CN111547087B - 一种轨道检测车减震系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道检测车减震系统，包括四个减震单元和控制单元；减震单元包括两个垂直方向减震器、减震板和水平方向减震器；垂直方向减震器包括垂直减震壳体、垂直减震弹簧、导杆和垂直压力传感器；导杆相对于垂直减震壳体上下活动，压缩垂直减震弹簧，垂直压力传感器获取该垂直方向上的震动力参数并传输到控制单元；水平方向减震器包括水平减震壳体、活动板、两个水平减震弹簧和两个水平压力传感器；活动板左右移动，挤压一个水平减震弹簧，其相应的水平压力传感器获取该水平方向上的震动力参数并传输到控制单元；控制单元包括工控机和两个电机驱动；工控机通过电机驱动控制电机。本发明具有结构合理、稳定检测车的行驶等优点。

Description

一种轨道检测车减震系统
技术领域
本发明属于轨道交通技术领域，涉及一种轨道检测车，尤其涉及一种轨道检测车减震系统。
背景技术
轨道交通目前已成为我国城市及城际交通最重要的组成部分，由于轨道机车运行时间长密度大，轨道难免会出现磨损引发各种安全隐患。为保证轨道交通的长时间通畅运行，轨道检测就成了轨道交通运输安全的最重要的环节之一。
目前轨道检测主要采用人工检测和轨道检测小车检测方式。人工检测效率较低、需要大量的检测人员人工成本高且检测精度受人员经验素质的影响。轨道检测小车比较方便，测量较快且比较精准，但是在轨道路基不平整的复杂条件下，轨道检测小车会产生颠簸。因此，需要在检测小车上安置减震器，来抑制检测小车吸震后反弹时的震荡，从而使得检测小车在行驶过程中减少晃动，保持良好的平稳性，更精确的进行后续的轨道检测操作。
现阶段，轨道检测小车减震设备主要常采用压缩弹簧。但是压缩弹簧在长期的使用过程中弹力会有衰减，对减震器的性能构成影响，弹簧的弹力控制的范围有限，无法满足全程上的实际需要。弹簧的刚性小时，虽然能产生良好的平稳性和舒适性，但它所能控制的能力有限，表现为振幅大，安全性不好。弹簧的刚性大时，启闭特性不好、灵敏度不高、用在垂向减震器时抗高频低幅振动性能不好，阻力图线呈摩擦型。
因此，亟待发明一种轨道检测小车减震系统，在轨道检测过程中减缓由路基平整等复杂情况下带来的检测误差，为保障行车安全、平稳、舒适和指导轨道养护维修奠定重要的基础。
发明内容
本发明提供一种轨道检测车减震系统，以克服现有技术的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种轨道检测车减震系统，用于轨道检测车的减震，轨道检测车具有车架和安装在车架底部的两个驱动轮和两个从动轮，驱动轮由电机驱动其转轴转动而进行行走，减震系统具有这样的特征：减震系统包括四个减震单元和控制单元；四个减震单元与两个驱动轮和两个从动轮一一对应；减震单元包括两个垂直方向减震器、减震板和水平方向减震器；垂直方向减震器包括垂直减震壳体、垂直减震弹簧、导杆和垂直压力传感器；垂直压力传感器固定在垂直减震壳体内的顶端；导杆竖直设置，下部穿出垂直减震壳体，固定在对应轮上方的车架上；垂直减震弹簧位于垂直压力传感器与导杆之间，在检测车行驶过程中产生的垂直方向震动力作用下，导杆相对于垂直减震壳体上下活动，压缩垂直减震弹簧，垂直压力传感器获取该垂直方向上的震动力参数并传输到控制单元；两个垂直方向减震器分别设置在对应轮上方的两侧；减震板水平固定在两个垂直方向减震器的垂直减震壳体上；水平方向减震器包括水平减震壳体、活动板、两个水平减震弹簧和两个水平压力传感器；水平减震壳体固定在减震板上；活动板沿纵向方向竖直设置在水平减震壳体中，可以左右移动，活动板将水平减震壳体分