CN106812033A - 一种基于北斗系统的新型道岔系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于北斗系统的新型道岔系统，包括用于向北斗系统发射位置讯号的发射器，用于接收讯号的接收器，以及用于处理所述发射器和接收器信息的处理器，所述处理器电连接有驱动系统，所述驱动系统连接有用于填补铁路道岔中有害空间的填补轨，所述填补轨通过驱动系统的控制实现铁轨有害空间的填补和打开。本发明通过增设填补轨，用于将有害空间进行有效的填补，实现将断带的铁轨连接成连贯的轨道，从而从根本上避免了火车在压过有害空间是会出现不可避免的振动和噪音问题；同时，最大程度的降低了因有害空间造成的振动脱轨的风险。

Description

一种基于北斗系统的新型道岔系统

技术领域

本发明涉及铁路道岔领域，尤其涉及用于消除铁路辙叉有害空间的装置，具体的说，是一种基于北斗系统的新型道岔系统。

背景技术

铁路是当今交通运输中综合运输能力最强、经济效益最高的运输之一；同时随着我国和谐号动车组，高铁的快速建设，进一步的提高了铁路运输的效率和速度，使客运和货物吞吐量快速攀升。随着铁路网络的越发密集，铁轨交叉的情况就更加明显。通常人们将相互交叉的铁轨在交叉处的部分称之为辙叉，辙叉按平面形式分，有直线辙叉和曲线辙叉两类;按构造类型分，有固定辙叉和活动辙叉两类。直线式固定辙叉分两种，即整铸辙叉和钢轨组合式辙叉。辙叉咽喉至辙叉理论交点间轨线中断部分，称辙叉的有害空间。车轮通过有害空间时，车轮失去控制，叉心容易受到撞击，甚至进入异线脱轨。因此必须在辙叉两侧的适当位置上,设置一定长度的护轨,以引导车轮沿正确方向行驶。有害空间的存在，也是列车通过辙叉时产生剧烈摇晃的重要原因。

火车为了保证其在高速运动拐弯的时候具有足够的稳定性，其轮子内侧设置有轮缘，利用两侧轮缘与铁轨内侧的相互作用提高火车的稳定性，以防止在弯道处，由于离心力作用火车出现脱轨的问题。正是由于火车轮子上存在凸缘，因此，为了容纳凸缘在道岔处必然会产生有害空间，是火车轮子在通过道岔辙叉时，铁轨是断开的，存在一个不同角度的断带缺口。火车在高速通过的时候会由于火车轮子和断带缺口的边缘发生碰撞而产生振动、噪音，同时，由于巨大的冲量会损伤铁轨和火车轮子且火车速度越大，其冲击越大，伤害越大。为了解决这样的有害空间问题，现有技术中是采用活动的轨道转换装置将其进行一定的弥补和转换，但是这依赖与人工的调整和换轨。需要占用大量的人力物力，同时，在低处偏远地区的交叉铁轨无人驻守，上述方案就无法实现普遍的推广和实施。因此，当前我国乃至世界的铁路道岔依然存在有害空间问题，至今尚未发明相关的自动化装置用于填补上述有害空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于北斗系统的新型道岔系统，用于解决现有的铁路道岔存在有害空间，使火车高速通过时会产生巨大的振动、噪音，以及剧烈的碰撞会伤害火车轮子和铁轨。本发明通过设置填补轨用于实现临时的对有害空间进行填补，以保证火车轮子在通过道岔的有害空间的时候不存在断带缺口，能够平稳的通过，从根本上解决了振动、噪音和损伤轮子和铁轨的问题，进而也降低了在高速通过有害空间时的脱轨风险。采用本发明后火车能够在不做任何减速的情况下平稳通过道岔。

为了实现上述技术效果，本发明通过下述技术方案实现：

一种基于北斗系统的新型道岔系统，包括用于向北斗系统发射位置讯号的发射器，用于接收讯号的接收器，以及用于处理所述发射器和接收器信息的处理器，所述处理器电连接有驱动系统，所述驱动系统连接有用于填补铁路道岔中有害空间的填补轨，所述填补轨通过驱动系统的控制实现铁轨有害空间的填补和打开。

