CN104527722A - 一种车辆限界检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种车辆限界检测方法及系统，具体的，将车辆置于模拟实际路况下特定位置时检测列车各检测点的位移和列车倾角，并将所述位移和倾角作为参数，计算各检测点在同一坐标系下坐标值，能够实现列车在试验线上完成动态限界的检测，而不需要通过计算机再进行仿真实验，所得数据更加真实可靠。

Description

一种车辆限界检测方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆检测领域，特别是涉及一种车辆限界检测方法及系统。

背景技术

在我国这样幅员辽阔的地理环境下，铁路交通是人们出行最主要的方式。铁路车辆运营时，最重要的一点便是的安全可靠，将旅客平安送达目的地。为了保障铁路车辆的安全运营，在其运营前或者维护过程中，必须要对车辆的限界进行检测。

机车车辆运行必须有一个安全的空间，因此，铁路对机车车辆和接近线路的建筑物、设备规定了不允许超越的轮廓尺寸，也就是限界。可以说，限界就是合理的空间。机车车辆限界，就是机车车辆横断面的最大极限。具体来说，就是当机车车辆停留在平直铁道上，车体的纵向中心线和线路的纵向中心线重合时，其任何部分不得超出规定的极限轮廓线。所以，机车车辆不是造得越高越宽越好，尽管高而宽的车辆，可以装更多的货物，可以拉更多的旅客。

目前在试验台进行的铁路车辆限界检测只能测试车辆的静态几何轮廓，即静态限界，无法测量动态限界。这就使车辆通过曲线时的状态是否满足车辆动态限界无法在试验台进行模拟测试，只能通过仿真计算，而不能进行真车试验。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆限界检测方法及系统，以达到在试验台对列车进行动态限界检测的目的。

为实现上述目的，现提出的方案如下：

一种车辆限界检测方法，包括：

模拟实际路况并对所述车辆进行振动；

检测处于振动中的所述车辆各检测点由静止状态至特定位置时的位移；

检测位于所述特定位置的所述车辆的倾斜角度；

以所述位移和所述倾斜角度作为参数，计算所述各检测点位于所述特定位置时在第一坐标系下的坐标值。

优选地，所述确定第一坐标系包括：

以各所述检测点所处的横截面与轨道中心线的交点为原点，由所述原点竖直向上的方向为y轴、垂直于轨道的方向为x轴确定所述第一坐标系。

优选地，所述检测处于振动中的所述车辆各检测点由静止状态至特定位置时的位移为：

检测处于振动中的所述车辆各检测点由静止状态至车辆单侧超高位置时的位移。

优选地，所述单侧超高的位置为：单侧超高180mm的位置。

优选地，还包括：显示所述各检测点位于所述单侧超高位置时在所述第一坐标系下的坐标值。

优选地，包括：处理器、龙门架、拉线式位移传感器、角度传感器和模拟振动试验台。

所述处理器接收所述拉线式位移传感器输出的信号，计算所述车辆位于特定位置的位置时各检测点在第一坐标系下的坐标；

所述龙门架固定跨立于轨道两侧；

所述拉线式位移传感器一端安装于所述车辆表面，另一端安装于所述龙门架上；

所述角度传感器安装于所述车辆底部；

所述模拟振动台位于所述车辆下方，固定于地面，且与所述车辆固定，用于模拟实际路况，对所述车辆进行振动。

优选地，所述拉线式位移传感器个数为8个。

优选地，所述位移传感器对称安装于所述车辆的两侧表面。

优选地，所述模拟振动台包括与所述车辆的轮对尺寸匹配的模拟轨道。

优选地，还包括：与处理器相连的显示器，用于显示所述车辆位于所述特定位置时各检测点在第一坐标系下的坐标。

因此，本发明具有如下有益效果：

本发明将车辆置于模拟实际路况下特定位置时检测列车各检测点的位移和列车倾角，并将所述位移和倾角作为参数，计算各检测点在同一坐标系下坐标值，能够实现列车在试验线上完成动态限界的检测，而不需要通过计算机再进行仿真实验，所得数据更加真实可靠。

