CN110450820B - 一种基于一系垂向减振器压力的脱轨检测方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于一系垂向减振器压力的脱轨检测方法及***，其中基于一系垂向减振器压力的脱轨检测方法包括步骤：A.安装在一系垂向减振器上的压力传感器监测压力；B.判断压力传感器监测到的压力值大小，若压力值在设定的区间内波动，则跳转至步骤C1；若压力值出现零值并在出现零值之后的t时间内超过设定阈值，则跳转至步骤C2；C1.输出检测结果为未脱轨；C2.输出检测结果为脱轨；所述步骤C1和步骤C2中，输出检测结果输送至列车控制***。本发明安全有效，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及脱轨检测技术领域，特别涉及一种基于一系垂向减振器压力的脱轨检测方法及***。
背景技术
随着我国城市化的不断深化，城市轨道交通行业也在不断发展进步。应运而生的一个热点便是城轨列车无人驾驶。出于对乘客生命全方位的保护，无人驾驶列车必须配备脱轨检测方法，而脱轨检测技术目前是面临的一个重点、难点。
在国内，脱轨检测方法刚刚起步，市面上陆续出现了多家脱轨检测厂商，方案大同小异。主要分为两种，一是非接触式方案：电涡流检测轨道存在的方案，另一种是接触式方案：基于转向架砸轨后监测形变的方案。两种方案，各有优势，但也都存在自己的局限性。
为了给脱轨检测领域注入新鲜血液，给业主提供多样化的选择，探索新的脱轨检测实现方式，推动脱轨检测领域的技术不断向前发展具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于，为了探索一种全新的轨道车辆用脱轨检测方式，提供一种基于一系垂向减振器压力的脱轨检测方法及***。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于一系垂向减振器压力的脱轨检测方法，其特点是包括以下步骤：
步骤A.安装在一系垂向减振器上的压力传感器监测压力；
步骤B.判断压力传感器监测到的压力值大小，若压力值在设定的区间内波动，则跳转至步骤C1；若压力值出现零值并在出现零值之后的t时间内超过设定阈值，则跳转至步骤C2；
步骤C1.输出检测结果为未脱轨；
步骤C2.输出检测结果为脱轨。
作为一种优选方式，所述步骤C1和步骤C2中，输出检测结果输送至列车控制***。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种基于一系垂向减振器压力的脱轨检测***，其特点是包括：
安装在一系垂向减振器上的压力传感器：用于监测一系垂向减振器受到的压力；
判断单元：用于判断压力传感器监测到的压力值大小；
输出单元：用于当压力值在设定的区间内波动时，输出检测结果为未脱轨；当压力值出现零值并在出现零值之后的t时间内超过设定阈值时，输出检测结果为脱轨。
作为一种优选方式，所述输出单元与列车控制***电连接，输出单元将输出检测结果输送至列车控制***。
本发明通过安装在一系垂向减振器中的压力传感器对脱轨信号进行识别。当车辆正常运行时，一系垂向减振器压力会在一个相对较为稳定的区间内进行波动；当脱轨发生时，转向架掉下钢轨砸向地面，一系垂向减振器会有一个短时间的零负载状态，随后车轮砸向地面由于车辆重力和自由落体形成的初速度，一系垂向减振器会受到较大的异常冲击，压力飙升。通过监测一系垂向减振器压力的变化规律对脱轨信号进行识别，并触发脱轨报警信号。本发明安全有效，使用方便。
附图说明
图1为转向架与一系垂向减振器位置关系图。
图2为本发明中压力传感器安装位置示意图。
图3为一系垂向减振器额定特性曲线图。
图4为一系垂向减振器正常运行时减振力曲线图。
图5为正常运行到脱轨时一系垂向减振器减振力曲线图。
其中，1为转向架，2为一系垂向减振器，3为压力传感器，4为连接电缆。
具体实施方式
本发明中，通过监测一系垂向减振器2的压力检测转向架1及车辆是否发生脱轨。
如图1所示，一系垂向减振器2安装于车轮轴箱与转向架1构架之间，直接承受来自车轮带来的冲击振动。若车辆正常运行时，车轮受到的振动冲击主要来自与铁轨的关系，而轨道情况为已知条件，因此正常运行时一系垂向减振器2压力会在一个相对较为稳定的区间内进行波动。当车辆脱轨时，转向架1掉下钢轨砸向地面，一系垂向减振器2会有一个短时间的零负载状态，随后车轮砸向地面由于车辆重力和自由落体形成的初速度，一系垂向减振器2会受到较大的异常冲击而压力飙升。***通过监测该过程压力的变化规律对脱轨信号进行识别，并触发脱轨报警信号。
压力传感器3安装位置如图2所示。
表1为一系垂向减振器特性参数表。
表1一系垂向减振器特性参数表
