1.本技术涉及列车安全监测设备的领域，尤其是涉及用于马蹄形隧道声学阵列采集箱及声学阵列采集系统。


背景技术：

2.列车作为现代化交通工具，运行的安全非常重要。车轮轴承故障是列车运行中的主要故障源之一，也是影响安全的主要因素之一。列车行进过程中车轮轴承及其附件部件会发出声音，通过使用声学阵列采集箱可以对列车行进过程中车轮轴承发出的声音进行采集，以便通过对车轮轴承发出的声音进行分析并判断车轮轴承是否存在故障诊断。
3.现有的声学阵列采集箱包括金属箱体和安装在金属箱体内的声学信号传感器，在金属箱体的一侧开设进音口，金属箱体起到隔音和防护的作用。使用时声学阵列采集箱安装在铁轨的一旁，进音口朝向铁轨上方、列车经过时车轮所处位置；当列车经过时，车轮轴承发出的声音经进音口进入金属箱体内被声学信号传感器采集。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为金属箱体的隔音效果差，声音在金属箱体内容易形成漫反射，导致声学信号传感器采集到的声音信息中含有大量的无用信息，采集的准确性较差，难以应用到隧道当中。


技术实现要素：

5.为了提高声学信号传感器采集信息的准确性，本技术提供用于马蹄形隧道的声学阵列采集箱及声学阵列采集系统。
6.本技术提供的用于马蹄形隧道的声学阵列采集系统，采用如下的技术方案：
7.第一方面，本技术提供用于马蹄形隧道的声学阵列采集箱，采用如下的技术方案：
8.用于马蹄形隧道的声学阵列采集箱，包括箱体、声学信号传感器以及固接在箱体一侧的择音罩；所述箱体包括外壳以及固定在外壳内的隔音层与吸音层，所述隔音层位于吸音层与外壳内壁之间；所述择音罩背向箱体的一侧开设有择音口；所述箱体与择音罩连接的一侧开设有进音口，进音口位于择音罩所笼罩区域内；所述进音口比择音口小；所述择音口和进音口均为方口；所述声学信号传感器设置在箱体内，并处于择音口各顶点与进音口对应顶点的连线的延长线的交汇处。
9.通过采用上述技术方案，箱体与择音罩可以对声学信号传感器所采集声音信息的范围进行限制。安装声学阵列采集箱时，择音口和进音口朝向进音口朝向铁轨上方、列车经过时车轮所处位置；这样，在列车经过时，列车与择音口及进音口相对的部分产生的声音会经过择音口与进音口进入箱体内被声学信号传感器采集，而列车其它部分产生的声音则会被箱体与择音罩屏蔽。
10.隔音层与吸音层的设置可以提高箱体的隔音效果，使得外界声音不易穿透箱体，减少了声学信号传感器采集到的杂音，提高了声学信号传感器采集信息的准确性。吸音层的设置还可以对从进音口进入箱体内的声音进行吸收，使声音不易在箱体内产生漫反射。
11.将声学信号传感器设置到择音口各顶点与进音口对应顶点的连线的延长线的交汇处，有利于声学信号传感器对所需声音的采集，提高采集信息的准确性。
12.第二方面，本技术提供用于马蹄形隧道的声学阵列采集系统，采用如下的技术方案：
13.用于马蹄形隧道的声学阵列采集系统，包括横梁和至少两个设置在横梁下侧用于支撑横梁的支座，还包括声学阵列采集箱，所述声学阵列采集箱设置在所述横梁上侧，且进音口朝向横梁的同一侧。
14.通过采用上述技术方案，由支座和横梁对声学阵列采集箱进行支撑固定。
15.可选的，所述支座与所述横梁之间连接有倾角调节机构；
16.所述倾角调节机构包括支撑杆和连接架；所述连接架固定连接在横梁下侧，所述连接架的一端铰接在支座上侧；所述支撑杆一端与支撑杆铰接，另一端铰接有锁止组件；所述锁止组件滑动设置在支座上侧，且锁止组件上有部件能固定锁止组件在支座上的位置。
