一种铁路电动智能防溜紧固器的制作方法

1.本发明涉及铁路车辆防溜领域，尤指一种铁路电动智能防溜紧固器。


背景技术：

2.防溜紧固器的用途是拉紧车辆的人力制动机闸链，使闸瓦贴紧车轮踏面，从而防止线路上停留的车辆发生溜逸。防溜紧固器对于防止车辆溜逸造成的脱轨、挤道岔和撞车等安全事故起着至关重要的作用。
3.当前，紧固器的安置和撤除操作是通过人工使用摇把正反向转动紧固器螺杆，实现车辆人力制动机闸链的拉紧或松开。铁路行业标准规定，防溜过程中紧固器对人力制动机产生的轴线拉力应在一个区间内。作业人员通过经验判断传统紧固器的拉力是否达到标准，存在防溜失效的可能。智能紧固器可提示现场作业人员拉力是否达标，并提供拉力值远程监视功能，便于作业人员远程发现拉力异常并到现场进行解决。然而仍然存在紧固器人工安装和撤除费时费力的问题，且发现人力制动机闸链拉力异常后无法自动处理，作业人员步行至现场处理需要一定的时间，人工处理延时期内存在车辆溜逸的风险。
4.中国发明专利公开说明书cn109724737a、cn112776850a、cn112504528a、cn107621323a和实用新型专利公开说明书cn207850578u都公开了一种智能紧固器，实现了现场拉力达标提示和拉力值远程监视功能，但都未实现紧固器的电动安置和撤除，且都未实现拉力值的自动调整。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种铁路电动智能防溜紧固器，实现防溜紧固器的电动安置和撤除，节省人力，并能自动监视并调整拉力值处于规定区间内，使用安全方便。
6.一种铁路电动智能防溜紧固器，包括：挂钩、拉力传感器、推力轴承、丝杠、传感器盒盖、传感器盒体、螺母、拉紧钩、轴承、第一舵机、第二舵机、舵机盒体、套筒、第一主动齿轮、第二主动齿轮、从动齿轮、电池、舵机盒盖、电路板、透明的按钮开关、指示灯；
7.所述挂钩、拉力传感器、推力轴承和丝杠依次固定连接；
8.所述拉力传感器位于所述传感器盒体内，所述传感器盒盖与所述传感器盒体相连接；
9.所述螺母与所述丝杠相螺接，所述丝杠的右端固定连接有一从动齿轮；所述拉紧钩与所述螺母相铰接；
10.所述套筒的左端与所述传感器盒体的右端固定连接，所述套筒的右端与所述舵机盒体的左端固定连接，所述套筒套在所述推力轴承、丝杠和螺母外，所述套筒的前后壁分别开设有一长孔，所述拉紧钩从所述套筒的一个长孔穿出；
11.所述第一舵机、第二舵机、电池和电路板安装在所述舵机盒体内，所述舵机盒体通过所述轴承与所述丝杠固定连接，所述舵机盒盖安装在所述舵机盒体上；所述轴承和所述推力轴承同轴；所述按钮开关安装在所述舵机盒体的外壁上，所述指示灯安装于所述按钮
开关的后面；
12.所述第一舵机的输出轴上固定连接所述第一主动齿轮；所述第二舵机的输出轴上固定连接所述第二主动齿轮；所述第一主动齿轮和第二主动齿轮分别与所述从动齿轮相啮合，所述第一主动齿轮、第二主动齿轮和从动齿轮的中心轴线位于同一平面内并且相互平行；
13.所述电路板分别与所述按钮开关、指示灯、电池、第一舵机、第二舵机和拉力传感器连接；所述电路板包括蜂鸣器、通信扩展接口、电源管理模块、拉力采集模块、第一舵机控制模块、第二舵机控制模块和微处理器。
14.所述蜂鸣器与微处理器连接，用于发出声音提示紧固器工作状态和报警。
15.所述通信扩展接口与所述微处理器连接，用于外接无线通信模块，向地面监控中心发送工作状态和防溜异常报警信息，并接收地面监控中心的拉紧、松开控制命令。