工作原理：

发射器始终不间断的实时向北斗卫星定位系统发送位置信息，火车驾驶员可以通过安装在火车上的北斗卫星定位系统终端获取所述发射器发射的位置信息，从而火车驾驶员能够明确的、直观的通过北斗卫星定位系统终端或者火车与道岔之间的距离。值得说明的是，所述的北斗卫星定位系统终端属于现有的设备，型号存在多种多样，且都具有位置定位、识别、显示、导航功能，因此，在此就省略该终端的说明和阐述。当火车上的北斗卫星定位系统终端检测到火车与所述道岔之间的距离小于或者等于预设值时，则发出一个闭合的控制指令，所述接收器收到该火车发送的闭合指令后，将闭合指令信息传递给处理器，处理器将输出一个驱动信号使驱动系统工作，实现填补轨将有害空间进行填补；当火车驶离道岔时，通过火车上的北斗卫星定位系统终端检测到火车与所述道岔之间的距离大于预设值时，则发出一个断开的控制指令，所述接收器收到该火车发送的断开指令后，将指令断开信息传递给处理器，处理器将输出另一个驱动信号使驱动系统工作，实现填补轨的断开，将有害空间完全露出，以免影响其他轨道火车的通行。

在此，需要特别明确和说明的是：道岔的辙叉一般是两条相交的铁轨形成的，一般不会超过两条，因为若出现三条以上的铁路在相同的地点交汇，其有害空间的面积会明显增大，且无法实现填补，当火车经过该有害空间时，会造成火车轮子脱出，造成脱轨的问题。另一方面，当在一个道岔存在多个填补轨时，各个填补轨都有独立的一套驱动系统、对应的发射器和接收器，且不同的发射器具备独立的识别码，该识别码将自动随着发送的任何信息一起发送，以便于火车驾驶员可以精准的识别和控制对应的填补轨工作，与该列火车通过无关的填补轨将无任何动作。如此以来，既可以实现任何方向的火车都可以精准的控制行驶方向的填补轨进行工作，当火车驶离到系统设定值时，自动断开，不影响其他任何方向火车的通行。

为了更好的实现本发明，优选地，所述驱动系统包括与所述填补轨固定连接的安装块，与安装块铰接的伸缩杆，用于控制所述伸缩杆伸缩的动力源，以及控制所述动力源启停的控制模块，控制模块与所述处理器电连接。所述驱动系统的工作原理是：所述处理器接收到所述接收器发送的闭合信号后经过对比处理后对应发出一个电信号指令给控制模块，同时控制模块对应生成并发出一个高电平信号使动力源的工作电路导通，动力源电路通电后，动力源驱动伸缩杆动作，当伸缩杆到达既定位置后，自动停止动作，实现填补轨消除有害空间的效果；同理，当火车驶离后，伸缩杆17驱动填补轨断开的原理同闭合的原理相同，方向相反而已，在此就不再赘述了。但需要强调和说明的一点是，所述驱动系统驱动所述填补轨将有害空间填补或者断开的实现方式包含但不限于利用上述的伸缩杆17来实现；只要能够满足在火车不经过的时候所述的填补轨不对火车轮缘经过部分造成阻挡，在火车经过时能够填补火车轮子覆盖的有害空间，并能够与铁轨齐平即可。上述填补轨对有害空间的填补并不限于这一种，对于本领域技术人员来说，还有其他实现方式，例如利用液压装置将填补轨从对应的有害空间下部自动升上来，直到填补轨的上表面与铁轨上表面齐平即可。另一方面，所述填补轨能够支撑火车的最大载重的载荷要求。但由于，本发明所述方案经过实验验证，确实可行，且单根填补轨在铰接连接的情况下能够支撑156吨的静力载荷，因此，在本发明中只特别详述了上述方案，但并非限制只能用该方案解决有害空间引起振动、噪音和存在脱轨风险的技术问题。

