CN111189653A - 一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，包括两对对射式高速光电开关、测速箱、挡板以及测速架，测速架放置在两条钢轨之间且高度低于碰撞车辆的底部，对射式高速光电开关安装于测速架上并两两相对，两对对射式高速光电开关的水平高度一致且横向距离为S，挡板安装于碰撞车辆的底部，当碰撞车辆碰撞前、后通过对射式高速光电开关时挡板阻断对射射线使对射式高速光电开关产生中断信号并将中断信号传输至与之电连接的测速箱。本发明的装置可同时实现对碰撞车辆的碰撞速度、碰撞后的回弹速度监测、位置信息反馈及其它试验设备触发。本装置还具备便携式、可移动、自供电的特点，具备无线传输功能。

Description

一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置

技术领域

本发明涉及轨道车辆碰撞领域，具体公开了一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置。

背景技术

轨道车辆碰撞事故严重威胁乘员安全，为减轻列车碰撞事故造成的损失，需通过实车撞击试验来研究轨道车辆结构耐撞性，进而研制耐冲击吸能车体，减轻列车撞击事故灾害损失。轨道车辆实车碰撞试验中，需对碰撞车辆的碰撞速度、碰撞后的回弹速度进行监测，对碰撞车辆经过测速点时的定位信息进行监测，同时在碰撞车辆经过测速点时同步触发高速摄影及其它地面测试系统。

目前并无一种装置能够同时实现轨道车辆碰撞试验测速、定位及触发，已有测速装置只监测碰撞速度，对碰撞后的回弹速度并无监测，且速度信息只能在装置上显示，无法实时传输到控制室。

发明内容

本发明目的在提供一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，包括两对对射式高速光电开关、测速箱、挡板以及测速架，测速架放置在两条钢轨之间且高度低于碰撞车辆的底部，对射式高速光电开关安装于测速架上并两两相对，两对对射式高速光电开关的水平高度一致且横向距离为S，挡板安装于碰撞车辆的底部，当碰撞车辆碰撞前、后通过对射式高速光电开关时挡板阻断对射射线使对射式高速光电开关产生中断信号并将中断信号传输至与之电连接的测速箱。

进一步地，测速箱包括箱体部分与测速部分，测速部分包括可编程逻辑控制器、交换机、无线收发器、HMI触摸屏以及电源，电源与可编程逻辑控制器、交换机、无线收发器、HMI触摸屏以及对射式高速光电开关连接，可编程逻辑控制器分别与交换机以及对射式高速光电开关连接，交换机还与无线收发器以及HMI触摸屏连接。

进一步地，中断信号包括碰撞前的中断信号和碰撞后的回弹中断信号，撞前中断信号和回弹中断信号分别用于监测轨道车辆碰撞速度和回弹速度，并通过HMI触摸屏上显示。

进一步地，可编程逻辑控制器与对射式高速光电开关通过航空接插件及电缆连接。

进一步地，可编程逻辑控制器可通过航空接插件及电缆，向轨道车辆碰撞试验的其它测试设备提供触发信号。

进一步地，电源为锂电池，可通过可外接AC220V电源进行充电。

进一步地，测速箱通过无线收发器与控制室主机端建立无线连接，传输速度、定位信息和触发状态。

进一步地，测速箱通过有线方式与控制室主机端建立连接，传输速度、定位信息和触发状态，有线连接包括网络连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明的一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，可同时实现对碰撞车辆的碰撞速度、碰撞后的回弹速度监测、位置信息反馈及其它试验设备触发。本装置还具备便携式、可移动、自供电的特点，具备无线传输功能。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明优选实例提供的一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置的功能示意图；

图2为本发明优选实施例提供的一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置结构示意图；

图3为本发明优选实施例提供的测速部分结构示意图；

图4为本发明优选实施例提供的箱体部分正视图；

图5(a)、(b)和(c)分别为本发明优选实施例提供的测速架结构示意图的主视图、侧视图和俯视图。

图中，1、对射式高速光电开关；2、测速箱；3、挡板；4、测速架；5、钢轨。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1和图2，本发明提供了一种本发明提供了一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，包括两对对射式高速光电开关1、测速箱2、车辆底部安装挡板3以及测速架4，测速架4放置在两条钢轨5之间，对射式高速光电开关1安装于测速架4上并两两相对，两对对射式高速光电开关1的水平高度一致且横向距离为S，碰撞车辆经过，车辆底部安装挡板3通过对射式高速光电开关1时对射式高速光电开关1产生的中断信号传输至与之电连接的测速箱2。测速箱2解算得到速度信息，在HMI屏上显示，同时向控制室主机发送速度信息、车辆位置信息，向其它试验设备发送触发指令。

测速架4如图5所示，长600mm，宽290mm，高280mm，由铝合金方管组成，重量轻，尺寸小，方便移动，可根据轨道车辆碰撞试验工况放置在轨道中间。两对对射式高速光电开关1安装在测速架4上，纵向间距S＝500mm。