附图说明

图1为本发明提供的一种车辆限界检测方法的流程示意图；

图2为本发明提供的另一种车辆限界检测方法的流程示意图；

图3为本发明提供的一种车辆限界检测系统的示意图；

图4为本发明提供的另一种车辆限界检测系统的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种车辆限界检测方法及系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明公开了一种车辆限界检测方法，参见图1，该实施例包括以下步骤：

S101、模拟实际路况并对所述车辆进行振动。

列车动态限界是以线路为基准的基准轮廓线的最外各点，按车轮在线路上运行时机车车辆最不利位置来考虑。要实现检测列车动态限界首先需要对列车运行的实际路况进行模拟。

S102、检测处于振动中的所述车辆各检测点由静止状态至特定位置时的位移。

具体的，以列车处于静止状态的位置作为参照，首先检测列车上各检测点振动时在特定位置的位移。

S103、检测位于所述特定位置的所述车辆的倾斜角度。

在这里，要以车辆的倾斜角度作为计算检测点坐标值的参数。具体的，车辆在静止位置时，车辆不倾斜。列车振动至特定位置时，车辆倾斜，具有一定的倾角。

具体的，可以根据实际情况，以车体倾斜角度或者转向架倾斜角度作为车辆的倾斜角度，本发明在此并不做限制。

S104、以所述位移和所述倾斜角度作为参数，计算所述各检测点位于所述特定位置时在第一坐标系下的坐标值。

检测到检测点的位移和角度后，确定检测点在特定位置的坐标值。坐标值超出标准，则说明列车动态运行时会超出限界，从而达到检测列车动态限界是否正常的目的。

本发明提供的车辆限界检测方法在确定的第一坐标系下，确定车辆静止状态下时各检测点在所述第一坐标系下的坐标值，并模拟实际路况，对列车进行振动将所述车辆置于特定位置。在此位置下，测量各检测点由所述静止状态至所述特定位置的位移以及车辆由所述静止状态至所述特定位置时车辆的倾斜角度。最后根据所述位移和所述倾斜角度计算所述各检测点位于所述单侧超高位置时在所述第一坐标系下的坐标值。

本发明通过将列车置于模拟的实际路况下，振动车辆，检测此时列车的外部轮廓检测点坐标，实现了对列车动态限界的检测，确保列车运行的安全与可靠性。

本发明还公开了一种车辆限界检测方法，参见图2，该实施例包括以下步骤：

S201、模拟实际路况并对所述车辆进行振动。

S202、检测处于振动中的所述车辆各检测点由静止状态至单侧超高位置时的位移。

在一个具体的实施例中，单侧超高的位置为超高180mm的位置。

S203、检测位于单侧超高位置的所述车辆的倾斜角度。

S204、以所述位移和所述角度作为参数，计算所述各检测点位于所述单侧超高位置时在第一坐标系下的坐标值。

在一个具体的实施例中，确定第一坐标系的具体方式是，在列车处于静止状态时以各所述检测点所处的横截面与轨道中心线的交点为原点，由所述原点竖直向上的方向为y轴、垂直于轨道的方向为x轴确定第一坐标系。

具体的，列车处于单侧超高位置的某一点坐标的计算方法是：假设列车上某一检测点A在列车处于静止状态下的坐标为(a,b),点A到与第一坐标系y轴平行的平面的距离为e，A点在列车处于单侧超高位置时的位移为e’。则A点在单侧超高位置时的坐标A’(x,y)中的坐标表达式为其中x和y是未知量，需要进一步计算求得。

已检测到的车辆的倾斜角度，以及车辆处于单侧超高状态时坐标原点距离车辆位于静止位置时的地面距离c，与A点处于单侧超高位置时的y轴坐标具有函数关系，则点A’的y坐标值：

$y=\frac{b}{\cos \mathrm{\θ}}-c-a\·\sin \mathrm{\θ}-b\·\frac{{\sin }^2\mathrm{\θ}}{\cos \mathrm{\θ}}.$

