CN109910945A - 跟随式地铁列车轴箱温度检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种跟随式地铁列车轴箱温度检测系统及方法，通过设置主控制器、沿列车行进方向依次设置的用于检测列车行进速度的测速装置及随动成像装置对轴箱的温度进行检测，且所述跟随式地铁列车轴箱温度检测系统安装在列车运行线路上，本发明的所述跟随式地铁列车轴箱温度检测系统及方法在列车经过时可自动对列车轴箱温度进行检测，解放了人力，提高了工作效率。

Description

跟随式地铁列车轴箱温度检测系统及方法

技术领域

本发明属于轨道车辆技术领域，尤其涉及一种跟随式地铁列车轴箱温度检测系统及方法。

背景技术

地铁列车在运行中，当轴箱内部发生异常时，会导致车轮与车轴之间的摩擦力阻力增大，轴箱温度升高，如果不及时处理，会给列车运行带来安全隐患。目前常用的方式是采用温度试纸法来检测轴箱的温度变化情况，该方法通过在列车轴箱部位粘贴温度试纸，温度试纸上布有一系列方格或圆点，来表示不同的温度，当测试点的温度大于该点的温度时，该方格或圆点颜色变为不可逆的黑色或其他颜色，根据方格颜色就可以判断物体所经历的最高温度。

温度试纸法需要人工将温度试纸粘贴到轴箱上，在列车每次运行完毕以后，由人工逐一观察试纸颜色，由于列车轴箱较多，该方法使检测人员的劳动强度很大，而且效率很低，另外该方法只能对粘贴温度试纸区域的温度进行检测，检测范围较小。

鉴于此，有必要提供一种跟随式地铁列车轴箱温度检测系统及方法，该跟随式地铁列车轴箱温度检测系统及方法能够对运行中的列车的轴箱温度进行自动检测。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种能够对运行中的列车的轴箱温度进行自动检测的跟随式地铁列车轴箱温度检测系统及方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，用于检测转向架的轴箱温度，包括主控制器、沿列车行进方向依次设置的用于检测列车行进速度的测速装置及随动成像装置，所述主控制器分别与所述测速装置及所述随动成像装置电连接；

所述随动成像装置设置有两个，两个所述随动成像装置分别设置在所述双轨轨道的两侧且沿所述双轨轨道对称设置，其中，设两个所述随动成像装置向所述双轨轨道作垂线的交点分别为交点A和交点B；所述随动成像装置包括红外相机及用于带动所述红外相机沿竖直方向旋转的驱动件；

所述主控制器包括逻辑运算模块及执行模块，所述逻辑运算模块及所述执行模块电连接；所述逻辑运算模块，用于接受所述测速装置发出的速度信息，并根据速度信息计算列车的行进速度、位于同一车轮轴两侧的轴箱到达交点A和交点B的时间以及到达交点A和交点B时所述驱动件带动所述红外相机旋转的角速度，并将计算结果发送至所述执行模块；

所述执行模块，用于根据计算结果控制所述驱动件带动所述红外相机旋转的角速度，并根据位于同一车轮轴两侧的轴箱到达交点A和交点B的时间控制两个所述红外相机分别对位于同一车轮轴两侧的轴箱进行拍摄。

作为优选，所述随动成像装置还包括与地面垂直设置的转轴及安装座组件，所述转轴与所述安装座组件转动连接；所述驱动件通过所述转轴带动所述红外相机转动；所述转轴外侧套设有导电滑环，所述导电滑环包括转子和定子，所述转子与所述定子转动连接，所述转子与所述转轴固定连接，所述定子与所述安装座组件固定连接；其中，所述转子与所述红外相机电连接，所述定子与所述主控制器电连接。

作为优选，所述安装座组件包括底座、转轴支架及导电滑环定位架，所述底座、所述转轴支架及所述导电滑环定位架依次连接，所述底座、所述转轴支架及所述导电滑环定位架上均设置有通孔，所述转轴与所述底座、所述转轴支架及所述导电滑环定位架上的通孔转动连接；所述驱动件安装在所述底座上，所述定子与所述导电滑环定位架固定连接。