16.所述电源管理模块分别与所述微处理器、第一舵机和第二舵机连接。
17.所述拉力采集模块分别与所述微处理器和拉力传感器连接。
18.所述第一舵机控制模块分别与所述微处理器和第一舵机连接；所述第二舵机控制模块分别与所述微处理器和第二舵机连接。
19.所述微处理器采用stm32l151rct6芯片或stm32f767igt6芯片。
20.所述微处理器分别与所述按钮开关和指示灯连接。
21.本发明的有益效果：
22.本发明铁路电动智能防溜紧固器由于采用上述技术方案，通过第一舵机和第二舵机带动丝杠转动以拉紧和松开人力制动机闸链，具有电动安置和撤除的功能，降低人工安置和撤除智能防溜紧固器的劳动强度，提高作业效率；当检测到拉力值超出规定范围时，可及时进行调整，解决拉力异常处理不及时的问题，降低铁路站场现场作业安全风险。
附图说明
23.图1为本发明铁路电动智能防溜紧固器分解结构示意图。
24.图2为本发明铁路电动智能防溜紧固器主视结构示意图。
25.图3为本发明铁路电动智能防溜紧固器右视结构示意图(未显示舵机盒盖)。
26.图4为本发明铁路电动智能防溜紧固器中的电路板示意图。
27.附图标记：1—挂钩；2—拉力传感器；3—传感器盒盖；4—传感器盒体；5—推力轴承；6—丝杠；7—拉紧钩；8—轴承；9—第一舵机；10—舵机盒体；11—第一主动齿轮；12—电池；13—舵机盒盖；14—螺母；15—第二舵机；16—套筒；17—第二主动齿轮；18—从动齿轮；19—电路板；20—按钮开关；21—指示灯；22—长孔；191—蜂鸣器；192—通信扩展接口；193—电源管理模块；194—拉力采集模块；195—第一舵机控制模块；196—第二舵机控制模块；197—微处理器。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
29.如图1、图2、图3和图4所示，本发明铁路电动智能防溜紧固器，包括：挂钩1、拉力传
感器2、推力轴承5、丝杠6、传感器盒盖3、传感器盒体4、螺母14、拉紧钩7、轴承8、第一舵机9、第二舵机15、舵机盒体10、套筒16、第一主动齿轮11、第二主动齿轮17、从动齿轮18、电池12、舵机盒盖13、电路板19、透明的按钮开关20、指示灯21；
30.所述挂钩1、拉力传感器2、推力轴承5和丝杠6依次固定连接；所述挂钩1用于挂住人力制动机闸链；
31.所述拉力传感器2位于所述传感器盒体4内，所述传感器盒盖3与所述传感器盒体4相连接；所述拉力传感器2用于实时测量人力制动机紧固器的轴线拉力值。
32.所述螺母14与所述丝杠6相螺接，所述丝杠6的右端固定连接有一从动齿轮18；所述拉紧钩7与所述螺母14相铰接，所述拉紧钩7用于钩住车辆制动杆承托架等位置，使所述拉紧钩7相对车辆的位置不变；当所述丝杠6转动时，所述螺母14与所述丝杠6之间发生轴向移动，带动整个机构的收紧和松开。
33.所述套筒16的左端与所述传感器盒体4的右端固定连接，所述套筒16的右端与所述舵机盒体10的左端固定连接，所述套筒16套在所述推力轴承5、丝杠6和螺母14外，所述套筒16的前后壁分别开设有一长孔，所述拉紧钩7从所述套筒的一个长孔22穿出，所述套同16与拉紧钩7配合限制整个机构的无效旋转；
34.所述第一舵机9、第二舵机15、电池12和电路板19安装在所述舵机盒体10内，所述舵机盒体10通过所述轴承与所述丝杠6固定连接，所述舵机盒盖13安装在所述舵机盒体10上；所述轴承8和所述推力轴承5同轴；所述按钮开关20安装在所述舵机盒体10的外壁上，所述指示灯21安装于所述按钮开关20的后面；指示灯21用于显示紧固器的工作状态和报警信号；