两对对射式高速光电开关1正常状态下保持在常通状态，轨道车辆经过测速点时，依次通过两对光电开关(第一光电开关和第二光电开关)。若车长L大于两对光电开关之间间距S，首先遮挡第一光电开关产生第一中断信号，其次遮挡第二光电开关产生第二中断信号，再次通过第一光电开关产生第三中断信号，最后通过第二光电开关产生第四中断信号；若车辆碰撞后产生回弹，反向通过两对光电开关，首先遮挡第二光电开关产生第五中断信号，其次遮挡第一光电开关产生第六中断信号，再次通过第二光电开关产生第七中断信号，最后通过第一光电开关产生第八中断信号。若车长L小于两对光电开关之间间距S，首先遮挡第一光电开关产生第一中断信号，其次通过第一光电开关产生第二中断信号，再次遮挡第二光电开关产生第三中断信号，最后通过光第二电开关产生第四中断信号；若车辆碰撞后产生回弹，反向通过两对光电开关，首先遮挡第二光电开关产生第五中断信号，其次通过第二光电开关产生第六中断信号，再次遮挡光第一电开关产生第七中断信号，最后通过第一光电开关产生第八中断信号。

由于测速架4放置在两条轨道中间，碰撞发生后车辆回弹仍会在轨道上运动，车辆底部安装挡板3仍然会通过并遮挡两对高速光电开关。因此，能够保证可以测量到回弹中断信号。

进一步地，测速箱2包括箱体部分与测速部分，参见图3，测速部分包括可编程逻辑控制器、交换机、无线收发器、HMI触摸屏以及电源，电源与可编程逻辑控制器、交换机、无线收发器、HMI触摸屏以及对射式高速光电开关1连接，可编程逻辑控制器分别与交换机以及对射式高速光电开关1连接，交换机还与无线收发器以及HMI触摸屏连接。

测速箱2的箱体部分如图4所示，HMI触摸屏的屏幕部分嵌于箱体上以供使用人员操作。测速箱2在使用中无需外部供电而由锂电池供电，锂电池也可外接AC220V电源进行充电，电池电量可在电池电量显示表中显示，电池电量显示表也嵌于箱体上且与HMI触摸屏的屏幕部分位于箱体同一面方便使用人员观察电量信息。箱体部分上还设置有电源指示灯、充电指示灯、触发示意灯以及电源开关，上述部分均设置于与HMI触摸屏的屏幕部分位于箱体同一面方便使用人员进行观察。对射式高速光电开关1经放大器后接入可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器通过双绞线接入交换机，交换机接出两根双绞线到无线收发器和HMI触摸屏。

对射式高速光电开关1产生的中断信号经过放大器传送到可编辑逻辑控制器中，产生中断事件。通过编程，调用可编程逻辑控制器中的高速脉冲输出功能，输出100KHz频率脉冲，同时调用高速计数器，对高速脉冲进行计数。

开始使用时，打开电源开关，在HMI触摸屏上输入对碰撞车辆的长度L，两对对射式高速光电开关1的间距S等参数。或者通过外部PC端输入上述参数并通过无线收发器传输至交互机。外部PC端上配置有配套使用的无线接收软件。按下HMI触摸屏/外部PC端无线接收软件中的开始按钮，可编程逻辑控制器开始输出高速脉冲，若车长L大于间距S，车辆遮挡第一光电开关时产生第一中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第一中断事件，执行第一中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V1；其次车辆遮挡第二光电开关产生第二中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第二中断事件，执行第二中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V2；再次车辆通过第一光电开关产生第三中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第三中断事件，执行第三中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V3；最后车辆通过第二光电开关产生第四中断事件，执行第四中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V4。通过下式(1)可计算出车辆通过测速点时的速度。

式中，S、L的单位为m，V₁、V₂、V₃、V₄为中断信号脉冲数，最终得到的碰撞速度单位为m/s。

若车长L小于间距S，车辆遮挡第一光电开关时产生第一中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第一中断事件，执行第一中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₁；其次车辆通过第一光电开关产生第二中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第二中断事件，执行第二中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₂；再次车辆遮挡第二光电开关产生第三中断信号经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第三中断事件，执行第三中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₃；最后车辆通过第二光电开关产生第四中断事件，执行第四中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₄。通过下式(2)可计算出车辆通过测速点时的速度。

式中，S、L的单位为m，V₁、V₂、V₃、V₄为中断信号脉冲数，最终得到的碰撞速度单位为m/s。

若车辆碰撞后产生回弹，车长L大于间距S，车辆遮挡第二光电开关时产生第一中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第一中断事件，执行第一中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₁；其次车辆遮挡第一光电开关产生第二中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第二中断事件，执行第二中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₂；再次车辆通过第二光电开关产生第三中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第三中断事件，执行第三中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₃；最后车辆通过第一光电开关产生第四中断事件，执行第四中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₄。通过下式(3)可计算出车辆回弹时的速度。

