一种轨道车辆变轨状态检测系统、车辆及方法与流程

1.本发明涉及轨道车辆状态技术领域，尤其涉及一种轨道车辆变轨状态检测系统、车辆及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.目前，世界各地的铁路运输一直保持着多种轨距的现状，主要包括了四大轨距，导致轨道车辆在跨地区运行时受到限制和阻碍；因此，变轨距轨道车辆应运而生。
4.锁紧装置位于车轮两侧(每一轮对上设有4套锁紧装置)，使用t形杆锁紧轴箱轴承外圈，轴箱轴承与车轮轴向相对固定。在通过地面装置时，地面解锁轨将t形杆抽离，使轴箱轴承解锁，在地面引导轨的作用下，轴箱轴承随车轮一起移动到新的位置，随后地面解锁轨将t形杆推送到锁紧位，轴箱轴承重新被锁定，变轨完成。左右轮同时变轨；车轮轴向移动过程中，轴箱承载，车轮自由。
5.轨距变换过程是在车辆以不大于设定的速度(比如15km/h)通过固定的轨距变换设施时自动完成的，变轨过程需要保证轨道车辆的运行安全。为保证轨道车辆在变轨过程中的执行和安全，现有技术为轨道车辆配备了多种技术用于实现变轨过程的动态监控，比如：通过变轨动态横向应力监测技术，可以在极短的时间内客观的判断出变轨是否卡滞；通过轮对内侧距在线智能监测技术，可实时反馈变轨动态，判断变轨的准确性。
6.但是，目前的这些监控技术均是对轨道车辆的变轨过程进行监测，并未针对变轨动作是否开始或结束以及变轨动作过程中是否存在故障等问题进行监测，不能有效保障轨道车辆的安全运行。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提出了一种轨道车辆变轨状态检测系统、车辆及方法，通过对轨道车辆变轨锁紧装置的状态进行实时监测，能够准确判断变轨动作是否开始、变轨是否成功、以及变轨后是否存在隐患等，保证车辆变轨全过程的安全可靠。
8.根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种轨道车辆变轨状态检测系统，包括：
9.变轨传感器，设置在轨道车辆的轴箱上，每一个变轨锁紧件对应设置至少一个变轨传感器，每一个变轨传感器用于检测与其对应的变轨锁紧件的位置状态；
10.主控单元，与每一个车轴上的变轨传感器连接，每一个车轴对应设置一个主控单元；所述主控单元用于获取与其连接的每一个变轨传感器检测到的变轨锁紧件的位置状态，判断其对应车轴上的车轮的变轨状态，并将变轨状态传送给车载主机；
11.车载主机，与每一个主控单元连接，用于接收每一个主控单元上传的信息，并根据所述信息对轨道车辆进行控制。
12.作为进一步地方案，非变轨模式时，当变轨传感器检测到变轨锁紧件的位置发生
变化时，主控单元判断发生误动作，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。
13.作为进一步地方案，变轨模式时，当变轨传感器检测到某一车轴上的所有变轨锁紧件同时抬起，判定为变轨开始；变轨成功后，该车轴上所有变轨锁紧件同时锁紧时，判定为该车轴变轨结束。
14.作为进一步地方案，若该车轴上的所有变轨锁紧件未同时抬起，或者任意变轨锁紧件未抬起，则判定为变轨不成功，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。
15.作为进一步地方案，变轨成功后，若该车轴上的任意变轨锁紧件未锁紧，则判定变轨后存在隐患，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。
16.作为进一步地方案，所述变轨传感器能够检测变轨锁紧件的位置变化，当变轨传感器检测到变轨锁紧件处于被抬起的第一位置时，向主控单元输出该变轨锁紧件抬起的信号；当变轨传感器检测到变轨锁紧件处于被锁紧的第二位置时，向主控单元输出该变轨锁紧件锁紧的信号；当变轨传感器检测到变轨锁紧件处于第一位置和第二位置之间的位置时，传感器不输出信号。