35.所述第一舵机9的输出轴上固定连接所述第一主动齿轮11；所述第二舵机15的输出轴上固定连接所述第二主动齿轮17；所述第一主动齿轮11和第二主动齿轮17分别与所述从动齿轮18相啮合，所述第一主动齿轮11、第二主动齿轮17和从动齿轮18的中心轴线位于同一平面内并且相互平行；所述第一舵机9和第二舵机15通过第一主动齿轮11和第二主动齿轮17带动从动齿轮18及丝杠6转动，并可保证从动齿轮两侧受力均衡。
36.所述电路板19分别与所述按钮开关20、指示灯21、电池12、第一舵机9、第二舵机15和拉力传感器2连接；所述电路板19包括蜂鸣器191、通信扩展接口192、电源管理模块193、拉力采集模块194、第一舵机控制模块195、第二舵机控制模块196和微处理器197。第一舵机9和第二舵机15分别接收第一舵机控制模块195和第二舵机控制模块196的控制信号并控制第一舵机9的输出轴和第二舵机15的输出轴同时顺时针或逆时针旋转。第一舵机9和第二舵机15选用src-t200型号的大扭矩数字舵机，供电电压为12-24v，第一舵机9和第二舵机15分别最大可提供相当于200kg
·
cm的扭矩。所述按钮开关20用于向微处理器197发送长按信号，按钮开关20是透明的用于透过指示灯21的光线。
37.所述蜂鸣器191与微处理器197连接，用于发出声音提示紧固器工作状态和报警。
38.所述通信扩展接口192与所述微处理器197连接，用于外接无线通信模块，向地面监控中心发送工作状态和防溜异常报警信息，并接收地面监控中心的拉紧、松开控制命令。防溜异常报警信息是指防溜过程中拉力值超出规定区间。
39.所述电源管理模块193分别与所述微处理器197、第一舵机9和第二舵机15连接，为微处理器197、第一舵机9和第二舵机15供电。
40.所述拉力采集模块194分别与所述微处理器197和拉力传感器2连接。拉力采集模块194用于采集拉力传感器2的拉力值并传输给微处理器197。微处理器197采集拉力传感器2的拉力值，防溜状态下当拉力值超出规定区间后，自动通过第一舵机控制模块195和第二舵机控制模块196控制第一舵机9和第二舵机15同时顺时针、逆时针持续旋转，以使拉力值处于规定区间。
41.所述第一舵机控制模块195分别与所述微处理器197和第一舵机9连接，用于向第一舵机9发出顺时针持续旋转、停止旋转、逆时针持续旋转的命令信号，可为pwm脉冲信号；所述第二舵机控制模块196分别与所述微处理器197和第二舵机15连接，用于向第二舵机15发出顺时针持续旋转、停止旋转、逆时针持续旋转的命令信号，可为pwm脉冲信号。
42.所述微处理器197采用stm32l151rct6芯片或stm32f767igt6芯片。
43.所述微处理器197分别与所述按钮开关20和指示灯21连接，微处理器197接收铵钮开关20的信号，控制电源管理模块193向第一舵机9、第二舵机15和微处理器197供电。
44.本发明的技术原理：
45.一、紧固器处于关机状态时，长按按钮开关进行开机操作，紧固器进入开机状态。微处理器通过第一舵机控制模块和第二舵机控制模块控制第一舵机和第二舵机同时顺时针持续旋转，使得拉紧钩向着挂钩方向移动，从而拉紧人力制动机闸链。