为两个减震室；两个水平压力传感器分别固定在活动板的左右两侧；两个水平减震弹簧分别设于两个减震室中，位于水平压力传感器与水平减震壳体的侧壁之间，在检测车行驶过程中产生的水平方向震动力作用下，活动板左右移动，挤压一个水平减震弹簧，其相应的水平压力传感器获取该水平方向上的震动力参数并传输到控制单元；控制单元包括工控机和两个电机驱动；两个电机驱动分别控制两个驱动轮的电机；工控机接收垂直压力传感器和水平压力传感器的震动力参数，根据数据参数通过电机驱动控制电机，进而控制检测车的行走速度。
进一步，本发明提供一种轨道检测车减震系统，还可以具有这样的特征：其中，垂直方向减震器还包括垂直减震垫；垂直减震弹簧的顶端与垂直压力传感器固定，底端与垂直减震垫的上表面固定；导杆的顶端与垂直减震垫的下表面固定。
进一步，本发明提供一种轨道检测车减震系统，还可以具有这样的特征：其中，垂直方向减震器还包括限位杆；限位杆沿水平方向设置，中部与导杆的上部固定，位于垂直减震壳体内，且限位杆的长度与垂直减震壳体的内部宽度相等，限制导杆(仅)在竖直方向上上下活动。
进一步，本发明提供一种轨道检测车减震系统，还可以具有这样的特征：其中，垂直方向减震器中，垂直减震壳体的底面具有导杆活动孔，导杆由该导杆活动孔穿出，导杆活动孔与导杆相匹配。
进一步，本发明提供一种轨道检测车减震系统，还可以具有这样的特征：其中，水平方向减震器中，水平减震壳体上壳壁和下壳壁的内表面均设有开口朝内、左右设置的滑动槽；活动板的上端和下端均固定有与滑动槽相匹配、卡在滑动槽中的滑块，滑块可在滑动槽中滑动，(使)活动板可沿滑动槽进行左右移动。
进一步，本发明提供一种轨道检测车减震系统，还可以具有这样的特征：其中，水平方向减震器还包括两个水平减震垫，分别设于两个减震室中；一个减震室中，水平减震弹簧的一端与水平压力传感器固定，另一端与水平减震垫的内侧固定，水平减震垫的外侧与水平减震壳体的侧壁固定。
进一步，本发明提供一种轨道检测车减震系统，还可以具有这样的特征：其中，还包括连接板，水平固定在四个减震单元的四个水平减震壳体上；工控机和两个电机驱动均固定在连接板上，工控机位于中间位置，两个电机驱动位于两侧、其相应电机的上方。
进一步，本发明提供一种轨道检测车减震系统，还可以具有这样的特征：其中，减震单元的水平压力传感器和垂直压力传感器分别实时获取轨道检测车的水平方向震动力参数f1和垂直方向震动力参数f2；当f1大于阈值t或f2大于特定阈值t，则工控机通过控制电机驱动的输入输出电压进而调节电机的转速和旋转角度，以减小驱动轮的行进速度，使得轨道检测车在轨道上保持平稳行驶。
进一步，本发明提供一种轨道检测车减震系统，还可以具有这样的特征：其中，电机装配有编码器，编码器实时向工控机传输轨道检测车的位置和速率信息，工控机分析接收的编码器信息，若轨道检测车的行驶速度大于行驶速度阈值，则工控机通过控制电机驱动的输入输出电压进而调节电机的转速和旋转角度，以减小驱动轮的行进速度，使得轨道检测车在轨道上保持平稳行驶。
进一步，本发明提供一种轨道检测车减震系统，还可以具有这样的特征：其中，电机装配有减速齿轮组，电机的动力经减速齿轮组减速再输出驱动驱动轮。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种轨道检测车减震系统，通过减震单元、控制单元与检测车的驱动结构(电机、驱动轮的等)的协调操作，能够有效缓冲来自轨道和轨道检测车的震动力，包括因检测车轮与轨面摩擦而产生的垂直方向的震动，以及在轨道弯道区域由于轨道轮自适应调节而产生的水平方向的震动，提高了轨道检测车运行时稳定性，为后续轨道交通安全检测奠定了重要基础。
附图说明