作为优选，所述测速装置包括第一磁钢、第二磁钢及磁钢安装座，所述第一磁钢及所述第二磁钢与所述主控制器电连接，所述第一磁钢及所述第二磁钢安装在所述磁钢安装座上，所述磁钢安装座安装在所述双轨轨道的其中一条轨道上且与轨道上行进的车轮轮缘同侧；其中，所述第一磁钢及所述第二磁钢沿列车的行进方向依次设置。

作为优选，所述驱动件为伺服电机。

一种跟随式地铁列车轴箱温度检测方法，采用前述的跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：所述测速装置检测列车的速度信息，并发送至所述主控制器的逻辑运算模块；

步骤S2：所述逻辑运算模块接受所述测速装置发出的速度信息，并根据速度信息计算列车的行进速度、位于同一车轮轴两侧的轴箱到达交点A和交点B的时间以及到达交点A和交点B时所述驱动件带动所述红外相机旋转的角速度，并将计算结果发送至所述执行模块；

步骤S3：所述执行模块根据计算结果控制所述驱动件带动所述红外相机旋转的角速度，并根据位于同一车轮轴两侧的轴箱到达交点A和交点B的时间控制两个所述红外相机分别对位于同一车轮轴两侧的轴箱进行拍摄。

作为优选，所述步骤S2中列车行进速度V_行的具体计算方法为：

V_行＝L/t；

上式中，L为第一磁钢与第二磁钢之间的距离；t为列车车轮轮缘经过所述第一磁钢及所述第二磁钢上方的时间间隔。

作为优选，所述步骤S2中位于同一车轮轴两侧的轴箱从所述测速装置到达交点A和交点B的时间t₁的具体计算方法为：

t₁＝L₁/V_行＝L₁·t/L；

上式中，L₁为交点A和交点B沿双轨轨道方向与所述测速装置的距离。

作为优选，所述步骤S2中位于同一车轮轴两侧的轴箱到达交点A和交点B时，所述驱动件带动所述红外相机旋转的角速度ω应为：

ω＝L/(t·L₀)；

上式中，L₀为两个所述随动成像装置至交点A和交点B的距离。

作为优选，所述步骤S3中角速度的调整过程为：

所述伺服电机带动所述红外相机以一定的角加速度a(t)转动，在经过时间t₁后角速度为ω，并刚好完成N-(θ/2π)圈的转动；其中，角加速度a(t)满足以下公式：

t₀＝t₁-2π·(N-(θ/2π)-n)/ω；

上式中，ω₀及θ为位于同一车轮轴两侧的轴箱到达所述测速装置时，所述红外相机的角速度及所述红外相机的镜头与所述双轨轨道的垂线之间的夹角；N为整数，其中n＜N-(θ/2π)。

本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明的所述跟随式地铁列车轴箱温度检测系统及方法，通过设置主控制器、沿列车行进方向依次设置的用于检测列车行进速度的测速装置及随动成像装置对轴箱的温度进行检测，且所述跟随式地铁列车轴箱温度检测系统安装在列车运行线路上，在列车经过时可自动对列车轴箱温度进行检测，解放了人力，提高了工作效率；

2、本发明的所述跟随式地铁列车轴箱温度检测系统及方法，在列车被测轴箱与所述红外相机相对静止时进行红外拍摄，可有效避免红外热像图的拖影现象，反应结果更加准确；

3、本发明的所述跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，可对被测轴箱的整个断面温度情况进行检测，测量范围较大。

附图说明

图1为本发明跟随式地铁列车轴箱温度检测系统的结构示意图；

图2为本发明所述随动成像装置的结构示意图

图3为本发明所述测速装置的结构示意图；

图4为本发明所述测速装置的安装示意图之一；

图5为本发明所述测速装置的安装示意图之二；

图6为本发明所述主控制器的结构示意图。

图中：1、主控制器；11、逻辑运算模块；12、执行模块；2、随动成像装置；21、红外相机；22、转轴；23、驱动件；24、安装座组件；241、底座；242、转轴支架；243、导电滑环定位架；25、导电滑环；26、第一法兰轴承；27、第二法兰轴承；3、测速装置；31、第一磁钢；32、第二磁钢；33、磁钢安装座；331、磁钢安装板；332、磁钢支架；333、压块组件；3331、第一压块；3332、第二压块；3333、绝缘板；4、双轨轨道；5、列车；51、车轮轮缘；52、轴箱。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，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装置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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，用于检测转向架的轴箱52温度，包括主控制器1、沿列车5行进方向依次设置的用于检测列车5行进速度的测速装置3及随动成像装置2，所述主控制器1分别与所述测速装置3及所述随动成像装置2电连接；