46.二、拉紧过程中，微处理器控制指示灯黄色闪烁，并控制蜂鸣器持续发出“滴、滴”的响声。同时，微处理器以200ms为周期定时采集拉力传感器的拉力值，当判断拉力值大于规定区间下限10kn时，立即通过第一舵机控制模块和第二舵机控制模块向第一舵机和第二舵机发出停止转动命令。微处理器控制蜂鸣器“滴”的长响一声，紧固器进入防溜状态。
47.三、紧固器处于防溜状态时，微处理器控制指示灯绿色常亮，同时，微处理器以20秒为周期定时采集拉力传感器的拉力值。
48.当判断拉力值小于规定区间下限10kn时，微处理器控制指示灯红色闪烁，并控制蜂鸣器持续发出“滴、滴”的响声，进行防溜异常报警。微处理器立即通过第一舵机控制模块和第二舵机控制模块控制1号舵机和2号舵机同时顺时针转动，使得拉紧钩向着挂钩方向移动，从而拉紧人力制动机闸链。拉紧过程中，微处理器控制指示灯黄色闪烁，并控制蜂鸣器持续发出“滴、滴”的响声。同时，微处理器以200ms为周期定时采集拉力传感器的拉力值，当判断拉力值大于规定区间下限10kn时，立即通过第一舵机控制模块和第二舵机控制模块向第一舵机和第二舵机发出停止转动命令。微处理器控制指示灯绿色常亮，并控制蜂鸣器“滴”的长响一声，微处理器继续以20秒为周期定时采集拉力传感器的拉力值；
49.当判断拉力值大于规定区间上限14.7kn时，微处理器控制指示灯红色闪烁，并控制蜂鸣器持续发出“滴、滴”的响声，进行防溜异常报警。微处理器立即通过第一舵机控制模块和第二舵机控制模块控制1号舵机和2号舵机同时逆时针转动，使得拉紧钩远离挂钩，从而松开人力制动机闸链。松开过程中，微处理器控制指示灯蓝色闪烁，并控制蜂鸣器持续发出“滴、滴”的响声。同时，微处理器以200ms为周期定时采集拉力传感器的拉力值，当判断拉力值小于规定区间上限14.7kn时，立即通过第一舵机控制模块和第二舵机控制模块向第一舵机和第二舵机发出停止转动命令。微处理器控制指示灯绿色常亮，并控制蜂鸣器“滴”的长响一声，微处理器继续以20秒为周期定时采集拉力传感器的拉力值。
50.四、紧固器处于开机状态时，长按按钮开关，微处理器判断拉力值。
51.当拉力值大于0.1kn时，微处理器控制指示灯蓝色闪烁，并控制蜂鸣器持续发出“滴、滴”的响声。微处理器立即通过第一舵机控制模块和第二舵机控制模块控制第一舵机和第二舵机同时逆时针转动，使得拉紧钩远离挂钩，从而松开人力制动机闸链。松开过程中，微处理器以200ms为周期定时采集拉力传感器的拉力值，当判断拉力值小于0.1kn时，立即通过第一舵机控制模块和第二舵机控制模块向第一舵机和第二舵机发出停止转动命令。微处理器控制蜂鸣器“滴”的长响一声，并控制熄灭指示灯，紧固器进入关机状态。
52.当拉力值小于0.1kn时，微处理器控制蜂鸣器“滴”的长响一声，并控制熄灭指示灯，紧固器进入关机状态。
53.如果通过通信扩展接口外接了无线通信模块，微处理器还可通过无线网络向地面监控中心发送紧固器的拉力值、第一舵机和第二舵机状态等工作状态信息和防溜异常报警信息。微处理器还可通过无线通信模块接收地面监控中心的拉紧、松开控制命令，通过第一舵机控制模块和第二舵机控制模块控制第一舵机和第二舵机同时顺时针、逆时针转动，控制紧固器完成拉紧、松开动作。