17.作为进一步地方案，所述变轨传感器为双通道变轨传感器，主控单元根据变轨传感器输出的数据信息判定取信通道。
18.作为进一步地方案，所述主控单元包括：主控芯片，与主控芯片连接的电源模块、存储模块、前端模拟ic接口以及ttl转rs485接口/以太网通讯接口；前端模拟ic接口与变轨传感器连接，用于将变轨传感器的模拟量信号转换成数字信号并传送至主控芯片进行判断；ttl转rs485接口/以太网通讯接口与车载主机连接，用于将主控芯片的判断信息传送至车载主机。
19.根据本发明实施例的第二个方面，提供了一种轨道车辆，包括上述的轨道车辆变轨状态检测系统。
20.根据本发明实施例的第三个方面，提供了一种轨道车辆变轨状态检测方法，包括：
21.通过变轨传感器检测同一车轴上每一个变轨锁紧件的位置状态，变轨模式时，当变轨传感器检测到某一车轴上的所有变轨锁紧件同时抬起，判定为变轨开始；若该车轴上的所有变轨锁紧件未同时抬起，或者任意变轨锁紧件未抬起，则判定为变轨不成功，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行；
22.变轨成功后，该车轴上所有变轨锁紧件同时锁紧时，判定为该车轴变轨结束；若该车轴上的任意变轨锁紧件未锁紧，则判定变轨后存在隐患，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.(1)本发明通过变轨传感器对每一个变轨锁紧销的抬起和锁紧状态进行检测，通过检测每一个车轴的变轨锁紧销是否同时抬起或锁紧，从而实现对轨道车辆变轨过程的实时监测，能够准确判断轨道车辆变轨过程中的状态和故障信息，实现轨道车辆的安全稳定运行。
25.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.图1为本发明实施例中变轨传感器与轨道车辆车轴位置关系示意图；
27.图2为本发明实施例中轨道车辆变轨状态检测系统结构示意图。
具体实施方式
28.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.实施例一
32.在一个或多个实施方式中，公开了一种轨道车辆变轨状态检测系统，结合图1和图2，具体包括：
33.(1)变轨传感器，设置在轨道车辆每一个车轴的轴箱上，每一个车轴上的每一个变轨锁紧件对应设置至少一个变轨传感器，每一个变轨传感器用于检测与其对应的变轨锁紧件所处的位置状态。
34.本实施例中，变轨传感器为双通道冗余，主控单元会根据变轨传感器输出数据信息判定取信通道，确保当变轨传感器单个通道发生故障时，不影响正常工作使用。这样每个轴箱安装2支变轨传感器，每支变轨传感器对应检测一个变轨锁紧销的位置状态；每一个车轴的左右两侧轮对共安装4支变轨传感器，每节车厢4个车轴共安装16支变轨传感器。
35.当然，也可以每一个变轨锁紧销位置对应两个变轨传感器，两个变轨传感器互为冗余，当其中一个变轨传感器故障时，启用另一个变轨传感器，保证不影响正常工作使用。
36.变轨传感器可以选用诸如光电传感器等的位置监测传感器，用于检测变轨锁紧销所处的位置状态；本实施例中，变轨锁紧销对应三种位置状态：被抬起的第一位置，被锁紧的第二位置，以及处于第一位置和第二位置之间的中间位置。
37.将变轨传感器的输出信号与变轨锁紧销的位置进行对应标定，即当变轨锁紧件处于被抬起的第一位置时，向主控单元输出该变轨锁紧件抬起的信号；当变轨传感器检测到变轨锁紧件处于被锁紧的第二位置时，向主控单元输出该变轨锁紧件锁紧的信号；当变轨传感器检测到变轨锁紧件处于第一位置和第二位置之间的位置时，传感器不输出信号。
38.(2)主控单元，与每一个车轴上的变轨传感器连接，每一个车轴对应设置一个主控单元；主控单元用于获取与其连接的每一个变轨传感器检测到的变轨锁紧件的位置状态，判断其对应车轴上的车轮的变轨状态，并将变轨状态传送给车载主机；