17.通过采用上述技术方案，通过倾角调节机构对声学阵列采集箱中的择音口、进音口的上下朝向进行调节，以使择音口、进音口能够准确对准铁轨上方、列车经过时车轮所处位置，提高声学信号传感器采集信息的准确性。
18.可选的，所述支座包括支撑板，所述连接架与所述支撑板铰接，所述支撑板上开设有贯通其上下两侧的长滑孔；
19.所述锁止组件包括滑块和锁紧螺栓；所述滑块设置在支撑板上侧，且其上开设有螺纹孔；所述锁紧螺栓与螺纹孔螺纹连接，且所述锁紧螺栓的螺栓头位于支撑板下方，所述锁紧螺栓的螺栓杆从长滑孔中穿过。
20.通过采用上述技术方案，需对声学阵列采集箱的择音口、进音口的朝向进行调节时，先拧松锁紧螺栓，然后沿长滑孔的长度方向滑动滑块，使得滑块通过支撑杆带动连接架绕支撑板与连接架铰接处转动，从而对声学阵列采集箱中的择音口、进音口的上下朝向进行调节，调节到合适位置后，拧紧锁紧螺栓便可。
21.可选的，所述锁止组件还包括外锯齿锁紧垫圈；所述外锯齿锁紧垫圈套设在所述锁紧螺栓的螺栓杆上，并位于所述支撑板与锁紧螺栓的螺栓头之间。
22.通过采用上述技术方案，可以增大锁紧螺栓的螺栓头与支撑板之间的摩擦力，使得人在将锁紧螺栓拧紧后，滑块不易在支撑板上滑动。
23.可选的，所述支座为剪叉式升降台。
24.通过采用上述技术方案，便于对声学阵列采集箱的高度进行调节。
25.可选的，所述横梁与连接架之间连接有橡胶弹簧。
26.通过采用上述技术方案，橡胶弹簧可以起到吸音减震的作用，减少支架与横梁之间的振动传递。
27.可选的，所述横梁包括两根槽钢；槽钢的一个翼板与连接架连接，另一个翼板与声学阵列采集箱连接；两根槽钢之间连接有底板；所述底板上方、两个槽钢之间形成走线槽。
28.通过采用上述技术方案，走线槽为布置电线提供了空间。
29.可选的，所述横梁还包括连接在两根槽钢之间的盖板，所述盖板位于所述底板上方。
30.通过采用上述技术方案，盖板可将走线槽封盖，对电线进行保护。
31.综上所述，本技术包括以下至少有益技术效果：
32.1、隔音层与吸音层的设置可以提高箱体的隔音效果，使得外界声音不易穿透箱体，减少了声学信号传感器采集到的杂音，提高了声学信号传感器采集信息的准确性；
33.2、吸音层的设置还可以对从进音口进入箱体内的声音进行吸收，使声音不易在箱体内产生漫反射；
34.3、通过倾角调节机构对声学阵列采集箱中的择音口、进音口的上下朝向进行调节，以使择音口、进音口能够准确对准铁轨上方、列车经过时车轮所处位置，提高声学信号传感器采集信息的准确性。
附图说明
35.图1是本技术实施例的声学阵列采集箱的整体结构示意图。
36.图2是本技术实施例的声学阵列采集箱的剖视图。
37.图3是声学阵列采集系统安装在隧道中的结构示意图。
38.图4是本技术实施例的声学阵列采集系统的整体结构示意图。
39.图5是图4中a处的放大示意图。
40.图6是为体现倾角调节机构的结构所做的示意图。
41.图7是横梁的结构示意图。
42.附图标记说明：1、箱体；11、外壳；12、隔音层；13、吸音层；14、进音口；15、减震垫；16、防水透声膜；2、声学信号传感器；3、择音罩；31、择音口；4、横梁；41、槽钢；42、底板；43、盖板；5、支座；51、支撑框；52、支撑板；521、长滑孔；531、螺纹杆；532、螺纹套；54、固定杆；55、第一剪叉片；56、第二剪叉片；6、倾角调节机构；61、支撑杆；62、连接架；63、滑块；64、锁紧螺栓；65、外锯齿锁紧垫圈；7、橡胶弹簧。
