湖南是全國(guó)最大的軌道交通裝備研發(fā)制造基地，湖南株洲軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)集群在國(guó)內(nèi)軌道交通市場(chǎng)占有率連續(xù)多年保持第一。百業(yè)發(fā)展為大，標(biāo)準(zhǔn)是為基礎(chǔ)，制定我國(guó)自主的軌道車輛轉(zhuǎn)向架聲學(xué)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，是軌道交通行業(yè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)支撐。實(shí)現(xiàn)對(duì)基于聲學(xué)信號(hào)的軌道車輛轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵部件（軸承、電機(jī)、輪對(duì)、齒輪箱等）的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化流程制定，保障列車安全運(yùn)行，能有效彌補(bǔ)我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范空白；同時(shí)，滿足新時(shí)代軌道交通產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展的迫切需求，對(duì)推進(jìn)實(shí)施“交通強(qiáng)國(guó)”國(guó)家戰(zhàn)略，堅(jiān)持交通先行的發(fā)展規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)軌道交通裝備領(lǐng)域內(nèi)的重大突破，軌道交通行業(yè)的科學(xué)發(fā)展，助力湖南省軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)的騰飛具有重大的戰(zhàn)略意義。工作簡(jiǎn)況任務(wù)來源根據(jù)“湘市監(jiān)標(biāo)〔2022〕44號(hào)關(guān)于下達(dá)2022年度地方標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目第1批增補(bǔ)立項(xiàng)計(jì)劃的通知”，由湖南省新型城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口，由株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司負(fù)責(zé)起草。協(xié)作單位根據(jù)本文件涉及的專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域及綜合需要，除株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司作為申報(bào)單位負(fù)責(zé)起草外，有以下聯(lián)合、協(xié)作起草單位：西南交通大學(xué)、湖南大學(xué)、湖南聯(lián)誠(chéng)電氣科技有限公司、湘潭大學(xué)、中車株洲電力機(jī)車有限公司、株洲市產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所。主要工作過程成立標(biāo)準(zhǔn)起草工作組根據(jù)“湘市監(jiān)標(biāo)〔2022〕44號(hào)關(guān)于下達(dá)2022年度地方標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目第1批增補(bǔ)立項(xiàng)計(jì)劃的通知”，結(jié)合前期已有工作基礎(chǔ)，株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司與西南交通大學(xué)成立了標(biāo)準(zhǔn)起草工作組，并制定了工作計(jì)劃。技術(shù)調(diào)研及標(biāo)準(zhǔn)起草工作組研討暨內(nèi)部評(píng)審會(huì)及標(biāo)準(zhǔn)草案修訂湖南省新型城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)于2022年9月20日在湖南株洲組織召開了湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)工作組會(huì)議。會(huì)議對(duì)工作組討論稿進(jìn)行了詳細(xì)的討論，為符合標(biāo)準(zhǔn)范圍及標(biāo)準(zhǔn)名稱的準(zhǔn)確性，建議將標(biāo)準(zhǔn)名稱定位《城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》，于2023年1月形成征求意見稿。主要起草人及其工作工作組簡(jiǎn)況如表：序號(hào)姓名單位職務(wù)/職稱電話郵箱劉翊株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司總iuyi_hust@163.com宋冬利西南交通大學(xué)高級(jí)實(shí)驗(yàn)dlcds@李林株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司總經(jīng)il@楊穎株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司總工程師1370733988013908436103@163.com劉金剛湘潭大學(xué)教授、院iujingang@鄭則君西南交通大學(xué)博士研究hengjuner@163.com莫洪波株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司副總經(jīng)ohb@沈振宇株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司副總經(jīng)henzy@周劍湖南大學(xué)副教ianzhou@何岳平湖南聯(lián)誠(chéng)電氣科技有限公司高級(jí)工程yueping2003@126.com黃志華株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司總uangzh@沈龍江中車株洲電力機(jī)車有限公司總監(jiān)博士教授級(jí)高h(yuǎn)en_longjiang2022@163.com羅顯光中車株洲電力機(jī)車有限公司部門經(jīng)awinluo@肖黎亞株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司總監(jiān)13787817358229768829@賈晨西南交通大學(xué)碩士研究生156820394121012998675@沈湘株洲市產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所工程師1807332028919684817@陳潔株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司高級(jí)主henj@方昕株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)angx@譚玉株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司高級(jí)主any@劉淑麗株洲國(guó)創(chuàng)軌道科技有限公司主管173473481321250913069@夏啟湖南聯(lián)誠(chéng)電氣科技有限公司工程師13975335645362394036@段輝高湖南大學(xué)教授、博uanhg@李明富湘潭大學(xué)教ingfuli@覃事東中車株洲電力機(jī)車有限公司中級(jí)工程tone_qin@吳翔成湖南聯(lián)誠(chéng)電氣科技有限公司工程師15673303183569808262@孫陽光株洲市產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所實(shí)驗(yàn)室主任18673333538147084273@標(biāo)準(zhǔn)編制原則及標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容編制原則標(biāo)準(zhǔn)格式統(tǒng)一、規(guī)范，符合GB/T1.1—2020要求；標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容符合統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性、規(guī)范性規(guī)則要求；標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容安全可靠、科學(xué)先進(jìn)、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用、成熟穩(wěn)定；標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證運(yùn)輸安全。