39.本实施例中，当轨道车辆处于非变轨模式时，当变轨传感器检测到变轨锁紧件的位置发生变化时，主控单元判断变轨锁紧销发生误动作，向车载主机发出告警信号，以触发
车载主机控制车辆停止运行，以免造成安全风险。
40.当轨道车辆处于变轨模式时，每一个车轴到达地面变轨装置位置时都会进行变轨；通过变轨传感器检测同一车轴上每一个变轨锁紧件的位置状态，可以监测整个变轨过程。比如：当变轨传感器检测到某一车轴上的所有变轨锁紧件同时抬起，判定为变轨开始；若该车轴上的所有变轨锁紧件未同时抬起(即任意两个变轨锁紧销的抬起时间差大于设定的阈值)，或者任意变轨锁紧件未抬起，则判定为变轨不成功，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。
41.变轨成功后，该车轴上所有变轨锁紧件同时锁紧时，则判定为该车轴变轨结束；若该车轴上的任意变轨锁紧件未锁紧，则判定变轨后存在隐患，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。
42.本实施例中，结合图2，主控单元包括：主控芯片，与主控芯片连接的电源模块、存储模块、前端模拟ic接口以及ttl转rs485接口/以太网通讯接口；其中，电源模块用于供电，存储模块用于存储数据；前端模拟ic接口通过线缆与变轨传感器连接，用于将变轨传感器的模拟量信号转换成数字信号并传送至主控芯片进行判断；ttl转rs485接口/以太网通讯接口与车载主机连接，用于将主控芯片的判断信息传送至车载主机。
43.(3)车载主机，与每一个主控单元连接，用于接收每一个主控单元上传的信息，并根据所述信息对轨道车辆进行控制。
44.本实施例中，车载主机用于对轨道车辆的运行进行控制，通过接收每一个监控单元上传的信息，如果每一个车轴对应的变轨锁紧销的位置状态都是变轨过程中的正确状态，则表明变轨成功，控制车辆继续前行；如果任一变轨锁紧销的状态发生异常，说明变轨过程出现了问题，控制车辆通知运行，并进行查验确定问题来源，以保证轨道车辆的安全运行。
45.实施例二
46.在一个或多个实施方式中，公开了一种轨道车辆，具体包括：实施例一中所述的轨道车辆变轨状态检测系统。
47.实施例三
48.在一个或多个实施方式中，公开了一种轨道车辆变轨状态检测方法，具体包括：
49.通过变轨传感器检测同一车轴上每一个变轨锁紧件的位置状态，变轨模式时，当变轨传感器检测到某一车轴上的所有变轨锁紧件同时抬起，判定为变轨开始；若该车轴上的所有变轨锁紧件未同时抬起，或者任意变轨锁紧件未抬起，则判定为变轨不成功，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行；
50.变轨成功后，该车轴上所有变轨锁紧件同时锁紧时，判定为该车轴变轨结束；若该车轴上的任意变轨锁紧件未锁紧，则判定变轨后存在隐患，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。
51.上述过程的具体实现方式已经在实施例一中进行了说明，此处不再详述。
52.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种轨道车辆变轨状态检测系统，其特征在于，包括：变轨传感器，设置在轨道车辆的轴箱上，每一个变轨锁紧件对应设置至少一个变轨传感器，每一个变轨传感器用于检测与其对应的变轨锁紧件的位置状态；主控单元，与每一个车轴上的变轨传感器连接，每一个车轴对应设置一个主控单元；所述主控单元用于获取与其连接的每一个变轨传感器检测到的变轨锁紧件的位置状态，判断其对应车轴上的车轮的变轨状态，并将变轨状态传送给车载主机；车载主机，与每一个主控单元连接，用于接收每一个主控单元上传的信息，并根据所述信息对轨道车辆进行控制。2.