CN108482422A - 一种列车轮对检测系统及检测方法 - Google Patents

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杨维清
丁燕
田果
景建华
李睿睿
邓富薪
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    • B61K9/12—Measuring or surveying wheel-rims
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

本发明提供了一种列车轮对检测系统及检测方法，属于列车检测技术领域。一种列车轮对检测系统，包括：逆变器、第一金属线圈、第二金属线圈、整流电路、充电电池以及传感器。逆变器的输入端被配置成与列车电源系统电连接。第一金属线圈安装于列车轮对的转向架，第一金属线圈与逆变器的输出端电连接；第二金属线圈安装于列车轮对的车轮，整流电路的输入端与第二金属线圈连接。充电电池的输入端与整流电路的输出端电连接；传感器与充电电池的输出端电连接。其布线简单，检测起来较方便。

Description

一种列车轮对检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及列车检测技术领域，具体而言，涉及一种列车轮对检测系统及检测方法。
背景技术
随着现代铁路高速安全舒适与数字化发展，列车各项参数的在线检测越来越重要，其中，对列车车轮的检测时尤为重要的。目前对列车车轮的检测通常是将传感器安装在铁轨或车轮对车轮进行检测，但是现有的安装通常布线较复杂，不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种列车轮对检测系统，其布线简单，检测起来较方便。
本发明的另一目的在于提供一种列车轮对检测方法，该方法简单、安全。
本发明是这样实现的：
一种列车轮对检测系统，包括：逆变器、第一金属线圈、第二金属线圈、整流电路、充电电池以及传感器；
逆变器的输入端被配置成与列车电源系统电连接；
第一金属线圈安装于列车轮对的转向架，第一金属线圈与逆变器的输出端电连接；
第二金属线圈安装于列车轮对的车轮；
整流电路的输入端与第二金属线圈连接；
充电电池的输入端与整流电路的输出端电连接；
传感器与充电电池的输出端电连接。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
整流电路由桥式整流器提供，桥式整流器的输入端与第二金属线圈电连接，桥式整流器的输出端与充电电池电连接。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
第二金属线圈设置有4个，4个第二金属线圈均对应连接一个桥式整流器，4个桥式整流器的输出端电连接。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
第一金属线圈设置有4个，4个第一金属线圈与4个第二金属线圈一一对应设置。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
第一金属线圈固定于安装盘，安装盘与转向架连接。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
安装盘与车轮平行设置。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
第一金属线圈与第二金属线圈的距离为12-14cm。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
第二金属线圈与转向架的轮轴的径向距离小于24cm。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
第一金属线圈和第二金属线圈均为铜线圈。
一种列车轮对检测方法，其利用上述的列车轮对检测系统进行，包括：逆变器经列车电源系统供电，并将直流电转变成交流电输出至第一金属线圈，以使得第一金属线圈产生交变磁场，车轮转动使得第二金属线圈切割交变磁场而产生交流电经整流电路变成直流电输出至充电电池，充电电池充电后向传感器提供电源，安装在车轮的传感器可对车轮进行监测。
本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的列车轮对检测系统，逆变器的输入端被配置成与列车电源系统电连接，列车电源系统向逆变器供电，且逆变器将直流电转变为交流电输出。第一金属线圈与逆变器的输出端电连接，则逆变器将转变的交流电供向第一金属线圈，第一金属线圈从而能够产生交变磁场。