所述随动成像装置2设置有两个，两个所述随动成像装置2分别设置在所述双轨轨道4的两侧且沿所述双轨轨道4对称设置，其中，设两个所述随动成像装置2向所述双轨轨道4作垂线的交点分别为交点A和交点B；所述随动成像装置2包括红外相机21及用于带动所述红外相机21沿竖直方向旋转的驱动件23；优选地，所述驱动件23为伺服电机。

所述主控制器1包括逻辑运算模块11及执行模块12，所述逻辑运算模块11及所述执行模块12电连接；所述逻辑运算模块11，用于接受所述测速装置3发出的速度信息，并根据速度信息计算列车5的行进速度、位于同一车轮轴两侧的轴箱52到达交点A和交点B的时间以及到达交点A和交点B时所述驱动件23带动所述红外相机21旋转的角速度，并将计算结果发送至所述执行模块12；

所述执行模块12，用于根据计算结果控制所述驱动件23带动所述红外相机21旋转的角速度，并根据位于同一车轮轴两侧的轴箱52到达交点A和交点B的时间控制两个所述红外相机21分别对位于同一车轮轴两侧的轴箱52进行拍摄。

进一步地，所述随动成像装置2还包括与地面垂直设置的转轴22及安装座组件24，所述转轴22与所述安装座组件24转动连接；所述驱动件23通过所述转轴22带动所述红外相机21转动；所述转轴22外侧套设有导电滑环25，所述导电滑环25包括转子和定子，所述转子与所述定子转动连接，所述转子与所述转轴22固定连接，所述定子与所述安装座组件24固定连接；其中，所述转子与所述红外相机21电连接，所述定子与所述主控制器1的执行单元电连接。

进一步地，所述安装座组件24包括底座241、转轴支架242及导电滑环定位架243，所述底座241、所述转轴支架242及所述导电滑环定位架243依次连接，所述底座241、所述转轴支架242及所述导电滑环定位架243上均设置有通孔，所述转轴22与所述底座241、所述转轴支架242及所述导电滑环定位架243上的通孔转动连接；所述驱动件23安装在所述底座241上，所述定子与所述导电滑环定位架243固定连接；优选地，所述随动成像装置2还设置有第一法兰轴承26及第二法兰轴承27，所述第一法兰轴承26安装在所述底座241的通孔与所述转轴22之间，所述第二法兰轴承27安装在所述转轴支架242的通孔与所述转轴22的之间，以避免所述转轴22与所述安装座组件24之间的刚性接触；所述底座241上还设置有电机支架，所述伺服电机通过所述电机支架安装在所述底座241上。

进一步地，所述测速装置3包括第一磁钢31、第二磁钢32及磁钢安装座33，所述第一磁钢31及所述第二磁钢32与所述主控制器1电连接，所述第一磁钢31及所述第二磁钢32安装在所述磁钢安装座33上，所述磁钢安装座33安装在所述双轨轨道4的其中一条轨道上且与轨道上行进的车轮轮缘51同侧；其中，所述第一磁钢31及所述第二磁钢32沿列车5的行进方向依次设置；优选地，所述磁钢安装座33包括磁钢安装板331、磁钢支架332及压块组件333，所述压块组件333包括第一压块3331及第二压块3332，所述第一压块3331与所述第二压块3332固定连接；所述磁钢安装板331安装在所述磁钢支架332上，所述磁钢支架332通过所述第一压块3331及所述第二压块3332固定在所述双轨轨道4上，所述第一压块3331及所述第二压块3332与所述双轨轨道4的底部固定连接，所述第一压块3331及所述第二压块3332与所述双轨轨道4之间设置有绝缘板3333。

一种跟随式地铁列车轴箱温度检测方法，采用前述的跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：所述测速装置3检测列车5的速度信息，并发送至所述主控制器1的逻辑运算模块11；

步骤S2：所述逻辑运算模块11接受所述测速装置3发出的速度信息，并根据速度信息计算列车5的行进速度、位于同一车轮轴两侧的轴箱52到达交点A和交点B的时间以及到达交点A和交点B时所述驱动件23带动所述红外相机21旋转的角速度，并将计算结果发送至所述执行模块12；