如权利要求1所述的一种轨道车辆变轨状态检测系统，其特征在于，非变轨模式时，当变轨传感器检测到变轨锁紧件的位置发生变化时，主控单元判断发生误动作，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。3.如权利要求1所述的一种轨道车辆变轨状态检测系统，其特征在于，变轨模式时，当变轨传感器检测到某一车轴上的所有变轨锁紧件同时抬起，判定为变轨开始；变轨成功后，该车轴上所有变轨锁紧件同时锁紧时，判定为该车轴变轨结束。4.如权利要求3所述的一种轨道车辆变轨状态检测系统，其特征在于，若该车轴上的所有变轨锁紧件未同时抬起，或者任意变轨锁紧件未抬起，则判定为变轨不成功，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。5.如权利要求3所述的一种轨道车辆变轨状态检测系统，其特征在于，变轨成功后，若该车轴上的任意变轨锁紧件未锁紧，则判定变轨后存在隐患，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。6.如权利要求1所述的一种轨道车辆变轨状态检测系统，其特征在于，所述变轨传感器能够检测变轨锁紧件的位置变化，当变轨传感器检测到变轨锁紧件处于被抬起的第一位置时，向主控单元输出该变轨锁紧件抬起的信号；当变轨传感器检测到变轨锁紧件处于被锁紧的第二位置时，向主控单元输出该变轨锁紧件锁紧的信号；当变轨传感器检测到变轨锁紧件处于第一位置和第二位置之间的位置时，传感器不输出信号。7.如权利要求1所述的一种轨道车辆变轨状态检测系统，其特征在于，所述变轨传感器为双通道变轨传感器，主控单元根据变轨传感器输出的数据信息判定取信通道。8.如权利要求1-7任一项所述的一种轨道车辆变轨状态检测系统，其特征在于，所述主控单元包括：主控芯片，与主控芯片连接的电源模块、存储模块、前端模拟ic接口以及ttl转rs485接口/以太网通讯接口；前端模拟ic接口与变轨传感器连接，用于将变轨传感器的模拟量信号转换成数字信号并传送至主控芯片进行判断；ttl转rs485接口/以太网通讯接口与车载主机连接，用于将主控芯片的判断信息传送至车载主机。9.一种轨道车辆，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的轨道车辆变轨状态检测系统。10.一种轨道车辆变轨状态检测方法，其特征在于，包括：通过变轨传感器检测同一车轴上每一个变轨锁紧件的位置状态，变轨模式时，当变轨传感器检测到某一车轴上的所有变轨锁紧件同时抬起，判定为变轨开始；若该车轴上的所有变轨锁紧件未同时抬起，或者任意变轨锁紧件未抬起，则判定为变轨不成功，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行；
变轨成功后，该车轴上所有变轨锁紧件同时锁紧时，判定为该车轴变轨结束；若该车轴上的任意变轨锁紧件未锁紧，则判定变轨后存在隐患，向车载主机发出告警信号，以触发车载主机控制车辆停止运行。

技术总结
本发明公开了一种轨道车辆变轨状态检测系统及方法，包括：变轨传感器，设置在轨道车辆的轴箱上，每一个变轨锁紧件对应设置至少一个变轨传感器，每一个变轨传感器用于检测与其对应的变轨锁紧件的位置状态；主控单元，与每一个车轴上的变轨传感器连接，每一个车轴对应设置一个主控单元；主控单元用于获取与其连接的每一个变轨传感器检测到的变轨锁紧件的位置状态，判断其对应车轴上的车轮的变轨状态，并将变轨状态传送给车载主机；车载主机，与每一个主控单元连接，用于接收每一个主控单元上传的信息，并根据信息对轨道车辆进行控制。本发明能够准确判断轨道车辆变轨过程中的状态和故障信息，实现轨道车辆的安全稳定运行。实现轨道车辆的安全稳定运行。实现轨道车辆的安全稳定运行。


技术研发人员：刘泰 朱慧龙 王翔 杨慕晨 张晓宁
受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/3/14