具体实施方式
43.以下结合附图1
‑
7对本技术作进一步详细说明。
44.本技术实施例公开用于马蹄形隧道的声学阵列采集箱。
45.参照图1和图2，用于马蹄形隧道的声学阵列采集箱包括箱体1、设置在箱体1内的声学信号传感器2以及连接在箱体一侧的择音罩3。
46.参照图1和图2，箱体1用于对声学信号传感器2所采集声音信息的范围进行限制，屏蔽隧道内的回声，减少声学信号传感器2采集到的杂音。箱体1包括外壳11以及固定在外壳11内壁上的隔音层12和吸音层13，隔音层12位于吸音层13与外壳11内壁之间。外壳11采用铝合金材料制成，铝合金材料制成的外壳11质量轻，不易生锈；在外壳11的一侧开设有进音口14，进音口14为方口。隔音层12由若干粘接在外壳11内壁上的隔音板组成，隔音板避开进音口14；隔音层12的设置保证了箱体1的隔音效果，使声音不易穿透箱体1。吸音层13由粘接在隔音板上的吸音棉组成，吸音棉避开进音口14。吸音层13的设置一方面保证箱体1的隔音效果，使声音不易穿透箱体1；另一方面还可以对从进音口14进入箱体1内的声音进行吸收，使声音不易在箱体1内产生漫反射。
47.参照图2，择音罩3固定在箱体1设有进音口14的一侧，进音口14处于择音罩3所笼罩的范围内，在择音罩3背向箱体1的一侧开设有择音口31，择音口31为方口，且择音口31比
进音口14大。声学信号传感器2设置在箱体1内，并处于择音口31各顶点与进音口14对应顶点的连线的延长线的交汇处。
48.参照图2，在箱体1外侧、进音口14所在处固定连接有防水透声膜16，防水透声膜16可以避免水从进音口14进入箱体1内，又不会影响声音的传递。
49.本技术实施例公开的用于马蹄形隧道的声学阵列采集箱的实施原理为：安装声学阵列采集箱时，择音口31和进音口14朝向进音口14朝向铁轨上方、列车经过时车轮所处位置。在列车经过时，列车与择音口31及进音口14相对的部分产生的声音会经过择音口31与进音口14进入箱体1内被声学信号传感器2采集，而其它声音则会被箱体1及择音罩3屏蔽。
50.本技术实施例还公开用于马蹄形隧道的声学阵列采集系统。
51.参照图3和图4，声学阵列采集系统安装在马蹄形隧道中，其包括横梁4、至少两个设置在横梁4下方的支座5、设置在支座5与横梁4之间的倾角调节机构6以及若干声学阵列采集箱，本实施例中，声学阵列采集箱设置有六个，六个声学阵列采集箱沿横梁4长度方向间隔设置在横梁4上侧，且六个声学阵列采集箱的进音口14朝向横梁4的同一侧。
52.参照图5，支座5采用剪叉式升降台。具体的，剪叉式升降台包括支撑框51、设置在支撑框51上方的支撑板52以及连接在支撑板52与支撑框51之间的剪叉机构。
53.剪叉机构包括自锁式伸缩杆、固定杆54和两个剪叉组件。剪叉组件包括第一剪叉片55和第二剪叉片56，第一剪叉片55中部与第二剪叉片56中部通过销轴铰接；第一剪叉片55一端与支撑板52铰接，另一端铰接有第一滑动块，第一滑动块与支撑框51滑移连接；第二剪叉片56一端与支撑框51铰接，另一端铰接有第二滑动块，第二滑动块与支撑板52滑移连接。需要注意的是，第一剪叉片55与支撑板52铰接的一端位于第二剪叉片56与支撑框51铰接的一端的正上方；第一滑动块位于第二滑动块正下方。