图1是轨道检测车的主视图；
图2是轨道检测车的俯视图；
图3是减震单元的结构示意图；
图4是水平方向减震器的俯视图；
图5是轨道检测车减震系统的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
如图1和2所示，本发明提供一种轨道检测车减震系统，用于轨道检测车的减震。
轨道检测车具有车架1和安装在车架1底部的两个驱动轮21和两个从动轮22，驱动轮21由电机23驱动其转轴24转动而进行行走。其中，驱动轮、转轴、电机与车架的安装连接为现有技术，非本申请的保护内容。具体的，电机23装配有减速齿轮组25，电机23的动力经减速齿轮组25减速再输出驱动转轴24、带动驱动轮21行走。
减震系统包括四个减震单元3和控制单元4。
四个减震单元3与四个检测车轮(两个驱动轮21和两个从动轮22)一一对应。
如图3所示，减震单元3包括两个垂直方向减震器31、减震板32和水平方向减震器33。
垂直方向减震器31包括垂直减震壳体311、垂直减震弹簧312、导杆313和垂直压力传感器314。
垂直压力传感器314固定在垂直减震壳体311内的顶端。
导杆313竖直设置，下部穿出垂直减震壳体311，固定在本减震单元3所对应轮(驱动轮21或从动轮22)上方的车架1上。
垂直减震弹簧312位于垂直压力传感器314与导杆313之间，垂直减震弹簧312的伸缩方向沿竖直方向设置。在检测车行驶过程中产生的垂直方向震动力作用下，导杆313相对于垂直减震壳体311上下活动，压缩垂直减震弹簧312，垂直压力传感器314获取该垂直方向上的震动力参数并传输到控制单元4。
其中，垂直方向减震器31还包括垂直减震垫315。垂直减震弹簧312的顶端与垂直压力传感器314固定，底端与垂直减震垫315的上表面固定。导杆313的顶端与垂直减震垫315的下表面固定。
垂直方向减震器31还包括限位杆316。限位杆316沿水平方向设置，中部与导杆313的上部固定，位于垂直减震壳体311内，且限位杆316的长度与垂直减震壳体311的内部宽度相等，限制导杆313仅在竖直方向上上下活动，避免其左右晃动。
垂直减震壳体311的底面具有导杆活动孔，导杆313由该导杆活动孔穿出，导杆活动孔与导杆313的横截面相匹配，可进一步保持导杆313上下活动的稳定性。
两个垂直方向减震器31分别设置在本减震单元3所对应轮(驱动轮21或从动轮22)上方的两侧。
减震板32水平固定在两个垂直方向减震器31的垂直减震壳体311上。
如图4所示，水平方向减震器33包括水平减震壳体331、活动板332、两个水平减震弹簧333和两个水平压力传感器334。
水平减震壳体331固定在减震板32上。
活动板332沿纵向方向(即车的行驶方向)竖直设置在水平减震壳体331中，可以左右移动。活动板332与水平减震壳体331内的纵向截面相一致，将水平减震壳体331分为两个减震室。
两个水平压力传感器334分别固定在活动板332的左右两侧。
两个水平减震弹簧333分别设于两个减震室中，位于水平压力传感器334与水平减震壳体331的侧壁之间，水平减震弹簧333的伸缩方向沿水平方向设置。在检测车行驶过程中产生的水平方向震动力作用下，活动板332左右移动，挤压一个水平减震弹簧333，被挤压的水平减震弹簧333产生运动反方向的弹簧力，相应的水平压力传感器334获取该水平方向上的震动力参数并传输到控制单元4。
具体的，水平方向减震器33中，水平减震壳体331上壳壁和下壳壁的内表面均设有开口朝内、左右设置的滑动槽3311。活动板332的上端和下端均固定有与滑动槽3311相匹配、卡在滑动槽3311中的滑块3321，滑块3321可在滑动槽3311中滑动，使活动板332可沿滑动槽3311进行稳定的左右移动。