进一步优选地，所述填补轨下方设置有一块用于填补轨水平转动且承重的承重板，所述承重板覆盖整个填补轨运动区域，所述承重板的上表面与填补轨的下表面处于同一水平面且滑动接触，承重板由与铁轨相同的材料制成并与铁轨枕木固定连接。在所述填补轨下方设置承重板的目的和有益技术效果是：便于安装和找平，为了实现消除有害空间带来的所有危害，并不影响填补轨不同状态的转换。填补轨下表面和承重板上表面保持光滑接触，利于填补轨的来回摆动，变换状态，但并不影响竖直方向上的应力传递。

优选地，所述承重板上固定设置有用于连接铁轨和填补轨的稳定杆，所述稳定杆贯穿铁轨的端头并与填补轨连接；所述铁轨与填补轨相互接触的端头呈阶梯状设置并与填补轨相互嵌套，所述铁轨与填补轨的上表面保持同一水平面。

优选地，所述伸缩杆为液压杆，所述动力源为控制液压杆伸缩的液压泵。

优选地，所述伸缩杆为电推缸，所述动力源为控制电推钢伸缩的伺服电机。

优选地，所述伸缩杆为气缸，所述动力源为控制气缸伸缩的空压机。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过增设填补轨，用于将有害空间进行有效的填补，实现将断带的铁轨连接成连贯的轨道，从而从根本上避免了火车在压过有害空间是会出现不可避免的振动和噪音问题；同时，最大程度的降低了因有害空间造成的振动脱轨的风险；

（2）本发明通过北斗系统进行定位，并利用无线设备进行通信连接，控制填补轨的闭合和断开，只在火车经过时闭合，当火车完全驶离道岔预定距离后，填补轨再次断开，不影响其他方向火车的正常通行。

（3）本发明在不工作时，或者卫星信号极为微弱的高海拔地区，不会影响到火车的正常通行，不会带来任何附加的安全隐患。

附图说明

图1为现有的铁轨道岔结构俯视图；

图2为辙叉和有害空间放大示意图；

图3为第一填补轨闭合，第二填补轨断开示意图；

图4为第二填补轨闭合，第一填补轨断开示意图；

图5为本发明的断开状态安装示意图；

图6为本发明的闭合状态安装示意图；

图7为填补轨的剖视结构示意图；

其中1-转辙装置；2-尖轨；3-连接轨；4-护轨；5-辙叉轨；6-第一轨道；7-第二轨道；8-辙叉心；9-翼轨；10-导曲线轨；11-有害空间；12-第一填补轨；13-第二填补轨；14-枕木；15-承重板；16-安装块；17-伸缩杆；18-驱动系统；19-碎石子；81-短心轨；82-长心轨；151-稳定杆。

具体实施方式

下面结合本发明的优选实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

首先，在对本发明的实施例进行说明之前，先对现有技术进行一定的说明和对相关的名词进行解释。

结合附图1所示，现有的两条相交的铁轨会存在以下必备的设备或者装置：用于过渡连接存在一定角度铁轨的尖轨2，用于控制并改变所述尖轨2方向和位置的转辙装置1，平行过渡交叉区域的连接轨3，以及在交叉区域，防止火车车轮在通过交叉区域发生振动而脱轨的护轨4，辙叉轨5，用于火车行驶的第一轨道6和与所述第一轨道6呈一定角度交叉的第二轨道7，所述第一轨道6和第二轨道7中直接相交叉的轨道夹角部分成为辙叉心8，且所述辙叉心8由沿第一轨道6方向的短心轨81和沿第二轨道7方向的长心轨82组成，如图2所示。所述辙叉心8的两侧均安装有翼轨9，所述翼轨9用于在弯道处导向，保证火车轮子的轮缘能沿着轨道行驶，防止因角度和有害空间11过大而脱轨。所述尖轨2和翼轨9之间设置有曲线导轨10，用于与火车轮子的轮缘配合，实现火车的转弯。

