一种便携式动车组速度传感器驱动装置的制作方法

1.该实用新型涉及列控车载系统检测技术领域。


背景技术：

2.随着我国高速铁路的快速发展，动车组车载设备的运行数量、运行年限都在逐步增加，动车组车载设备的检修维护工作量和应急故障处理数量也在逐年增加，为有力保证动车运运行安全，进而要求动车组车载设备检修维护工作更为科学规范，检修手段和检修设备更为完善。
3.列控车载系统是动车组行车安全的重要监控设备，负责生成目标速度距离模式控制曲线，监控动车组安全运行。其中，车载设备的速度模块系统负责采集动车组的实时运行速度，为车载设备安全防护提供关键的速度数据。
4.目前，虽然车载设备车间具备了完善的室内测试环境，可以对车载设备各个功能模块的备品备件进行功能测试，保证备品备件的可靠性。但应急故障修时，往往更需要在动车组维修现场提供车载设备系统性的功能测试环境，以验证应急故障判断的准确性和故障处理的有效性。而目前大库内动车组检修现场虽然具备了轨道信号发码、应答器发码测试环境，满足了维修现场对车载设备轨道信号接收、应答器接收功能的系统性测试，但缺少速度采集功能系统性测试的环境和条件，需要进行动车试验验证速度采集模块的系统功能，缺少灵活的检验手段和设备，存在以下突出问题：
5.1，对速度系统整体的功能验证必须通过动车试验进行，无法提前确认故障判断的准确性和验证故障排除的有效性，因速度采集系统涉及速度传感器、速度信号采集处理单元、以及显示单元和通道接口等，疑难故障处理时，可能会导致反复更换配件以及动车试验，造成应急故障处理不及时，严重的情况下导致车辆无法出库，影响行车安全。
6.2，动车试验不但涉及各个部门配合，疑难故障处理反复动车试验，还往往造成大量的人力、能源浪费。
7.3，随着动车组车载设备运行年限和数量的增加，新的疑难故障也会逐步显现，大库现场速度试验模拟条件的缺失，极易导致疑难故障影响的扩大化。
8.因此，现有技术仅能支持车载设备速度模块的室内测试，需要将速度模块从车辆上拆除下来后，在室内进行测试，测试效率低下，不利于故障的快速判断和处理；现有技术或通过动车试验验证速度采集系统的功能，涉及跨部门合作，动车试验能耗高，急需改进。