根据一系垂向减振器2的特性参数绘制特性曲线如图3所示。可见，列车正常运行时一系垂向减振器2的工作速度V0区间为0.1m/s-0.2m/s，根据特性曲线知减振力F0会在0.35-1.05kN区间，并在此区间内随机波动，如图4所示。
由一系垂向减振器2的原理可知道减振力F是由内部液压缸内的油压提供，其与内部油压力P成正比：
F＝P*Δs
其中Δs为内部油缸活塞有效面积，为与一系垂向减振器2相关的常量。
因此一系垂向减振器2内部压力可参考减振力曲线。
当脱轨发生时，轮对从轨面脱落，此时轮对悬空，一系垂向减振器2失去负载，内部油压力呈现下降或趋于缓和的趋势；当轮对砸到地面时候，由于重力作用和自身的动能，砸到地面时将对一系垂向减振器2造成较大的异常冲击。一系垂向减振器2此时的工作速度将达到正常运行时的数倍之多：
V1＝nV0
根据不同的运动工况，n不同；现对车辆脱轨时初速度为零的工况进行分析，下落的过程中由于重力作用产生一定速度V1，轮子砸到地面的瞬间，转向架1构架由于惯性依旧保持V1速度运动，一系垂向减振器2的运动速度则为构架相对轮对的运动速度，此处约为V1。
由动量定律可知：
h为轨面到地面的距离，此处取60钢轨高176mm；得V1＝1.88m/s。
从一系垂向减振器特性曲线可知对应的减振力F1＝6.58kN，根据上述数据描绘脱轨时减振器减振力曲线如图5所示。
从以上分析可知，脱轨时一系垂向减振器2呈现出明显的特征。本发明便是通过对一系垂向减振器2的压力进行监测并识别出脱轨信号。
本发明基于一系垂向减振器压力的脱轨检测方法包括以下步骤：
步骤A.安装在一系垂向减振器2上的压力传感器3监测压力；
步骤B.判断压力传感器3监测到的压力值大小，若压力值在设定的区间内波动，则跳转至步骤C1；若压力值出现零值并在出现零值之后的t时间内超过设定阈值，则跳转至步骤C2；
步骤C1.输出检测结果为未脱轨；
步骤C2.输出检测结果为脱轨。
所述步骤C1和步骤C2中，输出检测结果输送至列车控制***。
本发明基于一系垂向减振器压力的脱轨检测***包括：
安装在一系垂向减振器2上的压力传感器3：用于监测一系垂向减振器2受到的压力；
判断单元：用于判断压力传感器3监测到的压力值大小；
输出单元：用于当压力值在设定的区间内波动时，输出检测结果为未脱轨；当压力值出现零值并在出现零值之后的t时间内超过设定阈值时，输出检测结果为脱轨。
所述输出单元与列车控制***电连接，输出单元将输出检测结果输送至列车控制***。列车控制***在附图中未示出，但并不影响本领域的技术人员对本发明的理解和实现。
综上，本发明具有以下特点：
(1)列车正常运行时，轮轨关系相对稳定，一系垂向减振器2负载也相对稳定，其压力在一个稳定的区间内相对平稳的波动，***保持正常检测。
(2)当列车脱轨时，转向架1掉下钢轨，一系垂向减振器2会有一个短时间的零负载状态。随后车轮砸向地面，由于车辆自由落体形成的初速度，一系垂向减振器2会受到较大的异常冲击，压力飙升。***通过监测该过程压力的变化规律对脱轨信号进行识别，并触发脱轨报警信号。报警信号通过连接电缆4发送至列车控制***，车辆将采取相关紧急措施，确保了行车安全。
(3)本发明可作为独立的脱轨检测***安装于无人驾驶车辆上，也可以与其他形式脱轨检测方法协同工作形成互补。
(4)通过对本发明采集的压力数据进行分析，亦可对一系垂向减振器2的状态进行诊断。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于一系垂向减振器压力的脱轨检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A.安装在一系垂向减振器(2)上的压力传感器(3)监测压力；
步骤B.判断压力传感器(3)监测到的压力值大小，若压力值在设定的区间内波动，则跳转至步骤C1；若压力值出现零值并在出现零值之后的t时间内超过设定阈值，则跳转至步骤C2；
步骤C1.输出检测结果为未脱轨；
步骤C2.输出检测结果为脱轨。
2.如权利要求1所述的基于一系垂向减振器压力的脱轨检测方法，其特征在于，所述步骤C1和步骤C2中，输出检测结果输送至列车控制***。
3.一种基于一系垂向减振器压力的脱轨检测***，其特征在于，包括：
安装在一系垂向减振器(2)上的压力传感器(3)：用于监测一系垂向减振器(2)受到的压力；
判断单元：用于判断压力传感器(3)监测到的压力值大小；
输出单元：用于当压力值在设定的区间内波动时，输出检测结果为未脱轨；当压力值出现零值并在出现零值之后的t时间内超过设定阈值时，输出检测结果为脱轨。
4.如权利要求3所述的基于一系垂向减振器压力的脱轨检测***，其特征在于，所述输出单元与列车控制***电连接，输出单元将输出检测结果输送至列车控制***。
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