CN107748113A - 一种轨道车辆及其轨道车辆车轮磨损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道车辆车轮磨损检测装置，包括行走车轮以及安装于行走车轮外侧的车架以及紧贴车架下部安装的支撑架；车架和支撑架上安装有可检测行走车轮的动力半径进而检测行走车轮磨损量的磨损检测组件；在行走车轮运转时，磨损检测组件可自动检测和记录行走车轮的运转圈数和行走位移，并根据运转圈数和行走位移计算出行走车轮的动力半径，再由动力半径计算出行走车轮的磨损量，从而确定行走车轮的磨损程度，其结构简单、安装方便，可实现车轮磨损量的自动检测；包括上述轨道车辆车轮磨损检测装置的轨道车辆的安全性能也因此得到提升。

Description

一种轨道车辆及其轨道车辆车轮磨损检测装置

技术领域

本发明涉及轨道工程技术领域，更具体地说，涉及一种轨道车辆车轮磨损检测装置。本发明还涉及一种包括上述轨道车辆车轮磨损检测装置的轨道车辆。

背景技术

轨道车轮是一种轨道车辆常用部件，广泛应用于铁路、地铁、城市铁路、高架轻轨以及高速铁路等铁路设备上。由于轨道车轮的体型较大、质量较重，与轨道间长时间挤压和磨损极易导致轨道车轮的外车圈磨损和失圆，严重将影响轨道车辆的安全运行。因此，及时检测轨道车轮外车圈的磨损量十分必要。

关于轨道车辆车轮的磨损检测装置，现有技术中大多利用传感器直接测量车轮的外周面形状，并根据测得的数值进行模型量的计算从而得到轨道车轮的磨损量，这就对传感器的安装精度和测量精度提出了较高的要求，一旦传感器的精度不够或者安装不到位甚至因轨道车辆的震动而使得传感器晃动，都会引起测量误差；此外，现有技术中利用传感器测量的方法并不适用于小型和微型轨道车辆车轮。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道车辆车轮磨损检测装置，尤其应用于小型和微型轨道车辆车轮，其结构简单、安装方便，且测量精度高；本发明的另一目的是提供一种包括上述轨道车辆车轮磨损检测装置的轨道车辆，其安全性能也因此得到提升。

为实现上述目的，本发明提供一种轨道车辆车轮磨损检测装置，包括行走车轮以及安装于所述行走车轮的外部、用以固定所述行走车轮的车架以及与所述车架相连的支撑架；还包括与所述行走车轮相连、用以检测所述行走车轮的转动圈数并根据所述转动圈数和所述行走车轮的行走位移计算出所述行走车轮的动力半径和磨损量的磨损检测组件。

优选的，所述磨损检测组件包括：

测量装置，安装于所述车架的右侧壁，且与所述行走车轮的轮轴同轴连接、用以读取所述行走车轮的转动圈数；

发射器，安装于所述支撑架下部、用以向轨道持续发射发射信号的发射器；

多个反射板，多个所述反射板横向安装于轨道下部，且沿所述行走车轮的行走方向分布、用以将所述发射信号反射给所述发射器；

运算装置，设于所述测量装置的外部，并与所述传感器相连、用以存储来自所述测量装置的转动圈数、当接收到反射信号后计算相邻两反射信号间隔内转动圈数的差值，并根据所述差值和相邻两所述反射板的距离计算所述行走车轮的动力半径和磨损量。

优选的，所述支撑架的左右两侧各设有用以固定所述发射器的安装部，所述安装部设于轨道正上方。

优选的，所述测量装置与所述行走车轮间通过滚动轴承连接。

优选的，多个所述反射板沿所述轨道延伸方向均匀分布。

优选的，还包括安装于所述支撑架上部，且与所述传感器相连、当实际磨损量达到预设磨损量阈值时鸣响警报的报警器。

优选的，还包括与所述传感器相连、当计算的磨损量达到预设的磨损量阈值时，控制所述行走车轮停止运行的停止运行开关。

优选的，还包括与所述运算装置相连、用以显示所述行走车轮的磨损量的显示器。

优选的，所述测量装置具体为绝对值编码器。

一种轨道车辆，包括轨道车辆车轮磨损检测装置，所述轨道车辆车轮具体为上述所述的轨道车辆车轮磨损检测装置。

本发明所提供的轨道车辆车轮磨损检测装置，包括行走车轮和横跨行走车轮外侧安装、将行走车轮安装在轨道上部的车架以及安装于行走车轮外侧的车架以及紧贴车架下部安装的支撑架，车架和支撑架上安装有可检测行走车轮的动力半径进而检测行走车轮磨损量的磨损检测组件；在行走车轮运转时，磨损检测组件可自动检测和记录行走车轮的运转圈数和行走位移，并根据运转圈数和行走位移计算出行走车轮的动力半径，再由动力半径计算出行走车轮的磨损量，从而确定行走车轮的磨损程度。其结构简单、安装方便，且不受周围环境的影响，可实现车轮磨损量的自动检测；具有该轨道车辆车轮磨损检测装置的轨道车辆，其安全性能也因此得到提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的轨道车辆车轮磨损检测装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种轨道车辆车轮磨损检测装置，其结构简单、测量准确，可实现轨道车辆车轮磨损量的自动检测；本发明的另一核心是提供一种包括上述轨道车辆车轮磨损检测装置的轨道车辆。