式中，S、L的单位为m，V₁、V₂、V₃、V₄为中断信号脉冲数，最终得到的回弹速度单位为m/s。

若车辆碰撞后产生回弹，车长L小于间距S，车辆遮挡第二光电开关时产生第一中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第一中断事件，执行第一中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₁；其次车辆通过第二光电开关产生第二中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第二中断事件，执行第二中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₂；再次车辆遮挡第一光电开关产生第三中断信号经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第三中断事件，执行第三中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₃；最后车辆通过第一光电开关产生第四中断事件，执行第四中断程序，将此中断时的脉冲计数存入存储器V₄。通过下式(4)可计算出车辆通过测速点时的速度。

式中，S、L的单位为m，V₁、V₂、V₃、V₄为中断信号脉冲数，最终得到的回弹速度单位为m/s。

速度可显示在HMI触摸屏上，同时通过无线收发器接入碰撞线路无线AP，走OPC协议到控制室主机，显示在PC端无线接收软件上。

本装置可移动到碰撞试验线的任意位置，配合碰撞试验线路上的距离定位标识，当车辆遮挡第一光电开关时产生第一中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第一中断事件，执行第一中断程序，发送车辆通过信号Q1，经无线收发器接入碰撞线路上的无线AP，走OPC协议到控制室主机，在PC端无线接收软件上显示车辆定位信息、经过该位置时的速度信息。

本装置可移动到碰撞发生点之前，当车辆遮挡第一光电开关时产生第一中断信号，经放大器接入可编程逻辑控制器，产生第一中断事件，执行第一中断程序，发送触发信号Q2，接入到高速摄影及其它地面测试设备，实现同步触发功能，同时触发状态通过无线收发器接入到控制室主机，在PC端无线接收软件上显示车辆速度信息、定位信息及触发状态。

本发明结构简单、方便移动、无需外部供电，可安装在轨道车辆碰撞线路的任意位置，能够同时实现轨道车辆碰撞试验中碰撞速度、碰撞后回弹速度监测、车辆位置信息获取和同步触发功能。其中速度监测中高速脉冲输出频率达到100KHz，对时间的采集达到10us单位，精度高，一套装置可同时监测碰撞速度和回弹速度。本发明参数设置可通过HMI触摸屏现场设置、PC端无线接收软件远程设置两种方式，速度信息、车辆定位信息和触发状态信息可在HMI触摸屏上显示，亦可通过无线传送到碰撞控制室主机，在PC端无线接收软件上显示，方便碰撞测试系统集成控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (8)

1.一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，其特征在于，包括两对对射式高速光电开关(1)、测速箱(2)、挡板(3)以及测速架(4)，所述测速架(4)放置在两条钢轨(5)之间且高度低于碰撞车辆的底部，所述对射式高速光电开关(1)安装于所述测速架(4)上并两两相对，两对所述对射式高速光电开关(1)的水平高度一致且横向距离为S，所述挡板(3)安装于所述碰撞车辆的底部，当所述碰撞车辆碰撞前、后通过所述对射式高速光电开关(1)时所述挡板(3)阻断对射射线使所述对射式高速光电开关(1)产生中断信号并将所述中断信号传输至与之电连接的所述测速箱(2)。

2.根据权利要求1所述的一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，其特征在于，所述测速箱(2)包括箱体部分与测速部分，所述测速部分包括可编程逻辑控制器、交换机、无线收发器、HMI触摸屏以及电源，所述电源与所述可编程逻辑控制器、所述交换机、所述无线收发器、所述HMI触摸屏以及所述对射式高速光电开关(1)连接，所述可编程逻辑控制器分别与所述交换机以及所述对射式高速光电开关(1)连接，所述交换机还与所述无线收发器以及所述HMI触摸屏连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，其特征在于，所述中断信号包括碰撞前的中断信号和碰撞后的回弹中断信号，所述撞前中断信号和所述回弹中断信号分别用于监测轨道车辆碰撞速度和回弹速度，并通过所述HMI触摸屏上显示。

4.根据权利要求2所述的一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，其特征在于，所述可编程逻辑控制器与所述对射式高速光电开关(1)通过航空接插件及电缆连接。

5.根据权利要求2所述的一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，其特征在于，所述可编程逻辑控制器可通过航空接插件及电缆，向轨道车辆碰撞试验的其它测试设备提供触发信号。

6.根据权利要求2所述的一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，其特征在于，所述电源为锂电池，可通过可外接AC220V电源进行充电。

7.根据权利要求2所述的一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，其特征在于，所述测速箱(2)通过所述无线收发器与控制室主机端建立无线连接，传输速度、定位信息和触发状态。

8.根据权利要求2所述的一种用于轨道车辆碰撞试验的测速、定位及触发装置，其特征在于，所述测速箱(2)通过有线方式与控制室主机端建立连接，传输速度、定位信息和触发状态，所述有线连接包括网络连接。

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