步骤S3：所述执行模块12根据计算结果控制所述驱动件23带动所述红外相机21旋转的角速度，并根据位于同一车轮轴两侧的轴箱52到达交点A和交点B的时间控制两个所述红外相机21分别对位于同一车轮轴两侧的轴箱52进行拍摄。

进一步地，所述步骤S2中列车5行进速度V_行的具体计算方法为：

V_行＝L/t；

上式中，L为第一磁钢31与第二磁钢32之间的距离；t为列车5车轮轮缘51经过所述第一磁钢31及所述第二磁钢32上方的时间间隔。

进一步地，所述步骤S2中位于同一车轮轴两侧的轴箱52从所述测速装置3到达交点A和交点B的时间t₁的具体计算方法为：

t₁＝L₁/V_行＝L₁·t/L；

上式中，L₁为交点A和交点B沿双轨轨道4方向与所述测速装置3的距离。

作为优选，所述步骤S2中位于同一车轮轴两侧的轴箱52到达交点A和交点B时，所述驱动件23带动所述红外相机21旋转的角速度ω应为：

ω＝L/(t·L₀)；

上式中，L₀为两个所述随动成像装置2至交点A和交点B的距离。

作为优选，所述步骤S3中角速度的调整过程为：

所述伺服电机带动所述红外相机21以一定的角加速度a(t)转动，在经过时间t₁后角速度为ω，并刚好完成N-(θ/2π)圈的转动；其中，角加速度a(t)满足以下公式：

t₀＝t₁-2π·(N-(θ/2π)-n)/ω；

上式中，ω₀及θ为位于同一车轮轴两侧的轴箱52到达所述测速装置3时，所述红外相机21的角速度及所述红外相机21的镜头与所述双轨轨道4的垂线之间的夹角；N为整数，其中n＜N-(θ/2π)。

具体检测过程如下：

列车5经过所述测速装置3时，车轮轮缘51依次触发所述第一磁钢31及所述第二磁钢32，所述主控制器1根据所述第一磁钢31与所述第二磁钢32的距离及触发的时间间隔，求出列车5的行进速度、位于同一车轮轴两侧的轴箱52从所述测速装置3到达交点A和交点B的时间以及到达交点A和交点B时所述驱动件23带动所述红外相机21旋转的角速度；

列车5经过所述测速装置3后，所述主控制器1根据上述计算结果控制两个所述随动成像装置2的伺服电机带动所述红外相机21旋转，使得位于同一车轮轴两侧的轴箱52到达交点A和交点B时，所述红外相机21的镜头正好正对交点A和交点B,且两个所述红外相机21焦距在交点A和交点B的线速度与列车5的行进速度相同，即两者相对静止，此时，所述主控制器1控制两个随动成像装置2对位于同一车轮轴两侧的轴箱52进行拍摄，所述红外相机21通过拍摄可得轴箱52的红外热像图，该热像图与轴箱52表面的热分布场相对应，热像图上面的不同颜色可代表被测轴箱52的不同温度，颜色越深代表该区域温度越高。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，用于检测转向架的轴箱温度，其特征在于：包括主控制器、沿列车行进方向依次设置的用于检测列车行进速度的测速装置及随动成像装置，所述主控制器分别与所述测速装置及所述随动成像装置电连接；

所述随动成像装置设置有两个，两个所述随动成像装置分别设置在所述双轨轨道的两侧且沿所述双轨轨道对称设置，其中，设两个所述随动成像装置向所述双轨轨道作垂线的交点分别为交点A和交点B；所述随动成像装置包括红外相机及用于带动所述红外相机沿竖直方向旋转的驱动件；

所述主控制器包括逻辑运算模块及执行模块，所述逻辑运算模块及所述执行模块电连接；所述逻辑运算模块，用于接受所述测速装置发出的速度信息，并根据速度信息计算列车的行进速度、位于同一车轮轴两侧的轴箱到达交点A和交点B的时间以及到达交点A和交点B时所述驱动件带动所述红外相机旋转的角速度，并将计算结果发送至所述执行模块；

所述执行模块，用于根据计算结果控制所述驱动件带动所述红外相机旋转的角速度，并根据位于同一车轮轴两侧的轴箱到达交点A和交点B的时间控制两个所述红外相机分别对位于同一车轮轴两侧的轴箱进行拍摄。