需要说明的是，本文中出现的方位词“上、下、左、右、横、纵”方向指的是图1中的上、下、左、右、横、纵方向。本文中出现的方位词均是以本领域技术人员的习惯用法以及说明书附图为基准而设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，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。

本发明提供一种轨道车辆车轮磨损检测装置，包括行走车轮1和用以固定行走车轮1的车架2，该车架2为外形呈“几”字型的方形结构，中央设有方形安装腔，用以安装行走车轮1，安装时，行走车轮1与安装腔的上、下、左、右均留有足够的间隙，以防止行走车轮1运行时因行走车轮1旋转车架相对行走车轮1静止、发生磨擦而影响行走车轮1运行。车架2下表面安装有一支撑架3，用以安装和固定车架2，车架2底部与支撑架3间通过螺栓等连接件固定连接，也可焊接；车架2和支撑架3上还安装有磨损检测组件，当行走车轮1运转时，该磨损检测组件可自动检测和记录行走车轮1的运转圈数和沿轨道行走的位移，并可根据运转圈数和位移计算出行走车轮1的动力半径，再由动力半径计算出行走车轮1的磨损量，以确定行走车轮1的磨损程度，从而实现行走车轮1磨损量的自动检测。

具体来说，磨损检测组件包括用以测量和读取行走车轮转动圈数的测量装置4，该测量装置4与行走车轮1的轮轴通过联轴器同轴连接，当行走车轮1沿轨道转动时，测量装置4可同时转动，以测量行走车轮1的转动圈数。该测量装置4包括用以通过联轴器与行走车轮1连接的圆柱形连接部以及设于圆柱形连接部左端、方便手持安装的圆柱形安装部，车架2的左右侧壁均设有安装腔，安装腔内设有轴承座，以安装联轴器，通过联轴器将行走车轮1的轮轴与测量装置4的圆柱形安装部相连接；轴承座设有环状固定部，环状固定部与圆柱形安装部为一体结构，在测量装置4与联轴器相连接之后，锁紧沿环状部周向锁紧螺栓；测量装置4与行走车轮1间还可采用轴套连接，轴套内设有键槽，通过平键等连接件将行走车轮1和测量装置4与轴套相连接，行走车轮1旋转时，测量装置4的圆柱形安装部不转动而圆柱形连接部与行走车轮1同步转动。测量装置4的内部设有可读取和存储行走车轮1转动圈数的测量元件，并通过导线等连接件与行走车轮1相连接，这样，当行走车轮1旋转时，测量装置4即可对行走车轮1转动的圈数进行读取和记录。该测量装置4具体可为绝对值编码器，可参考现有技术，本文不再赘述。

需要说明的是，上述测量装置4与行走车轮1间的连接关系不仅限于同轴连接，还可为安装在车架2或支撑架3上通过无线连接实现测量的其他设备，也可为测量行走车轮1的转速或角度或角加速度的设备，如转速传感器、角度传感器或角加速度传感器。

本发明所提供的轨道车辆车轮磨损检测装置还包括可持续地向向外界发出发射信号的信号发射装置，如可发射信号的发射器5，该发射器5通过螺栓等连接件固定于支撑架3位于下部的安装部中，且保证发射器5位于轨道的正上方。当然，发射器5也可安装至车架2的侧壁或顶壁，发射器5的安装位置本文不作限定。

设于测量装置4的外部、与测量装置4以及发射器5通过导线等连接件相连还设有运算装置7，该运算装置7兼具运算和存储功能，可不断读取测量装置4所测得的转动圈数，并将转动圈数存储于内部的存储部，以供后续计算行走车轮1的动力半径，进而计算行走车轮1的磨损量。

与轨道固定相连还安装有多个反射板6，多个反射板6结构均相同，均为上部具有开口的矩形框架，包括横跨轨道安装且宽度略大于轨道宽度的矩形板状结构的安装部以及垂直设于安装部左右两端的弯折部，多个反射板6沿轨道均匀分布，以便使两相邻的反射板6间的距离相同。安装时，通过连接件将反射板6固定在轨道的侧壁或底部或地面，并保证安装部与轨道下表面之间留有足够的间隙，且保证设于反射部6左右两侧的弯折部与轨道上表面及轨道的左侧壁、右侧壁间之间均留有足够的间隙，以避免与轨道相对运动时发生摩擦。这样，行走车轮1运行时，发射器5跟随行走车轮1沿轨道向前运动，并不断向轨道发出反射信号，发射器5距离反射板6较远时，发射器5所发射信号的长度短于发射器5距轨道的距离，因而，发射信号无法接触到轨道。当发射器5随行走车轮1运行至靠近轨道上安装的反射板6时，发射信号经反射板6而反射至发射器5，发射器5接收到反射信号立即向上述运算装置7发送一个读取测量装置4中该时刻行走车轮1总转数的读取信号，运算装置7接到读取信号指令后，立即从测量装置4中读取该时刻行走车轮1的总转数n₁，并存储于其内部的存储部；相同的，当行走车轮1运行至下一个反射板6时，发射器5接收到经反射板6阻挡而反射回的反射信号，并立即向运算装置7发送一个读取信号，运算装置7立即读取行走至该位置时行走车轮1的总转数n₂，与此同时，计算n₁与n₂的转数差值△n；由于反射板6沿轨道均匀分布，因此，相邻两反射板6间的距离为相同的定值L，运算装置7的存储部预先存储有该定值L、行走车轮1未经磨损时的原始半径值r₀以及磨损量阈值λ，计算出的转数差值△n与定值L作运算，从而得出行走车轮1实际的动力半径r，并根据动力半径r和原始半径值r₀进行计算得出行走车轮1的磨损量γ。