其中，水平方向减震器33还包括两个水平减震垫335，分别设于两个减震室中。在一个减震室中，水平减震弹簧333的一端与水平压力传感器334固定，另一端与水平减震垫335的内侧固定，水平减震垫335的外侧与水平减震壳体331的侧壁固定。当活动板332处于水平减震壳体331的正中间位置时，水平减震弹簧333处于其原始状态，即不被压缩、也不被拉伸。
控制单元4包括工控机41和两个电机驱动42。
两个电机驱动42分别控制两个驱动轮21的电机23。
工控机41接收垂直压力传感器314和水平压力传感器334的震动力参数，根据数据参数通过电机驱动42控制电机23，进而控制检测车的行走速度。
具体的，如图1和2所示，减震系统还包括连接板5，水平固定在四个减震单元3的四个水平减震壳体331上。工控机41和两个电机驱动42均固定在连接板5上。工控机41位于中间位置，两个电机驱动42位于两侧、其相应电机23的上方。
减震单元3的水平压力传感器334和垂直压力传感器314分别实时获取轨道检测车的水平方向震动力参数f1和垂直方向震动力参数f2。
若f1大于阈值t，则说明震动力来自于轨道检测车在轨道弯道处进行轨道轮自适应调节过程。若f2大于特定阈值t，则说明震动力来自于轨道轮与轨面摩擦。控制单元4的工控机41依据水平压力传感器334和垂直压力传感器314的实时输出参数是否大于特定冲击力阈值，控制电机驱动42的输入输出电压进而控制电机23：当f1大于阈值t或f2大于特定阈值t，则工控机41通过控制电机驱动42的输入输出电压进而调节电机23的转速和旋转角度，以减小驱动轮21的行进速度，使得轨道检测车在轨道上保持平稳行驶。
同时，电机23还装配有编码器6。编码器6实时向工控机41传输轨道检测车的位置和速率信息。工控机41接收的编码器信息，并进行分析，若轨道检测车的行驶速度大于行驶速度阈值，则工控机41通过控制电机驱动42的输入输出电压进而调节电机23的转速和旋转角度，以减小驱动轮21的行进速度，使得轨道检测车在轨道上保持平稳行驶。
各设备之间可以通过电线连接：工控机分别电线连接电机驱动、编码器、垂直压力传感器和水平压力传感器，电机驱动电线连接电机。
工作时，如图5所示，在轨道检测车的行走过程中，减震单元中的垂直方向减震器通过垂直压力传感器实施获取垂直方向的震动力参数数据，水平方向减震器通过水平压力传感器实施获取水平方向的震动力参数数据，垂直和水平方向的震动力数据均传输至控制单元的工控机，工控机将其与阈值比较，若高于阈值则通过电机驱动控制电机的输出，从而控制驱动轮的速度，使轨道检测车在轨道上保持平稳行驶。即水平方向减震器用来减少在轨道弯道区域由于轨道轮自适应调节而产生的水平方向的震动，垂直方向减震器用来减少因轨道轮与轨面摩擦而产生的垂直方向的震动。

Claims (10)

1.一种轨道检测车减震系统，用于轨道检测车的减震，轨道检测车具有车架和安装在车架底部的两个驱动轮和两个从动轮，驱动轮由电机驱动其转轴转动而进行行走，其特征在于：
减震系统包括四个减震单元和控制单元；
四个减震单元与两个驱动轮和两个从动轮一一对应；
减震单元包括两个垂直方向减震器、减震板和水平方向减震器；
所述垂直方向减震器包括垂直减震壳体、垂直减震弹簧、导杆和垂直压力传感器；
垂直压力传感器固定在垂直减震壳体内的顶端；
导杆竖直设置，下部穿出垂直减震壳体，固定在对应轮上方的车架上；
垂直减震弹簧位于垂直压力传感器与导杆之间，在检测车行驶过程中产生的垂直方向震动力作用下，导杆相对于垂直减震壳体上下活动，压缩垂直减震弹簧，垂直压力传感器获取该垂直方向上的震动力参数并传输到控制单元；