以上两计算式联立，得到A点在单侧超高位置时的坐标A’(x,y)的具体数值。

S205、显示所述各检测点位于所述单侧超高位置时在所述第一坐标系下的坐标值。

得到车上各检测点在单侧超高位置时的坐标值，可以显示检测点的坐标值，以便与列车的限界标准比较，识别列车动态限界是否超标。

本发明还公开了一种车辆限界检测系统，参见图3，该实施例包括以下内容：

处理器10、龙门架20、拉线式位移传感器30、角度传感器40和模拟振动试验台50。

具体的，所述处理器10用于接收所述拉线式位移传感器30和角度传感器40输出的数据。处理器10将传感器输出的位移数据和角度数据作为参数，计算所述车辆位于特定位置时各检测点在第一坐标系下的坐标。

所述龙门架20固定跨立于轨道两侧。

所述拉线式位移传感器30一端安装于所述车辆表面，另一端安装于所述龙门架上。

在这里，龙门架20为拉线式位移传感器30提供了位移基准。拉线式位移传感器30在车辆表面的一端随车辆的位置变化而产生以龙门架20上的固定点为基准的位移，用以计算检测点的坐标值。

所述角度传感器40安装于所述车辆转底部。

角度传感器40能够检测车辆的倾斜角度，该倾斜角度和检测点的位移与检测点位于单侧超高位置时的坐标有函数关系。因此，必须检测车辆倾角。

具体的，根据角度传感器的安装位置不同，可测量车体倾角或者转向架倾角作为车辆的倾斜角度，本发明对此并不做限制。

所述模拟振动台50位于所述车辆下方，固定于地面，且与所述车辆固定，用于模拟实际路况，对所述车辆进行振动。

模拟振动台是实现列车动态限界检测的重要装置。列车通过模拟振动台固定。振动台工作时对列车加载实际路况并振动车体，使车体达到特定位置，模拟列车在最不利的位置的地理状态。列车由模拟振动台实现在试验线完成动态限界检测，不再需要计算机以仿真实验的方式检测。

本发明通过振动台模拟实际路况并振动车辆，使车辆达到特定位置。龙门架固定拉线式位移传感器的一端。拉线式位移传感器检测列车处于振动状态下达到特定位置的位移。角度传感器检测列车的倾角。处理器将拉线式位移传感器和角度传感器检测到的数据作为参数，计算检测点在特定位置的坐标，以确定列车是否符合限界标准。

因此本发明提供的车辆限界检测系统实现了实现列车在试验线上完成动态限界的检测，不需要通过计算机再进行仿真实验，所得数据更加真实可靠。

本发明还公开了一种车辆限界检测系统，参见图4，该实施例包括以下内容：

处理器10、龙门架20、拉线式位移传感器30、角度传感器40、模拟振动试验台50和显示器60。

在一个具体的场景下，以特定位置为单侧超高位置为例，处理器10接收所述拉线式位移传感器30输出的信号，计算所述车辆位于单侧超高的位置时各检测点在第一坐标系下的坐标。

具体的，处理器10实现计算检测点在第一坐标系下的坐标的原理是，确定列车处于静止状态时，以各所述检测点所处的横截面与轨道中心线的交点为原点，由所述原点竖直向上的方向为y轴、垂直于轨道的方向为x轴的第一坐标系。

列车上某一检测点A在列车处于静止状态下的坐标为(a,b),点A到与第一坐标系y轴平行的平面的距离为e，A点在列车处于单侧超高位置时的位移为e’。则A点在单侧超高位置时的坐标A’(x,y)中的坐标表达式为其中x和y是未知量，需要进一步计算求得。

已检测到的车辆的倾斜角度，以及车辆处于单侧超高状态时坐标原点距离车辆位于静止位置时的地面距离c，与A点处于单侧超高位置时的y轴坐标具有函数关系，则点A’的y坐标值为：

$y=\frac{b}{\cos \mathrm{\θ}}-c-a\·\sin \mathrm{\θ}-b\·\frac{{\sin }^2\mathrm{\θ}}{\cos \mathrm{\θ}}.$

