CN114735046B - 一种列车轮径测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种列车轮径测量系统，包括数据处理器及安装在每个转向架轮对上的探测雷达组；每个探测雷达组包括探测雷达一和探测雷达二，安装在头车及尾车的探测雷达组被配置为：探测雷达一安装在转向架第一轮对，与其安装侧车轮轴心等高；探测雷达二安装在转向架第二轮对，与其安装侧车轮轴心等高，用于测量车轮轴心对轮轨的距离，并传递至数据处理器；探测雷达一和探测雷达二呈对角设置；数据处理器根据头车探测雷达组测量的距离数据，计算头车转向架轮径，根据尾车探测雷达组测量的距离数据，计算尾车转向架轮径。本发明增加了对地探测雷达，安装于每个转向架对角线的车轮处，综合取得轮径平均值，可更获得更准确的轮径数据。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，涉及一种列车轮径测量系统。
背景技术
列车轮径测量可用于轮径的辅助检修，以及车辆运行速度的计算，其中，列车牵引系统、制动系统、网络系统和信号车载系统均需要使用车辆速度信号。
现有技术中，列车轮径和速度的计算采用速度传感器配合多普勒雷达传感器，测量精度低。
此外，现有技术中，列车信号控制系统和车辆控制系统采用独立的轮径和速度测量设备，成本和维护难度大。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题之一，提供一种测量精度高的列车轮径测量系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种列车轮径测量系统，包括数据处理器及安装在每个转向架轮对上的探测雷达组，每个转向架包括第一轮对和第二轮对；每个探测雷达组包括探测雷达一和探测雷达二，安装在头车及尾车的探测雷达组被配置为：
探测雷达一安装在转向架第一轮对，与其安装侧车轮轴心等高，用于测量车轮轴心对轮轨的距离，并传递至数据处理器；
探测雷达二安装在转向架第二轮对，与其安装侧车轮轴心等高，用于测量车轮轴心对轮轨的距离，并传递至列车集中控制系统；
探测雷达一和探测雷达二呈对角设置；
所述数据处理器根据头车探测雷达一和探测雷达二测量的距离数据，计算头车转向架轮径，根据尾车探测雷达一和探测雷达二测量的距离数据，计算尾车转向架轮径。
本发明一些实施例中，中间车每个转向架的每个轮对均安装一组探测雷达组，被配置为：
探测雷达一和探测雷达二安装在同一个轮对的两侧，每个探测雷达均与其安装侧的车轮轴心等高；
所述数据处理器被配置为：
对于中间车，基于探测雷达一测量的车轮轴心对轮轨的距离和探测雷达二测量的车轮轴心对轮轨的距离分别计算同一轮轴两个车轮的轮径；
设定第一比较阈值，对每一轮对的两个车轮的轮径计算值做差；
若两个轮径计算值的差小于第一比较阈值，则将两个轮径计算值的平均值作为该轮对车轮的轮径值；
若两个轮径计算值的差大于第一比较阈值，则报警。
本发明一些实施例中，所述数据处理器被配置为：将探测雷达一测得的距离值和探测雷达二测得的距离值的平均值，作为探测雷达组所在转向架的轮径值。
本发明一些实施例中，进一步包括安装在安装在头车和尾车转向架轮对上的速度传感器组，每个速度传感器组包括速度传感器一和速度传感器二；
速度传感器一安装在转向架第一轮对，用于测量第一轮轴的转动圈数；
速度传感器二安装在转向架第二轮对，用于测量第二轮轴的转动圈数；
速度传感器一和速度传感器二呈对角设置。
本发明一些实施例中，所述数据处理器基于速度传感器测量的轮轴的转动圈数，结合列车轮径值，计算列车运行速度。
本发明一些实施例中，进一步包括间隔设置的第一地面应答器和第二地面应答器；
所述数据处理器进一步基于第一地面应答器和第二地面应答器的间距、以及轮轴的转动圈数计算列车轮径值。
本发明一些实施例中，对各车轮，基于探测雷达组和速度传感器组计算的轮径值，与存储的车轮拟合曲线求取代价函数，求取代价函数的均值，若均值超过设定的均值范围，则判断车轮需要维护。
