基于侧架定位检测的防脱轨转向架及其脱轨检测方法 |
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| 申请号 | CN201610017608.4 | 申请日 | 2016-01-12 | 公开(公告)号 | CN105539488A | 公开(公告)日 | 2016-05-04 |
| 申请人 | 中车长江车辆有限公司; | 发明人 | 神圣; 刘凤伟; 王宝磊; 姜瑞金; 徐勇; 陈祖顺; 张良威; 肖光毅; 罗辉; 刘爱文; 易军恩; 黎巧能; 江荷燕; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于侧架 定位 检测的防 脱轨 转向架 及其脱轨检测方法，防脱轨转向架包括 轴箱 定位装置、侧架组成、摇枕组成、 基础 制动 装置、轮轴组成和安装于侧架组成端部的脱轨检测装置，另外本发明还提供其脱轨检测方法；本发明通过在转向架上增加脱轨检测装置，实现 铁 道车辆脱轨前的预警功能，解决了铁道车辆无法预测脱轨的问题，为确保铁路运输安全，减少货车脱轨事故提供了保障。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于侧架定位检测的防脱轨转向架，包括轴箱定位装置(1)、侧架组成(2)、摇枕组成(3)、基础制动装置(4)和轮轴组成(5)，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 基于侧架定位检测的防脱轨转向架及其脱轨检测方法技术领域背景技术[0002] 列车脱轨是铁道车辆运行中的重大行车事故。脱轨事故的发生，将造成车辆、货物、交通设备和通讯设备的损坏，严重时还将伤及生命，因此受到世界各国的高度重视。自1997年我国铁路提速以后，货物列车脱轨有上升趋势；近l0年来，脱轨事故在我国铁路行车重大、大事故中的比率高达70％左右。为确保铁路运输安全，找出防范的对策，减少货车脱轨事故是一项重要而紧迫的任务。 [0003] 引起脱轨事故的原因比较复杂，即有人为因素、设备因素，还有自然灾害等。脱轨事故在改善列车运行性能、加强职工素质和安全教育后可以大大减少，但不可能完全杜绝，因为无法抗拒的自然灾害是引起脱轨的主要原因之一。 [0004] 脱轨虽不可避免，但是可以在车辆上增加脱轨检测装置达到脱轨前预警和脱轨后制动减损的效果。目前，脱轨制动技术比较成熟，南车公司研制的脱轨自动制动装置已经广泛应用于70t级以上货车，效果显著；相对的，能够实现预警功能的脱轨检测技术还没有可靠产品投入运用。当前铁路总公司已经开始组织快运货车的研制工作，晋中南重载运煤专线也将投入运用，铁路货车的快运重载需求越来越紧迫，而实现这些目标的关键技术之一就是防止车辆脱轨。然而当前针对脱轨问题主要发展的是脱轨制动技术，具有脱轨预警功能的产品还处于试验阶段，因技术难度大，未见规模化成功案例，尚处于市场空白期，其潜力和价值十分巨大。因此研制防脱轨转向架是具有重大意义的研究课题。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种基于侧架定位检测的防脱轨转向架及其脱轨检测方法，实现铁道车辆脱轨前的预警功能，解决铁道车辆无法预测脱轨的问题，为确保铁路运输安全，减少货车脱轨事故提供了可能。 [0007] 它还包括安装于侧架组成端部的脱轨检测装置，所述脱轨检测装置包括两对支承座、两根横梁和两对激光位移计与处理器系统； [0009] 所述支承座经铸造模具一体成型，由安装基面、筋板和连接板组合而成；所述安装基面一端和筋板一端连接处形成折角，所述连接板为类似三角板形状，其一边与安装基面连接，其另一边与筋板连接，所述安装基面开设有安装孔；所述筋板另一端末尾设有安装铰接孔； [0010] 所述支承座的安装基面固定安装于所述侧架的安装基座上，所述横梁位于两个侧架同向端端部的两个支承座之间，且所述横梁的两端分别与两个支承座的安装铰接孔铰接； [0013] 优选地，所述激光位移计与处理器系统的处理器为单片机。 [0014] 进一步地，所述安装基座开设通孔的数量为四个，且各通孔呈矩阵分布；所述安装基面开设安装孔的数量与所述通孔一一对应。 [0015] 另外，本发明还提供一种上述基于侧架定位检测的防脱轨转向架的脱轨检测方法，其特殊之处在于：包括以下步骤： [0016] 1)激光位移计与处理器系统开机，通过激光位移计采集激光位移计本身距离钢轨上表面的垂向距离数据，第m次采集的数据记为Hm，通过处理器计算数据的平均值作为本次测量的基准点，记为H0； [0017] 2)Hm与H0求差，即得到车轮相对于钢轨的抬升量为hm＝Hm-H0，用于执行判断； [0018] 3)如果第m次数值hm值大于所设定的安全值，处理器记录本次数据hm，标记为1次； [0019] 4)如果第m+1次数值hm+1大于第m次数值hm，处理器记录本次数据hm+1，标记为2次； [0020] 5)如果第m+2次数值hm+2大于第m+1次数值hm+1，标记为3次； [0022] 7)如果没有连续满足上述步骤3)、步骤4)和步骤5)，则继续采样判断，不报警。 [0023] 在上述技术方案中，通过安全值与hm，hm与hm+1，hm+1与hm+2的三次连续比较，大大降低了因为线路损坏、轨缝和道岔等线路损伤造成的误报。 [0024] 激光位移计与处理器系统在使用中主要起到两个作用：一是监控转向架的运行状态；二是在车辆发生脱轨危险之前发送报警信息。 [0026] 图1为一种基于侧架定位检测的防脱轨转向架的结构示意图； [0027] 图2为图1中脱轨检测装置的结构示意图； [0028] 图3为图1中侧架的结构示意图； [0029] 图4为图1中支承座的立体结构示意图； [0030] 图5为图4中支承座的主视结构示意图； [0031] 图6为一种基于侧架定位检测的防脱轨转向架的脱轨检测方法流程示意图； [0032] 图7为轮轨正常接触状态示意图； [0033] 图8为轮缘贴靠状态示意图； [0034] 图9为持续爬轨状态示意图； [0035] 图10为脱轨状态示意图。 [0036] 图中，轴箱定位装置1、侧架组成2、侧架2a、安装基座2b、工艺方孔2c、通孔2d、摇枕组成3、基础制动装置4、轮轴组成5、车轮5a、脱轨检测装置6、支承座7、安装基面7a、筋板7b、连接板7c、安装铰接孔7d、安装孔7e、横梁8、激光位移计与处理器系统9、钢轨10。 具体实施方式[0037] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述： [0038] 如图1所示的一种基于侧架定位检测的防脱轨转向架，包括轴箱定位装置1、侧架组成2、摇枕组成3、基础制动装置4和轮轴组成5； [0039] 如图2所示，它还包括安装于侧架组成2端部的脱轨检测装置6，所述脱轨检测装置6包括两对支承座7、两根横梁8和两对激光位移计与处理器系统9； [0040] 如图3所示，所述侧架组成2包括平行布置的两个侧架2a，所述侧架2a两端端部位置均一体铸造成型有安装基座2b，所述安装基座2b开设有四个通孔2d，且各通孔2d呈矩阵分布，所述安装基座2b上方还开设有工艺方孔2c； [0041] 如图4、图5所示，所述支承座7经铸造模具一体成型，由安装基面7a、筋板7b和连接板7c组合而成；所述安装基面7a一端和筋板7b一端连接处形成折角；所述连接板7c为类似三角板形状，其一边与安装基面7a连接，其另一边与筋板7b连接，所述安装基面7a开设有安装孔7e，所述安装基面7a开设安装孔7e的数量与所述通孔2d一一对应；所述筋板7b另一端末尾设有安装铰接孔7d； [0042] 所述支承座7的安装基面7a通过铆钉或螺栓固定安装于所述侧架2a的安装基座2b上，所述横梁8位于两个侧架2a同向端端部的两个支承座7之间，且所述横梁8的两端分别与两个支承座7的安装铰接孔7d铰接； [0043] 所述激光位移计与处理器系统9对称安装在横梁8的两端内侧，且所述激光位移计与处理器系统9位于铁路钢轨10正上方，从而用于测量车轮相对于铁路钢轨的抬升量，并根据抬升量进行数据处理和判断； [0044] 所述激光位移计与处理器系统9的处理器为单片机。 [0045] 本实施例公开的基于侧架定位检测的防脱轨转向架的脱轨检测方法，如图6所示，包括以下步骤： [0046] 1)激光位移计与处理器系统9开机，通过激光位移计采集激光位移计本身距离钢轨10上表面的垂向距离数据，第m次采集的数据记为Hm；本实施例选择t＞5s后，通过处理器计算数据的平均值作为本次测量的基准点，记为H0； [0047] 2)Hm与H0求差，即得到车轮5a相对于钢轨10的抬升量为hm＝Hm-H0，用于执行判断； [0048] 3)如果第m次数值hm值大于所设定的安全值，本实施例设定安全值为12mm，处理器记录本次数据hm，标记为1次； [0049] 4)如果第m+1次数值hm+1大于第m次数值hm，处理器记录本次数据hm+1，标记为2次； [0050] 5)如果第m+2次数值hm+2大于第m+1次数值hm+1，标记为3次； [0051] 6)如果连续满足上述步骤3)、步骤4)和步骤5)，则处理器发送报警信号，直至hm值小于所设定的安全值； [0052] 7)如果没有连续满足上述步骤3、步骤4和步骤5，则继续采样判断，不报警。 [0053] 结合车轮5a爬轨脱轨过程，其脱轨检测具体描述如下： [0054] 一、正常状态 [0055] 如图7所示，铁道车辆在轨道上正常运行时，车轮5a以钢轨10中心线为中心做小幅蛇形运动，车轮5a轮缘没有贴靠到钢轨10上，车轮5a相对于钢轨10的抬升量hm为零； [0056] 二、轮缘贴靠状态 [0057] 如图8所示，如果在某种特定条件下，车轮5a给钢轨10的横向力很大，而车轮5a给钢轨10的垂向力很小，以至车轮5a在滚动过程中新的接触点逐渐移向轮缘顶部，车轮5a逐渐升高，车轮5a相对于钢轨10的抬升量hm值逐渐增大，当hm值大于安全值，处理器记录本次数据hm，标记为1次； [0058] 三、持续爬轨状态 [0059] 如图9所示，如果轮缘上接触点的位置到达轮缘圆弧面上的拐点，即轮缘根部与中部圆弧连接处轮缘倾角最大的一点时，就到达爬轨的临界点。如果在到达临界点以前横向力减小或垂向力增大，则轮对仍可能向下滑动，恢复到原来稳定位置。当接触点超过临界点以后，如果横向力、垂向力的变化不大，车轮5a有可能逐渐爬上钢轨10而脱轨。 [0060] 此过程中，车轮5a相对于钢轨10的抬升量hm值继续增大，hm+1大于hm，标记为2次，hm+2大于hm+1，标记为3次，然后发送报警信号； [0061] 四、脱轨状态 [0062] 如图10所示，如果车轮5a继续爬轨，就会爬上钢轨10直到轮缘顶部达到钢轨10顶面而脱轨。 |
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