54.自锁式伸缩杆包括螺纹杆531和套设在螺纹杆531上并与螺纹杆531螺纹连接的螺纹套532。在两个第一剪叉片55中部之间固定连接有固定杆54。螺纹杆531位于螺纹套532外的一端通过万向节固定到固定杆54中部，螺纹套532远离螺纹杆531的一端通过另一万向节固定到支撑框51上。
55.通过转动螺纹套532或螺纹杆531，使两者之间发生相对转动，进而调节自锁式伸缩杆的长度。当自锁式伸缩杆的长度发生变化时，自锁式伸缩杆会通过剪叉组件带动支撑框51向上或向下运动。
56.参照图5和图6，倾角调节机构6包括支撑杆61和连接架62。连接架62为方形框体，连接架62的一端通过铰接座铰接在支撑板52上侧，另一端与支撑杆61端部铰接。支撑杆61远离连接架62的一端铰接有滑块63，在滑块63下侧开设有螺纹孔，在螺纹孔中旋拧有锁紧螺栓64。另外，在支撑板52上开设有贯通其上下两侧的长滑孔521，锁紧螺栓64的螺栓杆从长滑孔521中穿过，锁紧螺栓64的螺栓头位于支撑板52下方。在锁紧螺栓64的螺栓杆上还套设有外锯齿锁紧垫圈65，外锯齿锁紧垫圈65位于锁紧螺栓64的螺栓头与支撑板52之间。可以通过拧松锁紧螺栓64，来沿长滑孔521滑动滑块63，进而对连接架62与支撑板52之间的夹角进行调节，调节到合适角度后，拧紧锁紧螺栓64便可。外锯齿锁紧垫圈65可以有效增大锁紧螺栓64的螺栓头与支撑板52之间的摩擦，使得人在将锁紧螺栓64拧紧后，滑块63不易在支撑板52上滑动。
57.参照图4、图6和图7，横梁4包括两根架设在各倾角调节机构6上的槽钢41。槽钢41
由腹板和两块分别一体成型在腹板相对两边的翼板组成，翼板与腹板相互垂直。需要注意的是，两根槽钢41的槽口相互背离；在槽钢41的一个翼板与连接架62之间设置有橡胶弹簧7，橡胶弹簧7一端与翼板螺栓连接，另一端与连接架62螺栓连接。橡胶弹簧7可以起到吸音减震的作用，减少支架与横梁4之间的振动传递。槽钢41的另一个翼板与声学阵列采集箱固定连接。
58.另外，横梁4还包括底板42和盖板43。底板42固定连接在两根槽钢41之间，在底板42上方、两根槽钢41之间形成走线槽，走线槽用于布置为声学阵列采集箱供电和传输信号的线路。盖板43也固定连接在两根槽钢41之间，盖板43位于底板42上方并将走线槽封盖，以对电线进行保护。需要注意的是，底板42仅布置在相邻两个支架之间，盖板43仅布置在相邻两个声学阵列采集系统之间。
59.本技术实施例用于马蹄形隧道的声学阵列采集系统的实施原理为：声学阵列采集系统多安装在隧道内。在安装时，首先将倾角调节机构6与支座5组装好；然后使用螺栓将支座5安装到隧道内的盾构片上，并且可在支座5与盾构片之间设置吸音减震垫，以削弱振动在支座5与盾构片之间的传递；然后安装横梁4与声学阵列采集箱，最后通过倾角调节机构6对可以对声学阵列采集箱中的择音口31、进音口14的上下朝向进行调节，以使择音口31、进音口14能够准确对准铁轨上方、列车经过时车轮所处位置。通过倾角调节机构6的设置使得声学阵列采集箱中择音口31、进音口14的上下朝向可以调节，使得声学阵列采集系统能够适应隧道中狭窄的安装空间。
60.由于隧道地面经常会出现凹凸不平的情况，通过设置剪叉式升降台可以使工人很方便的将所有声学阵列采集箱调整到同一高度，大大降低了声学阵列采集系统的布置难度。
61.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。