本发明一些实施例中，设定时间阈值，所述处理器进一步被配置为：
针对存储的时间阈值以外的轮径计算数据，判断其是否已超出当前预设轮径范围，若是，则警报，若否，则执行步骤S1；
针对存储的时间阈值以内的轮径计算数据，判断是与当前时刻该轮径的计算值得差是否超过设定的第二比较阈值，若是，则待机，若否，则执行步骤S1；
S1：计算处理器存储的该轮径各时段的轮径数据，取平均值作为该轮径的数据。
本发明一些实施例中，进一步包括：
多普勒雷达：安装在各车辆上，用于测量车轮的运行速度；
若采集多普勒雷达测量的车辆运行速度大于设定的速度比较阈值，所述处理器判断车轮出现打滑。
本发明一些实施例中，所述数据处理器进一步将计算获得的轮径信息、速度信息传递至列车集中控制系统，列车集中控制系统集成列车控制系统和列车信号系统。
本发明提供的一种列车轮径测量系统，其有益效果在于：
1、增加了对地探测雷达，安装于每个转向架对角线的车轮处，综合取得轮径平均值，可更获得更准确的轮径数据。
2、该系统可用于列车集中控制系统，即，列车信号系统和车辆控制系统，相对独立系统，减少了信号系统车载的速传和多普勒雷达设备的使用数量，通过设备的融合进一步减少了成本。
3、可结合速传数据计算轮径，具有轮径校验步骤，进一步提高轮径数据获取的转行。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为头车和尾车轮径测量系统安装示意图。
图2为应答器进行轮径校准原理图。
图3为探测雷达进行轮径探测示意图。
图4为系统初始化流程图。
图5为探测雷达进行轮径探测流程图。
图6为异常处理流程图。
图7为应答器轮径校验流程图。
图8为工作转待机状态流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“设置在”，“连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，不用于暗指相对重要性。
本发明提供一种列车轮径测量系统，系统主要有四个模块，分别对应四个状态，分别是初始化状态、待机状态、工作状态和异常处理状态。
参考图1，轮径计算系统包括数据处理器及安装在每个转向架轮对上的探测雷达组。现有技术中，每个车厢配置两个转向架，每个每个转向架包括间隔设置的第一轮对和第二轮对；每个探测雷达组包括探测雷达一和探测雷达二，本发明中，头车及尾车的探测雷达组的设置方式相同，所有中间车上探测雷达组的设置方式相同。
头车和尾车每个转向架安装一个探测雷达组，安装在头车及尾车的探测雷达组被配置为：
探测雷达一安装在转向架第一轮对，与其安装侧车轮轴心等高，用于测量车轮轴心对轮轨的距离，并传递至列车集中控制系统；
探测雷达二安装在转向架第二轮对，与其安装侧车轮轴心等高，用于测量车轮轴心对轮轨的距离，并传递至列处理器；
探测雷达一和探测雷达二呈对角设置，即如果探测雷达一安装在列车第一侧的车轮处，则探测雷达二安装在列车第二侧的车轮处。为了实现探测雷达与车轮轴心的等高安装，雷达探测器可安装在转向架轮轴与车轮的安装位置。
数据处理器根据头车探测雷达一和探测雷达二测量的距离数据，计算头车转向架轮径，根据尾车探测雷达一和探测雷达二测量的距离数据，计算尾车转向架轮径。探测雷达探测的为车轮轴与轨道之间的距离，这个距离即为车轮的半径。
通过将探测雷达安装在不同的边侧，可以解决由于不同测轨道问题带来的不同侧轮径磨损不均匀问题，以获得更准确的轮径测量数据。
中间车每个转向架安装两个探测雷达组，安装在头车及尾车的探测雷达组被配置为：
探测雷达一和探测雷达二安装在同一个轮对的两侧，每个探测雷达均与其安装侧的车轮轴心等高；
数据处理器被配置为：
对于中间车，基于探测雷达一测量的车轮轴心对轮轨的距离和探测雷达二测量的车轮轴心对轮轨的距离分别计算同一轮轴两个车轮的轮径；
设定第一比较阈值，对每一轮对的两个车轮的轮径计算值做差；
若两个轮径计算值的差小于第一比较阈值，则将两个轮径计算值的平均值作为该轮对车轮的轮径值；