2.根据权利要求1所述的跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，其特征在于：所述随动成像装置还包括与地面垂直设置的转轴及安装座组件，所述转轴与所述安装座组件转动连接；所述驱动件通过所述转轴带动所述红外相机转动；所述转轴外侧套设有导电滑环，所述导电滑环包括转子和定子，所述转子与所述定子转动连接，所述转子与所述转轴固定连接，所述定子与所述安装座组件固定连接；其中，所述转子与所述红外相机电连接，所述定子与所述主控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，其特征在于：所述安装座组件包括底座、转轴支架及导电滑环定位架，所述底座、所述转轴支架及所述导电滑环定位架依次连接，所述底座、所述转轴支架及所述导电滑环定位架上均设置有通孔，所述转轴与所述底座、所述转轴支架及所述导电滑环定位架上的通孔转动连接；所述驱动件安装在所述底座上，所述定子与所述导电滑环定位架固定连接。

4.根据权利要求1所述的跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，其特征在于：所述测速装置包括第一磁钢、第二磁钢及磁钢安装座，所述第一磁钢及所述第二磁钢与所述主控制器电连接，所述第一磁钢及所述第二磁钢安装在所述磁钢安装座上，所述磁钢安装座安装在所述双轨轨道的其中一条轨道上且与轨道上行进的车轮轮缘同侧；其中，所述第一磁钢及所述第二磁钢沿列车的行进方向依次设置。

5.根据权利要求1所述的跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，其特征在于：所述驱动件为伺服电机。

6.一种跟随式地铁列车轴箱温度检测方法，采用如权利要求1至5任一项所述的跟随式地铁列车轴箱温度检测系统，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤S1：所述测速装置检测列车的速度信息，并发送至所述主控制器的所述逻辑运算模块；

步骤S2：所述逻辑运算模块接受所述测速装置发出的速度信息，并根据速度信息计算列车的行进速度、位于同一车轮轴两侧的轴箱到达交点A和交点B的时间以及到达交点A和交点B时所述驱动件带动所述红外相机旋转的角速度，并将计算结果发送至所述执行模块；

步骤S3：所述执行模块根据计算结果控制所述驱动件带动所述红外相机旋转的角速度，并根据位于同一车轮轴两侧的轴箱到达交点A和交点B的时间控制两个所述红外相机分别对位于同一车轮轴两侧的轴箱进行拍摄。

7.根据权利要求6所述的跟随式地铁列车轴箱温度检测方法，其特征在于：所述步骤S2中列车行进速度V_行的具体计算方法为：

V_行＝L/t；

上式中，L为第一磁钢与第二磁钢之间的距离；t为列车车轮轮缘经过所述第一磁钢及所述第二磁钢上方的时间间隔。

8.根据权利要求7所述的跟随式地铁列车轴箱温度检测方法，其特征在于：所述步骤S2中位于同一车轮轴两侧的轴箱从所述测速装置到达交点A和交点B的时间t₁的具体计算方法为：

t₁＝L₁/V_行＝L₁·t/L；

上式中，L₁为交点A和交点B沿双轨轨道方向与所述测速装置的距离。

9.根据权利要求8所述的跟随式地铁列车轴箱温度检测方法，其特征在于：所述步骤S2中位于同一车轮轴两侧的轴箱到达交点A和交点B时，所述驱动件带动所述红外相机旋转的角速度ω应为：

ω＝L/(t·L₀)；

上式中，L₀为两个所述随动成像装置至交点A和交点B的距离。

10.根据权利要求9所述的跟随式地铁列车轴箱温度检测方法，其特征在于：所述步骤S3中角速度的调整过程为：

所述伺服电机带动所述红外相机以一定的角加速度a(t)转动，在经过时间t₁后角速度为ω，并刚好完成N-(θ/2π)圈的转动；其中，角加速度a(t)满足以下公式：

t₀＝t₁-2π·(N-(θ/2π)-n)/ω；

上式中，ω₀及θ为位于同一车轮轴两侧的轴箱到达所述测速装置时，所述红外相机的角速度及所述红外相机的镜头与所述双轨轨道的垂线之间的夹角；N为整数，其中n＜N-(θ/2π)。