两个垂直方向减震器分别设置在对应轮上方的两侧；
所述减震板水平固定在两个垂直方向减震器的垂直减震壳体上；
所述水平方向减震器包括水平减震壳体、活动板、两个水平减震弹簧和两个水平压力传感器；
水平减震壳体固定在减震板上；
活动板沿纵向方向竖直设置在水平减震壳体中，可以左右移动，活动板将水平减震壳体分为两个减震室；
两个水平压力传感器分别固定在活动板的左右两侧；
两个水平减震弹簧分别设于两个减震室中，位于水平压力传感器与水平减震壳体的侧壁之间，在检测车行驶过程中产生的水平方向震动力作用下，活动板左右移动，挤压一个水平减震弹簧，其相应的水平压力传感器获取该水平方向上的震动力参数并传输到控制单元；
控制单元包括工控机和两个电机驱动；
两个电机驱动分别控制两个驱动轮的电机；
工控机接收垂直压力传感器和水平压力传感器的震动力参数，根据数据参数通过电机驱动控制电机，进而控制检测车的行走速度。
2.根据权利要求1所述的轨道检测车减震系统，其特征在于：
其中，所述垂直方向减震器还包括垂直减震垫；
所述垂直减震弹簧的顶端与垂直压力传感器固定，底端与垂直减震垫的上表面固定；
所述导杆的顶端与垂直减震垫的下表面固定。
3.根据权利要求1所述的轨道检测车减震系统，其特征在于：
其中，所述垂直方向减震器还包括限位杆；
限位杆沿水平方向设置，中部与导杆的上部固定，位于垂直减震壳体内，且限位杆的长度与垂直减震壳体的内部宽度相等，限制导杆在竖直方向上上下活动。
4.根据权利要求3所述的轨道检测车减震系统，其特征在于：
其中，所述垂直方向减震器中，垂直减震壳体的底面具有导杆活动孔，导杆由该导杆活动孔穿出，导杆活动孔与导杆相匹配。
5.根据权利要求1所述的轨道检测车减震系统，其特征在于：
其中，所述水平方向减震器中，水平减震壳体上壳壁和下壳壁的内表面均设有开口朝内、左右设置的滑动槽；
所述活动板的上端和下端均固定有与滑动槽相匹配、卡在滑动槽中的滑块，滑块可在滑动槽中滑动，活动板可沿滑动槽进行左右移动。
6.根据权利要求1所述的轨道检测车减震系统，其特征在于：
其中，所述水平方向减震器还包括两个水平减震垫，分别设于两个减震室中；
一个减震室中，水平减震弹簧的一端与水平压力传感器固定，另一端与水平减震垫的内侧固定，水平减震垫的外侧与水平减震壳体的侧壁固定。
7.根据权利要求1所述的轨道检测车减震系统，其特征在于：
其中，还包括连接板，水平固定在四个减震单元的四个水平减震壳体上；
所述工控机和两个电机驱动均固定在连接板上，工控机位于中间位置，两个电机驱动位于两侧、其相应电机的上方。
8.根据权利要求1所述的轨道检测车减震系统，其特征在于：
其中，所述减震单元的水平压力传感器和垂直压力传感器分别实时获取轨道检测车的水平方向震动力参数f1和垂直方向震动力参数f2；
当f1大于阈值t或f2大于阈值t，则所述工控机通过控制电机驱动的输入输出电压进而调节电机的转速和旋转角度，以减小所述驱动轮的行进速度，使得轨道检测车在轨道上保持平稳行驶。
9.根据权利要求1所述的轨道检测车减震系统，其特征在于：
其中，所述电机装配有编码器，编码器实时向所述工控机传输轨道检测车的位置和速率信息，工控机分析接收的编码器信息，若轨道检测车的行驶速度大于行驶速度阈值，则工控机通过控制电机驱动的输入输出电压进而调节电机的转速和旋转角度，以减小所述驱动轮的行进速度，使得轨道检测车在轨道上保持平稳行驶。
10.根据权利要求1所述的轨道检测车减震系统，其特征在于：
其中，所述电机装配有减速齿轮组，电机的动力经减速齿轮组减速再输出驱动驱动轮。
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