標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容針對(duì)城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷聲學(xué)系統(tǒng)的組成和功能進(jìn)行充分調(diào)研、試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，對(duì)聲學(xué)系統(tǒng)的組成及相應(yīng)的技術(shù)要求做出了規(guī)定，提出了城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的規(guī)范要求。主要試驗(yàn)（驗(yàn)證）分析報(bào)告、技術(shù)經(jīng)濟(jì)影響論證情況產(chǎn)品技術(shù)要求試驗(yàn)驗(yàn)證報(bào)告（1）聲學(xué)傳感器性能要求試驗(yàn)驗(yàn)證通過對(duì)比國(guó)內(nèi)外多種聲學(xué)傳感器（如BK4189麥克風(fēng)傳感器、RODENTG-1聲學(xué)傳感器、MPA201傳聲器及MPA473S傳聲器等）及城市軌道交通車輛平均運(yùn)行速度60～70km/h（該速度等級(jí)下，列車車輪的轉(zhuǎn)頻約為6.5Hz），確定城市軌道交通列車聲學(xué)傳感器的頻率響應(yīng)范圍為5Hz～20000Hz。聲學(xué)傳感器由于布置在開放的環(huán)境，要達(dá)到一定的防水能力，防止設(shè)備在雨雪等天氣下失效，設(shè)備應(yīng)滿足在受到強(qiáng)烈噴水中，仍然可以保持工作的能力，參考IP等級(jí)的規(guī)定要求，設(shè)備需滿足在強(qiáng)烈噴水試驗(yàn)的防護(hù)性能，因此確定其防護(hù)等級(jí)為IP66。考慮到列車在我國(guó)運(yùn)行的環(huán)境極端低溫為-40℃，轉(zhuǎn)向架部件在運(yùn)行中，極端溫度可達(dá)150℃，因此需要將聲學(xué)傳感器設(shè)備的溫度使用范圍設(shè)定為-40℃～150℃。為了最大程度的保留轉(zhuǎn)向架區(qū)域各聲源的原始音質(zhì)，不發(fā)生采集失真，對(duì)比國(guó)內(nèi)外多種高質(zhì)量聲學(xué)傳感器，最大動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍上限為BK4189麥克風(fēng)傳感器的146dB，因此城市軌道交通列車聲學(xué)傳感器的最大動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍為≥146dB。（2）聲學(xué)信號(hào)采集存儲(chǔ)裝置技術(shù)要求試驗(yàn)驗(yàn)證聲音信號(hào)在超聲范圍下的最高頻率為20000Hz，根據(jù)采樣定理，當(dāng)采樣頻率大于信號(hào)中最高頻率的2倍時(shí)，采樣之后的數(shù)字信號(hào)可以完整地保留原始信號(hào)中的信息，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號(hào)最高頻率的2.56～4倍，參考鐵道車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)系統(tǒng)探測(cè)設(shè)備所采集的聲學(xué)信號(hào)采樣頻率45249Hz及主流音頻文件采樣率44100Hz，確定城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架聲學(xué)信號(hào)的采樣頻率為≥44100Hz。為了實(shí)現(xiàn)無損壞存儲(chǔ)聲學(xué)信號(hào)，應(yīng)采用單純的無損耗編碼格wav，保證信號(hào)不失真。（3）診斷預(yù)警要求分析報(bào)告通過對(duì)國(guó)內(nèi)路局、地鐵運(yùn)營(yíng)公司、主機(jī)廠調(diào)研及文獻(xiàn)閱讀發(fā)現(xiàn)，對(duì)于轉(zhuǎn)向架部件故障診斷，主要關(guān)注的項(xiàng)點(diǎn)為部件故障部位與故障程度。通過聲學(xué)信號(hào)進(jìn)行故障診斷需要知道部件的尺寸參數(shù)，結(jié)合運(yùn)行速度計(jì)算不同工況下的故障特征頻率，確定好故障分類的標(biāo)簽，通過程度量化，實(shí)現(xiàn)故障程度的辨識(shí)。（4）監(jiān)測(cè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用要求分析報(bào)告監(jiān)測(cè)設(shè)備包括軌旁監(jiān)測(cè)設(shè)備和車載監(jiān)測(cè)設(shè)備，軌旁監(jiān)測(cè)設(shè)備在TB/T-3340-2013鐵道車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)（TADS）探測(cè)設(shè)備中進(jìn)行了全面詳細(xì)的應(yīng)用規(guī)范說明。車載聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)暫無相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定，由于車底振動(dòng)環(huán)境惡劣，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行抗振設(shè)計(jì)，防止設(shè)備脫落。（5）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸要求分析報(bào)告城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)低延遲的傳輸，需要實(shí)現(xiàn)高速的速度傳輸，通過實(shí)測(cè)，144Mps的傳輸速率可基本滿足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，為了實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸，應(yīng)使傳輸速度≥144Mps。（6）監(jiān)測(cè)運(yùn)維平臺(tái)應(yīng)用要求分析報(bào)告監(jiān)測(cè)運(yùn)維平臺(tái)為整個(gè)系統(tǒng)中信息綜合處理平臺(tái)，需要具備數(shù)據(jù)整合和數(shù)據(jù)處理功能，通過對(duì)國(guó)內(nèi)軌道交通領(lǐng)域運(yùn)維平臺(tái)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，平臺(tái)對(duì)算法的實(shí)時(shí)性有較高要求，數(shù)據(jù)處理算法的時(shí)長(zhǎng)應(yīng)小于<30s,同時(shí)平臺(tái)需具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，方便后期查看校核，若出現(xiàn)故障應(yīng)及時(shí)提醒，防止故障信息漏報(bào)。目前，軌道交通行業(yè)的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多數(shù)引進(jìn)美國(guó)和澳大利亞的原型設(shè)備，成本較高，約為500萬美元一套，而且存在一定的技術(shù)保密情況，因此希望通過制定城市軌道交通車