实施例1：

结合附图3-6所示，一种基于北斗系统的新型道岔系统，包括用于向北斗系统发射位置讯号的发射器，用于接收讯号的接收器，以及用于处理所述发射器和接收器信息的处理器，所述处理器电连接有驱动系统18，所述驱动系统18连接有用于填补铁路道岔中有害空间的第一填补轨12，所述第一填补轨12通过驱动系统18的控制实现铁轨有害空间的填补和打开。

发射器始终不间断的实时向北斗卫星定位系统发送位置信息，火车驾驶员可以通过安装在火车上的北斗卫星定位系统终端获取所述发射器发射的位置信息，从而火车驾驶员能够明确的、直观的通过北斗卫星定位系统终端或者火车与道岔之间的距离。值得说明的是，所述的北斗卫星定位系统终端属于现有的设备，型号存在多种多样，且都具有位置定位、识别、显示、导航功能，因此，在此就省略该终端的说明和阐述。当火车上的北斗卫星定位系统终端检测到火车与所述道岔之间的距离小于或者等于预设值时，则发出一个闭合的控制指令，所述接收器收到该火车发送的闭合指令后，将闭合指令信息传递给处理器，处理器将输出一个驱动信号使驱动系统18工作，实现第一填补轨12将有害空间进行填补；当火车驶离道岔时，通过火车上的北斗卫星定位系统终端检测到火车与所述道岔之间的距离大于预设值时，则发出一个断开的控制指令，所述接收器收到该火车发送的断开指令后，将指令断开信息传递给处理器，处理器将输出另一个驱动信号使驱动系统18工作，实现第一填补轨12的断开，将有害空间完全露出，以免影响其他轨道火车的通行。

在此，需要特别明确和说明的是：道岔的辙叉一般是两条相交的铁轨形成的，一般不会超过两条，因为若出现三条以上的铁路在相同的地点交汇，其有害空间的面积会明显增大，且无法实现填补，当火车经过该有害空间时，会造成火车轮子脱出，造成脱轨的问题。另一方面，当在一个道岔存在多个第一填补轨12时，各个第一填补轨12都有独立的一套驱动系统18、对应的发射器和接收器，且不同的发射器具备独立的识别码，该识别码将自动随着发送的任何信息一起发送，以便于火车驾驶员可以精准的识别和控制对应的第一填补轨12工作，与该列火车通过无关的第一填补轨12将无任何动作。如此以来，既可以实现任何方向的火车都可以精准的控制行驶方向的第一填补轨12进行工作，当火车驶离到系统设定值时，自动断开，不影响其他任何方向火车的通行。

为了更好的实现本发明，优选地，所述驱动系统18包括与所述第一填补轨12固定连接的安装块16，与安装块16铰接的伸缩杆17，用于控制所述伸缩杆17伸缩的动力源，以及控制所述动力源启停的控制模块，控制模块与所述处理器电连接。所述驱动系统18的工作原理是：所述处理器接收到所述接收器发送的闭合信号后经过对比处理后对应发出一个电信号指令给控制模块，同时控制模块对应生成并发出一个高电平信号使动力源的工作电路导通，动力源电路通电后，动力源驱动伸缩杆17动作，当伸缩杆17到达既定位置后，自动停止动作，实现第一填补轨12消除有害空间的效果；同理，当火车驶离后，伸缩杆17驱动第一填补轨12断开的原理同闭合的原理相同，方向相反而已，在此就不再赘述了。但需要强调和说明的一点是，所述驱动系统18驱动所述第一填补轨12将有害空间填补或者断开的实现方式包含但不限于利用上述的伸缩杆17来实现；只要能够满足在火车不经过的时候所述的第一填补轨12不对火车轮缘经过部分造成阻挡，在火车经过时能够填补火车轮子覆盖的有害空间，并能够与铁轨齐平即可。上述第一填补轨12对有害空间的填补并不限于这一种，对于本领域技术人员来说，还有其他实现方式，例如利用液压装置将第一填补轨12从对应的有害空间下部自动升上来，直到第一填补轨12的上表面与铁轨上表面齐平即可。另一方面，所述第一填补轨12能够支撑火车的最大载重的载荷要求。但由于，本发明所述方案经过实验验证，确实可行，且单根第一填补轨12在铰接连接的情况下能够支撑156顿的静力载荷，因此，在本发明中只特别详述了上述方案，但并非限制只能用该方案解决有害空间引起振动、噪音和存在脱轨风险的技术问题。