若两个轮径计算值的差大于第一比较阈值，则报警。
具体的说，中间车的车轮雷达采用平行安装，且每对车轮均有探测设备。将同一对车轮的左右值比较，一定误差范围内则取平均值作为该轮对的轮径值。误差过大认为数据无效，会弹出报警，维护人员检查安装或者检查车轮是否出现问题。
更进一步的，本发明一些实施例中，数据处理器被配置为：将探测雷达一测得的距离值和探测雷达二测得的距离值的平均值，作为探测雷达组所在转向架的车轮的轮径值。
基于上述结构，增加探测雷达后，可实施测量各时刻每个转向架的车轮轮径数据，保存在数据存储器中。
本发明一些实施例中，进一步包括安装在安装在头车和尾车转向架轮对上的速度传感器组，每个速度传感器组包括速度传感器一和速度传感器二；
速度传感器一安装在转向架第一轮对，用于测量第一轮轴的转动圈数；
速度传感器二安装在转向架第二轮对，用于测量第二轮轴的转动圈数；
速度传感器一和速度传感器二呈对角设置。
速度传感器通过测量每个轴的脉冲数(车轮转动圈数)，结合运动距离，计算每个轴的轮径算的每个轮轴的速度信息，并将该轮轴的速度信息发送给牵引、制动、网络和信号车载系统使用。
本发明一些实施例中，数据处理器基于速度传感器测量的轮轴的转动圈数，结合列车轮径值和运行距离，计算列车运行速度。
本发明一些实施例中，进一步可以进行轮径的校验。校验装置包括间隔设置的第一地面应答器和第二地面应答器，二者之间的距离为已知，例如，本实施例中，为20米；
数据处理器进一步基于第一地面应答器和第二地面应答器的间距、以及轮轴的转动圈数计算列车轮径值。具体的说，当列车到达第一地面应答器时，时间被检测，其运行20米到达第二店面应答器时，时间被检测。可以测量列车在第一地面应答器和第二地面应答器之间的运行时间间隔，结合速度传感器测量的脉冲数，可计算获得列车的运行速度。
本发明一些实施例中，对各车轮，基于探测雷达组和速度传感器组计算的轮径值，与存储的车轮拟合曲线求取代价函数，求取代价函数的均值，若均值超过设定的均值范围，则判断车轮需要维护。
本发明一些实施例中，设定时间阈值，所述处理器进一步被配置为：
针对存储的时间阈值以外的轮径计算数据，判断其是否已超出当前预设轮径范围，若是，则警报，若否，则执行步骤S1；其中，预设的轮径范围与车型相关，钢轮默认范围770-840，若超过预设轮径范围，说明超车轮可能存在如过度磨损等故障，报警信息将传递给日志和地面；
针对存储的时间阈值以内的轮径计算数据，判断是与当前时刻该轮径的计算值得差是否超过设定的第二比较阈值，若是，则待机，若否，则执行步骤S1；
S1：计算处理器存储的该轮径各时段的轮径数据，取平均值作为该轮径的数据。
本发明一些实施例中，进一步包括：
多普勒雷达：安装在各车辆上，用于测量车轮的运行速度；
若采集多普勒雷达测量的车辆运行速度大于设定的速度比较阈值，所述处理器判断车轮出现打滑。
本发明一些实施例中，所述数据处理器进一步将计算获得的轮径信息、速度信息传递至列车集中控制系统，列车集中控制系统集成列车控制系统和列车信号系统。
系统工作流程如下。
初始化状态下系统正在启动，检查相应数据，检测是否有问题。待机状态系统已正常启动，持续检测是否收到开始进行轮径校准的触发条件，检测到触发条件则进入工作状态，未检测到则持续保持待机状态。异常处理状态为处理各种错误以及手动输入轮径值等异常状态，若异常清除掉则进入待机状态。工作状态下进行轮径、速度数据的采集及计算。
初始化模块首先获取数据，分别获取雷达测出的轮径值和系统存储的轮径值数据，并对数据有效性进行相应的检查，同时会对设备硬件检查，若发现错误则进入异常处理状态，初始化正常完成则进入待机状态。
工作模块在进入后首先检查列车当前状态包括速传方向，车速是否满足最小车速要求等条件，任意条件不满足则返回待机状态并向错误模块发送报警信息。分别读取第一和第二个轮径校准应答器后，使用处理后计算出的距离值和圈数，得出轮径值。