以上两计算式联立，

$x=e+a-\sqrt{{\left(e^{\′}\right)}^2-{(b-y)}^2};$

$y=\frac{b}{\cos \mathrm{\θ}}-c-a\·\sin \mathrm{\θ}-b\·\frac{{\sin }^2\mathrm{\θ}}{\cos \mathrm{\θ}}$

得到A点在单侧超高位置时的坐标A’(x,y)的具体数值。

所述龙门20架固定跨立于轨道两侧。

所述拉线式位移传感器30一端安装于所述车辆表面，另一端安装于所述龙门架上20。

在一个具体的实施例中，拉线式位移传感器30对称安装在列车两侧的表面。具体的，可以在列车的每一侧安装四个拉线式位移传感器30。当然，也可以根据实际需要的轮廓控制点确定传感器数量，其中每一控制点对应一个传感器。

所述角度传感器安装于所述车辆底部。

角度传感器安装车辆底部，以检测列车自静止位置到单侧超高位置所倾斜的角度。

具体的，可以安装于车辆转向架上，也可以安装于车体，本发明对此并不做限制。

所述模拟振动试验台50位于车辆下方，固定于地面，且与所述车辆固定。

模拟振动试验台工作，将固定于其上的列车置于单侧超高位置，以实现模拟列车处于最不利位置的状态。具体的，模拟振动台上，轨道为符合标准的轨道，以精确模拟列车运行于最不利位置的状态。在本实施例中，最不利状态即是指列车处于的单侧超高位置。

在具体的一个实施例中，单侧超高位置的设定是单侧超高180mm的位置。

本实施例中，显示器60与处理器10连接，处理器10计算得到各检测点位于单侧超高位置的坐标并输出至显示器60，显示器60即显示处理器的计算结果。

以上对本发明所提供的车辆限界检测方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆限界检测方法，其特征在于，包括：

模拟实际路况并对所述车辆进行振动；

检测处于振动中的所述车辆各检测点由静止状态至特定位置时的位移；

检测位于所述特定位置的所述车辆的倾斜角度；

以所述位移和所述倾斜角度作为参数，计算所述各检测点位于所述特定位置时在第一坐标系下的坐标值。

2.如权利要求1所述的车辆限界检测方法，其特征在于，所述确定第一坐标系包括：

以各所述检测点所处的横截面与轨道中心线的交点为原点，由所述原点竖直向上的方向为y轴、垂直于轨道的方向为x轴确定所述第一坐标系。

3.如权利要求1所述的车辆限界检测方法，其特征在于，所述检测处于振动中的所述车辆各检测点由静止状态至特定位置时的位移为：

检测处于振动中的所述车辆各检测点由静止状态至车辆单侧超高位置时的位移。

4.如权利要求3所述的车辆限界检测方法，其特征在于，所述单侧超高的位置为：单侧超高180mm的位置。

5.如权利要求4所述的车辆限界检测方法，其特征在于，还包括：显示所述各检测点位于所述单侧超高位置时在所述第一坐标系下的坐标值。

6.一种车辆限界检测系统，其特征在于，包括：处理器、龙门架、拉线式位移传感器、角度传感器和模拟振动试验台；

所述处理器接收所述拉线式位移传感器输出的信号，计算所述车辆位于特定位置的位置时各检测点在第一坐标系下的坐标；

所述龙门架固定跨立于轨道两侧；

所述拉线式位移传感器一端安装于所述车辆表面，另一端安装于所述龙门架上；

所述角度传感器安装于所述车辆底部；

所述模拟振动台位于所述车辆下方，固定于地面，且与所述车辆固定，用于模拟实际路况，对所述车辆进行振动。

7.如权利要求6所述的车辆限界检测系统，其特征在于，所述拉线式位移传感器个数为8个。

8.如权利要求7所述的车辆限界检测系统，其特征在于，所述位移传感器对称安装于所述车辆的两侧表面。

9.如权利要求6所述的车辆限界检测系统，其特征在于，所述模拟振动台包括与所述车辆的轮对尺寸匹配的模拟轨道。

10.如权利要求6所述的车辆限界检测系统，其特征在于，还包括：与所述处理器相连的显示器，用于显示所述车辆位于所述特定位置时各检测点在第一坐标系下的坐标。