54.以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种铁路电动智能防溜紧固器，其特征在于，包括：挂钩、拉力传感器、推力轴承、丝杠、传感器盒盖、传感器盒体、螺母、拉紧钩、轴承、第一舵机、第二舵机、舵机盒体、套筒、第一主动齿轮、第二主动齿轮、从动齿轮、电池、舵机盒盖、电路板、透明的按钮开关、指示灯；所述挂钩、拉力传感器、推力轴承和丝杠依次固定连接；所述拉力传感器位于所述传感器盒体内，所述传感器盒盖与所述传感器盒体相连接；所述螺母与所述丝杠相螺接，所述丝杠的右端固定连接有一从动齿轮；所述拉紧钩与所述螺母相铰接；所述套筒的左端与所述传感器盒体的右端固定连接，所述套筒的右端与所述舵机盒体的左端固定连接，所述套筒套在所述推力轴承、丝杠和螺母外，所述套筒的前后壁分别开设有一长孔，所述拉紧钩从所述套筒的一个长孔穿出；所述第一舵机、第二舵机、电池和电路板安装在所述舵机盒体内，所述舵机盒体通过所述轴承与所述丝杠固定连接，所述舵机盒盖安装在所述舵机盒体上；所述轴承和所述推力轴承同轴；所述按钮开关安装在所述舵机盒体的外壁上，所述指示灯安装于所述按钮开关的后面；所述第一舵机的输出轴上固定连接所述第一主动齿轮；所述第二舵机的输出轴上固定连接所述第二主动齿轮；所述第一主动齿轮和第二主动齿轮分别与所述从动齿轮相啮合，所述第一主动齿轮、第二主动齿轮和从动齿轮的中心轴线位于同一平面内并且相互平行；所述电路板分别与所述按钮开关、指示灯、电池、第一舵机、第二舵机和拉力传感器连接；所述电路板包括蜂鸣器、通信扩展接口、电源管理模块、拉力采集模块、第一舵机控制模块、第二舵机控制模块和微处理器。2.根据权利要求1所述的铁路电动智能防溜紧固器，其特征在于，所述蜂鸣器与微处理器连接，用于发出声音提示紧固器工作状态和报警。3.根据权利要求1所述的铁路电动智能防溜紧固器，其特征在于，所述通信扩展接口与所述微处理器连接，用于外接无线通信模块，向地面监控中心发送工作状态和防溜异常报警信息，并接收地面监控中心的拉紧、松开控制命令。4.根据权利要求1所述的铁路电动智能防溜紧固器，其特征在于，所述电源管理模块分别与所述微处理器、第一舵机和第二舵机连接。5.根据权利要求1所述的铁路电动智能防溜紧固器，其特征在于，所述拉力采集模块分别与所述微处理器和拉力传感器连接。6.根据权利要求1所述的铁路电动智能防溜紧固器，其特征在于，所述第一舵机控制模块分别与所述微处理器和第一舵机连接；所述第二舵机控制模块分别与所述微处理器和第二舵机连接。7.根据权利要求1所述的铁路电动智能防溜紧固器，其特征在于，所述微处理器采用stm32l151rct6芯片或stm32f767igt6芯片。8.根据权利要求1所述的铁路电动智能防溜紧固器，其特征在于，所述微处理器分别与所述按钮开关和指示灯连接。

技术总结
本发明公开了一种铁路电动智能防溜紧固器，包括：挂钩、拉力传感器、推力轴承、丝杠、传感器盒盖、传感器盒体、螺母、拉紧钩、轴承、第一舵机、第二舵机、舵机盒体、套筒、第一主动齿轮、第二主动齿轮、从动齿轮、电池、舵机盒盖、电路板、透明的按钮开关、指示灯；丝杠的右端固定连接有一从动齿轮；拉紧钩与螺母相铰接；电路板分别与按钮开关、指示灯、电池、第一舵机、第二舵机和拉力传感器连接；电路板包括蜂鸣器、通信扩展接口、电源管理模块、拉力采集模块、第一舵机控制模块、第二舵机控制模块和微处理器。本发明具有电动安置和撤除的功能，降低人工安置和撤除智能防溜紧固器的劳动强度，提高作业效率；降低铁路站场现场作业安全风险。降低铁路站场现场作业安全风险。降低铁路站场现场作业安全风险。


技术研发人员：刘启钢 孙文桥 张岩 周浪雅
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所 北京中铁科客货运输技术有限公司
技术研发日：2022.05.30
技术公布日：2023/1/31