技术实现要素：

9.基于以上问题，提出研制一套便携式动车组速度传感器驱动装置，该装置可以在动车组检修现场、在动车组静止(无需进行动车实验)的情况下，通过将速度传感器(动车组常用的包括光电速度传感器和霍尔速度传感器)安装到该驱动装置上，对速度传感器的性能进行检测，以期达到在应急故障抢修时、无需动车试验即可验证车载设备速度采集系统是否正常，提前确认故障判断的准确性和故障处理的有效性，进而达到缩短故障抢修时间、
防止疑难故障影响扩大化、提高检修效率、减少能源浪费、保证行车安全的目的。
10.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：
11.一种便携式动车组速度传感器驱动装置，包括机壳以及安装在机壳内的步进电机，其特征在于，所述机壳内腔中安装竖向的安装板，步进电机通过电机安装座固定在安装板一侧，该步进电机的输出轴通过联轴器连接齿轮轴，齿轮轴的外端安装快接接头，该快接接头内芯具有插槽，光电速度传感器安装在机壳前端板上并通过方轴与插槽快速连接；所述齿轮轴上固定安装齿轮，且在该齿轮对应的壳体侧板上开窗，以及开窗处的侧板内侧安装背板，该背板与所述开窗处形成插接口，该插接口内卡接插接头，该插接头连接霍尔速度传感器。
12.进一步地，所述齿轮轴与齿轮之间为键连接。
13.进一步地，所述齿轮轴为阶梯轴，该齿轮轴的后端为细轴并通过联轴器与步进电机的电机轴进行机械连接，该齿轮轴的前端具有安装法兰，该安装法兰为圆形通过螺钉紧与快接接头连接。
14.进一步地，所述机壳是由前端盖、后端盖和围合在四周的四个侧板组成的长方体状结构。
15.进一步地，所述微控制器采用单片机控制。
16.本实用新型的有益效果是：
17.本技术的实施通过步进电机模拟动车组车轴的速度信号(该速度可通过触摸屏设定)，只需要将该装置置于动车的速度传感器附近，将传感器拆除并装入该装置的对应接口内，即可对传感器的性能进行检测，满足现场对车载设备速度采集系统的功能性测试，测试完毕后，再将传感器重新装入到动车上即可。该装置是如何实现上述功能的，结合具体的实施例进行详细的说明。
附图说明
18.图1为本实用新型的爆炸拆装图。
19.图2为本实用新型的立体图。
20.图3为俯视图。
21.图4为图3中a—a处剖视图。
22.图5为图4对应的立体图。
23.图6为钢柱的立体图。
24.图7为触摸屏界面。
25.图中：
26.10机壳，11前端盖，12后端盖，13侧板，131背板，132插接口，14钢柱，15安装板，
27.20步进电机，21电机安装座，22轴套，23齿轮轴，24齿轮，25联轴器，26快接接头，
28.30光电速度传感器，
29.40霍尔速度传感器，41插接头，
30.50操控屏作，
31.60充电单元及微控制器。
具体实施方式
32.本实施例结合说明书附图1至附图7对本技术的结构、实施过程进行有效阐述。
33.一种便携式的驱动装置，可以随时随地的进行。该驱动装置具有机壳、充电单元、锂电池、微控制器、触控屏、驱动器、步进电机、连轴器、齿轮和多功能安装座。
34.机壳10采用钣金结构，该机壳整体为长方体壳体结构，具体来说，该机壳10是由前端盖11、后端盖12和围合在四周的四个侧板13组成的，参考图1，本实施例中，前后端盖设计为方形盖板。但是，前后端盖的并非必须为方形的，亦可以为其他几何形状的轮廓，诸如矩形、圆形、正六面形、正八边形等结构，即，机壳无论如何变换，都在本技术的创新保护范畴之列。
35.为增强该装置的整体强度，通过四根钢柱14将机壳进行加固，具体来说，沿着长度方向，也就是前后走向，设置四根钢柱，钢柱与上述的前后端盖和四个侧面之间通过紧固螺钉进行紧固，形成一个整体，其余的功能部件则安装在该机壳的内部或者外侧。
36.为便于描述，将前后方向定义为x轴。
37.在该机壳10的居中位置，也就是机壳的中间位置，固定安装一个竖向的安装板15，该安装板具有与前后端盖等尺寸的轮廓，该安装板15与四个侧板13以及四根钢柱14之间通过螺钉紧固。安装后，该安装板将机壳内部的空腔分割为前后两个子空腔。两个子空腔并非等空间的分割，安装板15主要作用是安装步进电机，因此要求该安装板应当处于竖直位置，即，垂直于x轴。
38.在后侧的子空腔内安装步进电机20，具体来说，步进电机20通过电机安装座21固定在安装板的后侧，该电机安装座为u形板，最佳的，步进电机在内腔中处于居中位置。
39.将充电单元及微控制器60固定安装在步进电机下方的空间内。
40.在安装板15上设置有轴套22，该轴套22通过螺钉固定在安装板上，该轴套与步进电机的电机轴共线的设置。该轴套22内活动的安装一个齿轮轴23，该齿轮轴为阶梯轴，该齿轮轴套置并通过键连接安装一个齿轮24，该齿轮具有细小的齿。该齿轮轴23的后端为细轴，并通过联轴器25与步进电机的电机轴进行机械连接。该齿轮轴23的前端具有安装法兰，该安装法兰为圆形，并在该安装法兰上设置螺孔，该螺孔沿着齿轮轴的轴向设置，且通过螺钉紧固安装一个快接接头26。该快接接头26具有圆柱状的外轮廓，以及在该快接接头的内芯具有方形的插槽，该插槽为贯通设计，也就是说，该插槽是前后等尺寸的贯通的，该贯通的插槽用于与光电速度传感器30的输入轴(一般为方轴)快速的插接配合，配合后，该光电速度传感器通过紧固螺钉固定在该机壳的前端盖上。