在列车行驶过程中，车轮相对转向架转动，设置在车轮的第二金属线圈对第一金属线圈产生的交变磁场进行切割，从而可以产生交变电场。交变电能经过第二金属线圈的整流电路转变成直流电能，由于充电电池的输入端与整流电流的输出端电连接，直流电能可输入至充电电池对充电电池进行充电，由于充电电池的输出端与传感器连接，则充电电池向传感器充电，可实现传感器对车轮的监测。
当列车静止时，由于第一金属线圈能够产生交变磁场，则交变磁场可以产生交变电场，也能够向第二金属线圈提供交变电压。交变电能经过第二金属线圈的整流电路转变成直流电能，直流电能可输入至充电电池对充电电池进行充电，充电电池向传感器充电，也可实现传感器对车轮的监测。
由于传感器的起始电源来自于列车电源系统，电能供给简单。且列车轮对检测系统避免了复杂的布线，可有效避免复杂布线带来的安全隐患，检测起来方便、安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的列车轮对检测系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的列车轮对检测系统的原理示意图；
图3是本发明实施例提供的第二金属线圈、整流电路与充电电池的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的第一金属线圈与逆变器的结构示意图；
图5是本发明实施例的静态下第二金属线圈感应电压与径向距离的关系；
图6是本发明实施例的静态下第二金属线圈与轴向距离的关系；
图7是本发明实施例的100r/min转速下第二金属线圈与轴向距离的关系。
图标：100-列车轮对检测系统；110-逆变器；120-第一金属线圈；130-第二金属线圈；140-充电电池；150-传感器；160-安装盘；170-桥式整流器；210-转向架；220-车轮。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
本实施例提供一种列车轮对检测系统100，请参照图1。其能够对车轮220进行实时检测。其中，列车轮对包括转向架210和安装于转向架210两端的车轮220，车轮220通过轴承转动支承于转向架210。
具体地，请参照图2，列车轮对检测系统100包括逆变器110、第一金属线圈120、第二金属线圈130、整流电路、充电电池140以及传感器150。
其中，逆变器110的输入端被配置成与列车电源系统(图中未示出)电连接。即逆变器110的输入端用于与列车电源系统电连接，列车电源系统向逆变器110供电，且逆变器110将直流电转变为交流电输出。
第一金属线圈120安装于列车轮对的转向架210，第一金属线圈120与逆变器110的输出端电连接。则逆变器110将转变的交流电供向第一金属线圈120，第一金属线圈120从而能够产生交变磁场。
另外，第二金属线圈130安装于列车轮对的车轮220，整流电路的输入端与第二金属线圈130连接。充电电池140的输入端与整流电流的输出端电连接；传感器150与充电电池140的输出端电连接。
在列车行驶过程中，车轮220相对转向架210转动，设置在车轮220的第二金属线圈130对第一金属线圈120产生的交变磁场进行切割，从而可以产生交变电场。交变电能经过第二金属线圈130的整流电路转变成直流电能，由于充电电池140的输入端与整流电流的输出端电连接，直流电能可输入至充电电池140对充电电池140进行充电，由于充电电池140的输出端与传感器150连接，则充电电池140向传感器150充电，可实现传感器150对车轮220的实时监测。
当列车静止时，由于第一金属线圈120能够产生交变磁场，则交变磁场可以产生交变电场，也能够向第二金属线圈130提供交变电压。交变电能经过第二金属线圈130的整流电路转变成直流电能，直流电能可输入至充电电池140对充电电池140进行充电，充电电池140向传感器150充电，也可实现传感器150对车轮220的实时监测。
则在列车行驶时和列车静止时，本实施例的列车轮对检测系统100均对车轮220进行监控，从而可以更好地对车轮220进行实时监测。
另外，由于传感器150的起始电源来自于列车电源系统，电能供给简单。且本实施例的列车轮对检测系统100避免了复杂的布线，可有效避免复杂布线带来的安全隐患，检测起来方便、安全。
进一步地，在本实施例中，第一金属线圈120和第二金属线圈130均为铜线圈。需要说明的是，第一金属线圈120和第二金属线圈130不限于铜线圈，也可以为铝线圈。其中，铜线圈的导电性能、电损率要优于铝线圈。
进一步地，请参照图3，在本实施例中，整流电路由桥式整流器170提供，桥式整流器170的输入端与第二金属线圈130电连接，桥式整流器170的输出端与充电电池140电连接。需要说明的是，整流电路不限于由桥式整流器170提供，其也可以由其他整流器提供，只要能将交流电转换成直流电即可。
进一步地，第二金属线圈130设置有4个，4个第二金属线圈130沿车轮220的周向方向间隔均匀设置。