实施例2：

为了进一步的实现本发明，在实施例1的基础上，结合附图-37所示，优选地，所述第一填补轨12下方设置有一块用于第一填补轨12水平转动且承重的承重板15，所述承重板15覆盖整个第一填补轨12运动区域，所述承重板15的上表面与第一填补轨12的下表面处于同一水平面且滑动接触，承重板15由与铁轨相同的材料制成并与铁轨枕木14固定连接。所述枕木14安装在不满碎石子19的路面上，并按照安装规范调整好枕木14的稳定性和水平。在所述第一填补轨12下方设置承重板15的目的和有益技术效果是：便于安装和找平，为了实现消除有害空间带来的所有危害，并不影响第一填补轨12不同状态的转换。第一填补轨12下表面和承重板15上表面保持光滑接触，利于第一填补轨12的来回摆动，变换状态，但并不影响竖直方向上的应力传递。同理，对应的第二填补轨13的下方依然按照本实施例中的方案进行对应安装相同的承重板15。

优选地，所述承重板15上固定设置有用于连接铁轨和第一填补轨12的稳定杆151，所述稳定杆151贯穿铁轨的端头并与第一填补轨12连接；所述铁轨与第一填补轨12相互接触的端头呈阶梯状设置并与第一填补轨12相互嵌套，所述铁轨与第一填补轨12的上表面保持同一水平面。

优选地，所述伸缩杆7为液压杆，所述动力源为控制液压杆伸缩的液压泵。

优选地，所述伸缩杆7为电推缸，所述动力源为控制电推钢伸缩的伺服电机。

优选地，所述伸缩杆7为气缸，所述动力源为控制气缸伸缩的空压机。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于北斗系统的新型道岔系统，其特征在于，包括用于向北斗系统发射位置讯号的发射器，用于接收讯号的接收器，以及用于处理所述发射器和接收器信息的处理器，所述处理器电连接有驱动系统，所述驱动系统连接有用于填补铁路道岔中有害空间的填补轨，所述填补轨通过驱动系统的控制实现铁轨有害空间的填补和打开。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗系统的新型道岔系统，其特征在于，所述驱动系统包括与所述填补轨固定连接的安装块（16），与安装块（16）铰接的伸缩杆（17），用于控制所述伸缩杆（17）伸缩的动力源，以及控制所述动力源启停的控制模块，控制模块与所述处理器电连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于北斗系统的新型道岔系统，其特征在于，所述填补轨下方设置有一块用于填补轨水平转动且承重的承重板，所述承重板覆盖整个填补轨运动区域，所述承重板的上表面与填补轨的下表面处于同一水平面且滑动接触，承重板由与铁轨相同的材料制成并与铁轨枕木固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于北斗系统的新型道岔系统，其特征在于，所述承重板上固定设置有用于连接铁轨和填补轨的稳定杆（151），所述稳定杆（151）贯穿铁轨的端头并与填补轨连接；所述铁轨与填补轨相互接触的端头呈阶梯状设置并与填补轨相互嵌套，所述铁轨与填补轨的上表面保持同一水平面。

5.根据权利要求2所述的一种基于北斗系统的新型道岔系统，其特征在于，所述伸缩杆（7）为液压杆，所述动力源为控制液压杆伸缩的液压泵。

6.根据权利要求2所述的一种基于北斗系统的新型道岔系统，其特征在于，所述伸缩杆（7）为电推缸，所述动力源为控制电推钢伸缩的伺服电机。

7.根据权利要求2所述的一种基于北斗系统的新型道岔系统，其特征在于，所述伸缩杆（7）为气缸，所述动力源为控制气缸伸缩的空压机。