41.本实施例中的前端盖上预置有用于固定光电速度传感器的螺纹孔，因此，用于该光电速度传感器30的临时固定，临时固定后，该光电传感器的转速输入轴与驱动步进电机的输出轴建立同速转动，具有等速性。
42.在上述的齿轮对应的位置的其中一个侧板上开窗，该开窗是将侧板内外进行贯通，开窗处的侧板内侧安装一个背板131，该背板131通过紧固螺钉与上述的侧板进行固定，该背板与上述的开窗处形成一个插接口132，该插接口为梭形，与该插接口活动配合的为一个插接头41，该插接头41为与上述的插接口具有等同断面的轮廓，可以方便的将该插接头插入到该插接口132内，并具有自由插拔的能力和限位。该插接头41具有快速卡接霍尔速度传感器40。
43.充电单元实现装置锂电池的充电管理和放电保护，该充电单元的充电口设置在驱动装置壳体的后端该上，可以为lightning接口、micro-usb接口以及usb type-c接口中的一种，根据实际选配即可。
44.锂电池作为蓄能单元，为整个装置的系统供电和以及步进电机的驱动供电，集成在壳体内部，为蓄能模块。
45.微控制器做为装置的大脑，该微控制器采用单片机控制，安装在壳体内部，通过控制触控屏实现人机交互，以及实现步进电机转速控制。
46.操控屏50作为输入单元，采用触控屏设计，实现参数输入和状态显示等人机交互，实现测试型号选择、轮径数据输入、模拟速度设定，以及模拟速度显示。
47.上述的操控屏、充电单元、锂电池、步进电机驱动器等模块通过电连接的方式分别连接到该微控制器的相应接口处，在微控制器的控制下进行控制。
48.本实施例中，步进电机为速度模拟的驱动装置，用于模拟动车车轴的转速，步进电机的转速设定(模拟动车车轴转速)是通过触摸屏设置的，参考图7。也就是说，通过触摸屏设定步进电机的转速，并通过该步进电机的转速模拟动车车轴的转速，在微控制器的控制下，步进电机以设定的转速转动，并通过霍尔速度传感器接口实现对霍尔速度传感器的测定。步进电机通过机械传动最终带动前端板上的已经匹配并安装完毕的光电速度传感器输入轴动作，对光电速度传感器的输入轴进行有效驱动，并通过读取该光电速度传感器的数据，与触摸屏输入的步进电机数据进行对比，实现对光电速度传感器的检测。
49.本装置集成了霍尔速度传感器和光典型传感器的快速安装结构，可以支持霍尔速度传感器、光电速度传感器的快速卡装，满足现场检测的需要。
50.上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种便携式动车组速度传感器驱动装置，包括机壳以及安装在机壳内的步进电机，其特征在于，所述机壳内腔中安装竖向的安装板，步进电机通过电机安装座固定在安装板一侧，该步进电机的输出轴通过联轴器连接齿轮轴，齿轮轴的外端安装快接接头，该快接接头内芯具有插槽，光电速度传感器安装在机壳前端板上并通过方轴与插槽快速连接；所述齿轮轴上固定安装齿轮，且在该齿轮对应的壳体侧板上开窗，以及开窗处的侧板内侧安装背板，该背板与所述开窗处形成插接口，该插接口内卡接插接头，该插接头连接霍尔速度传感器。2.根据权利要求1所述的一种便携式动车组速度传感器驱动装置，其特征在于，所述齿轮轴与齿轮之间为键连接。3.根据权利要求2所述的一种便携式动车组速度传感器驱动装置，其特征在于，所述齿轮轴为阶梯轴，该齿轮轴的后端为细轴并通过联轴器与步进电机的电机轴进行机械连接，该齿轮轴的前端具有安装法兰，该安装法兰为圆形通过螺钉紧与快接接头连接。4.根据权利要求1所述的一种便携式动车组速度传感器驱动装置，其特征在于，所述机壳是由前端盖、后端盖和围合在四周的四个侧板组成的长方体状结构。

技术总结
本实用新型公开了一种便携式动车组速度传感器驱动装置，解决速度传感器检测中存在的难点。该装置包括机壳以及步进电机，机壳内腔中安装竖向的安装板，步进电机通过电机安装座固定在安装板一侧，该步进电机的输出轴通过联轴器连接齿轮轴，齿轮轴的外端安装快接接头，该快接接头内芯具有插槽，光电速度传感器与插槽快速连接；以及开窗处的侧板内侧安装背板，插接口内卡接插接头，该插接头连接霍尔速度传感器。只需要将该装置置于动车的速度传感器附近，将传感器拆除并装入该装置的对应接口内，即可对传感器的性能进行检测，满足现场对车载设备速度采集系统的功能性测试，测试完毕后，再将传感器重新装入到动车上即可。再将传感器重新装入到动车上即可。再将传感器重新装入到动车上即可。


技术研发人员：王振 张锦 范实现 温景玺 叶盛 桑培培 杨欣妍
受保护的技术使用者：中国铁路济南局集团有限公司科学技术研究所
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/9/16