4个第二金属线圈130均对应连接一个桥式整流器170，4个桥式整流器170的输出端电连接。4个第二金属线圈130经线切割交变磁场产生的交变电能经桥式整流器170整流后变成直流电，最终汇集输出到充电电池140。
另外，请参照图4，第一金属线圈120设置有4个，4个第一金属线圈120与4个第二金属线圈130一一对应设置。经测试，这样的安装方式有利于得到最高效能，使得第二金属线圈130能够产生较高的感应电压。
进一步地，第二金属线圈130与转向架210的轮轴的径向距离小于24cm。需要说明的是，经实验测试，在该径向距离范围内，第二金属线圈130与轮轴的径向距离越小，第二金属线圈130产生的感应电压越大，能够提供的电能越多，请参照图5。
进一步地，在本实施例中，第一金属线圈120固定于安装盘160，安装盘160与转向架210连接。另外，逆变器110安装在安装盘160上。
其中，安装盘160与车轮220平行设置。第一金属线圈120与第二金属线圈130的距离为12-14cm。经测试，第一金属线圈120与第二金属线圈130在该距离范围内，第二金属线圈130产生的感应电压越大，能够提供的电能越多，请参照图6和图7。
本实施例还提供一种列车轮对检测方法，其利用上述的列车轮对检测系统100进行，包括：逆变器110经列车电源系统供电，并将直流电转变成交流电输出至第一金属线圈120，以使得第一金属线圈120产生交变磁场，车轮220转动使得第二金属线圈130切割交变磁场而产生交流电经整流电路变成直流电输出至充电电池140，充电电池140充电后向传感器150提供电源，安装在车轮220的传感器150可对车轮220进行监测。
另一方面，当列车静止时，由于第一金属线圈120能够产生交变磁场，则交变磁场可以产生交变电场，也能够向第二金属线圈130提供交变电压。交变电能经过第二金属线圈130的整流电路转变成直流电能，直流电能可输入至充电电池140对充电电池140进行充电，充电电池140向传感器150充电，也可实现传感器150对车轮220的实时监测。
综上，本实施例的列车轮对检测系统100及检测方法，在列车行驶时和列车静止时，均可通过传感器150对车轮220进行监控，从而可以更好地对车轮220进行实时监测。由于传感器150的起始电源来自于列车电源系统，电能供给简单。且列车轮对检测系统100避免了复杂的布线，可有效避免复杂布线带来的安全隐患，检测起来方便、安全。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种列车轮对检测系统，其特征在于，包括：
逆变器，所述逆变器的输入端被配置成与列车电源系统电连接，
第一金属线圈，所述第一金属线圈安装于所述列车轮对的转向架，所述第一金属线圈与所述逆变器的输出端电连接；
第二金属线圈，所述第二金属线圈安装于所述列车轮对的车轮；
整流电路，所述整流电路的输入端与所述第二金属线圈连接；
充电电池，所述充电电池的输入端与所述整流电路的输出端电连接；以及
传感器，所述传感器与所述充电电池的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的列车轮对检测系统，其特征在于，所述整流电路由桥式整流器提供，所述桥式整流器的输入端与所述第二金属线圈电连接，所述桥式整流器的输出端与所述充电电池电连接。
3.根据权利要求2所述的列车轮对检测系统，其特征在于，所述第二金属线圈设置有4个，4个所述第二金属线圈均对应连接一个所述桥式整流器，4个所述桥式整流器的输出端电连接。
4.根据权利要求3所述的列车轮对检测系统，其特征在于，所述第一金属线圈设置有4个，4个所述第一金属线圈与4个所述第二金属线圈一一对应设置。
5.根据权利要求4所述的列车轮对检测系统，其特征在于，所述第一金属线圈固定于安装盘，所述安装盘与所述转向架连接。
6.根据权利要求5所述的列车轮对检测系统，其特征在于，所述安装盘与所述车轮平行设置。
7.根据权利要求6所述的列车轮对检测系统，其特征在于所述第一金属线圈与所述第二金属线圈的距离为12-14cm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的列车轮对检测系统，其特征在于，所述第二金属线圈与所述转向架的轮轴的径向距离小于24cm。
9.根据权利要求1-7任一项所述的列车轮对检测系统，其特征在于，所述第一金属线圈和所述第二金属线圈均为铜线圈。
10.一种列车轮对检测方法，其特征在于，其利用权利要求1-9任一项所述的列车轮对检测系统进行，包括：所述逆变器经所述列车电源系统供电，并将直流电转变成交流电输出至所述第一金属线圈，以使得所述第一金属线圈产生交变磁场，所述车轮转动使得所述第二金属线圈切割所述交变磁场而产生交流电经所述整流电路变成直流电输出至所述充电电池，所述充电电池充电后向所述传感器提供电源，安装在所述车轮的所述传感器可对车轮进行监测。
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