CN109033683A - 轨道车辆安全评价系统 - Google Patents

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arithmetic unit
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刘志强
宋文斌
魏新
柳祚飞
郑望贤
彭笛
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Abstract

本发明公开了一种轨道车辆安全评价系统，包括显示装置、采集装置、运算装置和报警装置，采集装置为传感器组件构成，传感器组件用于得到采集位置的车辆动力学参数，运算装置接收传感器组件的信息并进行运算，运算结果通过显示装置显示，报警装置对有脱轨风险的轮对进行定位和语音报警。本发明基于传感器装置，获取车辆运行过程中实时的动力学参数，通过动力学公式反推得到难于测量到的轮对横向力及垂向力，计算得到车辆实时的脱轨系数，并通过客户端进行展示和分析。该系统能够实时的对轨道车辆在运行过程中的行车安全做出及时的评判，帮助司机判断是否存在脱轨风险，进行减速、停车等操作，对车辆检修人员也提供检修依据。具有实际的应用前景。

Description

轨道车辆安全评价系统
技术领域
本发明涉及一种整合显示装置行车安全评价系统，尤其涉及一种轨道车辆安全评价系统。
背景技术
随着轨道车辆的高速发展，对于行车安全的要求越来越高。由于轮轨接触位置的复杂性，很难通过直接测量的方式获取轮轨接触力信息。较为有限的轮轨接触力直接测量的方法有：(1)在轨道上贴应变片。这种方法的局限性在于只能得到有限长度范围内的轮轨力信息，且可操作性差，成本高。(2)测力轮对测量。通过在转向架上安装测力轮对的方法可以实现对运行车辆轮轨接触力的实时测量，但是无疑大大增加了成本，而且还有一个很大的局限性就是不能在轮对上施加较大的制动力，否则可能会影响行车安全性，轮轨力的获取除了采用直接测量的方法外，也可以通过间接的方法得到。一般来说有两种方法：(1)正模型求解法。该方法是以轨道不平顺和车辆运行速度为输入信息，利用在动力学方程的基础上自行编制的软件或者，商业软件中建立的车辆系统动力学模型对车辆系统的动力学性能，以及轮轨接触力等进行求解。(2)逆模型求解法。通过安装在适当位置的加速度计，对加速度进行测量，用校正和标定后的加速度，结合其它一些力学方法，对轮轨力进行反演识别。因此，迫切需要通过间接计算的方式，得到车辆实时的脱轨系数，并对其作充分的分析，作为车辆安全行车的保证。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种轨道车辆安全评价系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括显示装置、采集装置、运算装置和报警装置，所述采集装置为传感器组件构成，所述传感器组件设置于转向架下方，用于得到采集位置的车辆动力学参数，所述运算装置接收所述传感器组件的信息并进行运算，对该传感器采集的信息依据动力学公式进行计算，得到所需的轮对横向和垂向力参数，运算结果通过所述显示装置显示，所述报警装置对有脱轨风险的轮对进行定位和语音报警。
具体地，所述传感器组件实时采集轨道车辆的动力学参数，并通过运算装置计算得到实时的车辆脱轨系数，对行车风险进行及时的评判。
优选的，所述显示装置能够显示每一个轮对的实时脱轨系数。所述显示装置能够对有脱轨风险的轮对进行高亮显示，并配有示警文字。所述显示装置能够对有脱轨风险的轮对进行定位和语音报警。
进一步，所述运算装置对每个轮对的脱轨系数按照车辆脱轨系数安全指标进行分类，包括优、良、合格、危险四种基本，在所述显示装置中用四种不同颜色进行表示。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种轨道车辆安全评价系统，与现有技术相比，本发明基于传感器装置，获取车辆运行过程中实时的动力学参数，通过动力学公式反推得到难于测量到的轮对横向力及垂向力，计算得到车辆实时的脱轨系数，并通过客户端进行展示和分析。该系统能够实时的对轨道车辆在运行过程中的行车安全做出及时的评判，帮助司机判断是否存在脱轨风险，进行减速、停车等操作，对车辆检修人员也提供检修依据。具有实际的应用前景。
附图说明
图1是本发明的轨道车辆行车安全评价系统中轮对横向力和垂向力的示意图
图2是本发明的轨道车辆行车安全评价系统的逻辑图