为及时报告行走车轮1的磨损程度、以避免发生事故，还可安装有报警器和停止运行开关，运算装置7与安装报警器和停止运行开关间通过导线等连接件连接，当计算出的行走车轮1磨损量γ等于或超过预设的磨损量阈值λ时，运算装置7立即触发报警器鸣响，以警报工作人员，与此同时，运算装置7启动停止运行开关，停止行走车轮1旋转。需要说明的是，停止运行开关可选择性安装，如轨道车辆立即停止影响其他车辆运行时，可仅设置报警器或设置可使轨道车辆减速慢行的减速开关。

为使测量结构可视化、便于工作人员及时了解行走车轮1的磨损程度，以便提前更换，还可设有与运算装置7，和/或测量装置4相连、用以显示行走车轮1的磨损量的显示器，该显示器与运算装置7，和/或测量装置4间也可通过无线传输设备实现数据的无线传输。

以上轨道车辆车轮磨损检测装置尤其适用于小型或微型轨道车辆车轮的检测。

本发明还提供一种包括上述轨道车辆车轮的轨道车辆，其他结构可参考现有技术，本文不再展开。

以上轨道车辆尤其指小型或微型轨道车辆。

以上对本发明所提供的轨道车辆及其轨道车辆车轮磨损检测装置进行了详细介绍。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方法及其核心思想。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)

1.一种轨道车辆车轮磨损检测装置，其特征在于，包括行走车轮(1)以及安装于所述行走车轮(1)的外部、用以固定所述行走车轮(1)的车架(2)；还包括紧贴所述车架(2)下部安装的、用以支撑和安装所述车架(2)的支撑架(3)；其特征在于，还包括与所述行走车轮(1)相连、用以检测所述行走车轮(1)的转动圈数并根据所述转动圈数和所述行走车轮(1)的行走位移计算出所述行走车轮(1)的动力半径和磨损量的磨损检测组件。

2.根据权利要求1所述的磨损检测装置，其特征在于，所述磨损检测组件包括：

测量装置(4)，安装于所述车架(2)的右侧壁，且与所述行走车轮(1)的轮轴同轴连接、用以读取所述行走车轮(1)的转动圈数；

发射器(5)，安装于所述支撑架(3)下部、用以向轨道持续发出发射信号；

多个反射板(6)，多个所述反射板(6)横向安装于轨道下部，且沿所述行走车轮(1)的行走方向分布、用以将所述发射信号反射给所述发射器(5)；

运算装置(7)，设于所述测量装置(4)的外部，并与所述发射器(5)相连、用以存储来自所述测量装置(4)的转动圈数、当接收到反射信号后计算相邻两反射信号间隔内转动圈数的差值，并根据所述差值和相邻两所述反射板(6)的距离计算所述行走车轮(1)的动力半径和磨损量。

3.根据权利要求2所述的磨损检测装置，其特征在于，所述支撑架(3)的左右两侧各设有用以固定所述发射器(5)的安装部，所述安装部设于轨道正上方。

4.根据权利要求3所述的磨损检测装置，其特征在于，所述测量装置(4)与所述行走车轮(1)间通过滚动轴承连接。

5.根据权利要求4所述的磨损检测装置，其特征在于，多个所述反射板(6)沿所述轨道延伸方向均匀分布。

6.根据权利要求5所述的磨损检测装置，其特征在于，还包括安装于所述支撑架(3)上部，且与所述发射器(5)相连、当实际磨损量达到预设磨损量阈值时鸣响警报的报警器。

7.根据权利要求6所述的磨损检测装置，其特征在于，还包括与所述运算装置(7)相连、当计算的磨损量达到预设的磨损量阈值时，控制所述行走车轮(1)停止运行的停止运行开关。

8.根据权利要求7所述的磨损检测装置，其特征在于，还包括与所述运算装置(7)相连、用以显示所述行走车轮(1)的磨损量的显示器。

9.根据权利要求8所述的磨损检测装置，其特征在于，所述测量装置(4)具体为绝对值编码器。

10.一种轨道车辆，包括轨道车辆车轮磨损检测装置，其特征在于，所述轨道车辆车轮磨损检测装置具体为上述权利要求1～9任一项所述的轨道车辆车轮磨损检测装置。