异常处理模块首先在初始化发生错误时进入，通过司机手动配置关键信息而后校验通过进入待机模式，异常处理模块也同时处理工作模块发送的报警信息，将这些信息进行显示和存储，方便维护。
在一些情况下，司机也可以手动输入轮径等参数值，提高了不同运营场景下系统的可用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种列车轮径测量系统，其特征在于，包括数据处理器及安装在每个转向架轮对上的探测雷达组，每个转向架包括第一轮对和第二轮对；每个探测雷达组包括探测雷达一和探测雷达二，安装在头车及尾车的探测雷达组被配置为：
探测雷达一安装在转向架第一轮对，与其安装侧车轮轴心等高，用于测量车轮轴心对轮轨的距离，并传递至列车集中控制系统；
探测雷达二安装在转向架第二轮对，与其安装侧车轮轴心等高，用于测量车轮轴心对轮轨的距离，并传递至数据处理器；
探测雷达一和探测雷达二呈对角设置；
所述数据处理器根据头车探测雷达一和探测雷达二测量的距离数据，计算头车转向架轮径，根据尾车探测雷达一和探测雷达二测量的距离数据，计算尾车转向架轮径；
进一步包括安装在安装在头车和尾车转向架轮对上的速度传感器组，每个速度传感器组包括速度传感器一和速度传感器二；
速度传感器一安装在转向架第一轮对，用于测量第一轮轴的转动圈数；
速度传感器二安装在转向架第二轮对，用于测量第二轮轴的转动圈数；
速度传感器一和速度传感器二呈对角设置；
所述数据处理器基于速度传感器测量的轮轴的转动圈数，结合列车轮径值，计算列车运行速度。
2.如权利要求1所述的列车轮径测量系统，其特征在于，中间车每个转向架的每个轮对均安装一组探测雷达组，被配置为：
探测雷达一和探测雷达二安装在同一个轮对的两侧，每个探测雷达均与其安装侧的车轮轴心等高；
所述数据处理器被配置为：
对于中间车，基于探测雷达一测量的车轮轴心对轮轨的距离和探测雷达二测量的车轮轴心对轮轨的距离分别计算同一轮轴两个车轮的轮径；
设定第一比较阈值，对每一轮对的两个车轮的轮径计算值做差；
若两个轮径计算值的差小于第一比较阈值，则将两个轮径计算值的平均值作为该轮对车轮的轮径值；
若两个轮径计算值的差大于第一比较阈值，则报警。
3.如权利要求1或2所述的列车轮径测量系统，其特征在于，所述数据处理器被配置为：将探测雷达一测得的距离值和探测雷达二测得的距离值的平均值，作为探测雷达组所在转向架的轮径值。
4.如权利要求1所述的列车轮径测量系统，其特征在于，进一步包括间隔设置的第一地面应答器和第二地面应答器；
所述数据处理器进一步基于第一地面应答器和第二地面应答器的间距、以及轮轴的转动圈数计算列车轮径值。
5.如权利要求1所述的列车轮径测量系统，其特征在于，对各车轮，基于探测雷达组和速度传感器组计算的轮径值，与存储的车轮拟合曲线求取代价函数，求取代价函数的均值，若均值超过设定的均值范围，则判断车轮需要维护。
6.如权利要求5所述的列车轮径测量系统，其特征在于，设定时间阈值，所述处理器进一步被配置为：
针对存储的时间阈值以外的轮径计算数据，判断其是否已超出当前预设轮径范围，若是，则警报，若否，则执行步骤S1；
针对存储的时间阈值以内的轮径计算数据，判断是与当前时刻该轮径的计算值得差是否超过设定的第二比较阈值，若是，则待机，若否，则执行步骤S1；
S1：计算处理器存储的该轮径各时段的轮径数据，取平均值作为该轮径的数据。
7.如权利要求1所述的列车轮径测量系统，其特征在于，进一步包括：
多普勒雷达：安装在各车辆上，用于测量车轮的运行速度；
若采集多普勒雷达测量的车辆运行速度大于设定的速度比较阈值，所述处理器判断车轮出现打滑。
8.如权利要求1所述的列车轮径测量系统，其特征在于，所述数据处理器进一步将计算获得的轮径信息、速度信息传递至列车集中控制系统，列车集中控制系统集成列车控制系统和列车信号系统。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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