图3是本发明的显示装置的客户端展示的系统界面图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明包括显示装置、采集装置、运算装置和报警装置，所述采集装置为传感器组件构成，所述传感器组件设置于转向架下方，用于得到采集位置的车辆动力学参数，所述运算装置接收所述传感器组件的信息并进行运算，对该传感器采集的信息依据动力学公式进行计算，得到所需的轮对横向和垂向力参数，运算结果通过所述显示装置显示，所述报警装置对有脱轨风险的轮对进行定位和语音报警。
具体地，所述传感器组件实时采集轨道车辆的动力学参数，并通过运算装置计算得到实时的车辆脱轨系数，对行车风险进行及时的评判。
优选的，所述显示装置能够显示每一个轮对的实时脱轨系数。所述显示装置能够对有脱轨风险的轮对进行高亮显示，并配有示警文字。所述显示装置能够对有脱轨风险的轮对进行定位和语音报警。
进一步，所述运算装置对每个轮对的脱轨系数按照车辆脱轨系数安全指标进行分类，包括优、良、合格、危险四种基本，在所述显示装置中用四种不同颜色进行表示。
图1该系统由1个车体、4个侧架、4个轮对组成，将这9个部分均视为刚性体，具有29个自由度，通过合理简化，自由度最终缩减为16个。自由度缩减后的载荷识别模型如图1所示：
独立系统变量：
X＝[yf1，zf1，yf2，zf2，yf3，zf3，yf4，zf4，yw1，zw1，φw1，ψw1，yw3，zw3，φw3，ψw 3]T
载荷识别模型的数学表达式
式中，M为质量矩阵；K为弹簧的刚度矩阵；C为系统阻尼矩阵；Fw表示权重向量；Fn为作用在侧架上的力矢量；Fn和Ft分别表示垂向和横向轮轨力；Fin为由轨道不平顺引起的力。
图2中系统通过按照在轴箱上的加速度传感器，获取到轴箱位置的垂向和横向加速度，将数据传递运算装置，运算装置按照MALAB编写的计算程序，得到轮对的脱轨系数，对将这些数据在显示装置上进行显示。
图2中在轴箱安装加速度传感器的位置为轴箱垂向正对轮对中心的位置
图2中传感器中的数据通过无线传递给车载的运算装置信息接收设备，每个传感器设定固定的标号，表示不同转向架不同的轮对位置
图2中运算装置采用事先编译好的MALAB程序对数据进行处理运算，处理完毕后传递给显示装置的客户端，在显示屏幕上进行显示
图2中显示装置包含一个客户端，客户端可以在屏幕上实时显示各轮对的脱轨系数
图3中表示客户端的示意图，可以显示每个转向架、轮对的位置、脱轨系数及安全级别，转向架的位置按照从车辆头部开始算，轮对位置同理
图3中的脱轨系数为实时显示，安全等级用不同的颜色进行展示，系统将设置一定的阈值，如果某一轮对在某一段时间内始终高于脱轨安全值，将语音提醒司机，由司机判断是否进行降速处理
整个列车运行过程中的车辆实时脱轨数据将存储在系统中，并提供查询功能，可以供管理人员进行调阅，为车辆的检修提供依据
系统的查询功能的筛选条件包括按照转向架、轮对位置或者按照脱轨系数的范围、时间等。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种轨道车辆安全评价系统，其特征在于：包括显示装置、采集装置、运算装置和报警装置，所述采集装置为传感器组件构成，所述传感器组件设置于转向架下方，用于得到采集位置的车辆动力学参数，所述运算装置接收所述传感器组件的信息并进行运算，对该传感器采集的信息依据动力学公式进行计算，得到所需的轮对横向和垂向力参数，运算结果通过所述显示装置显示，所述报警装置对有脱轨风险的轮对进行定位和语音报警。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆安全评价系统，其特征在于：所述传感器组件实时采集轨道车辆的动力学参数，并通过运算装置计算得到实时的车辆脱轨系数，对行车风险进行及时的评判。
3.根据权利要求1所述的轨道车辆安全评价系统，其特征在于：所述显示装置能够显示每一个轮对的实时脱轨系数。
4.根据权利要求1所述的轨道车辆安全评价系统，其特征在于：所述显示装置能够对有脱轨风险的轮对进行高亮显示，并配有示警文字。
5.根据权利要求1所述的轨道车辆安全评价系统，其特征在于：所述显示装置能够对有脱轨风险的轮对进行定位和语音报警。
6.根据权利要求1所述的轨道车辆安全评价系统，其特征在于：所述运算装置对每个轮对的脱轨系数按照车辆脱轨系数安全指标进行分类，包括优、良、合格、危险四种基本，在所述显示装置中用四种不同颜色进行表示。
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