CN112553979A - 一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，包括上盖板、射频仓、电气仓、上平台、受力传感器、下平台和减振器，受力传感器位于上平台和下平台之间，射频仓包括天线罩，上盖板的中央容纳天线罩；受力传感器与模数转换器连接，模数转换器与主控核心系统连接，主控核心系统与电池管理系统连接，主控核心系统还与射频链路连接，射频链路包括窄带物联网通信设备、Zigbee通信设备、LoRa通信设备和315M/433M无线发射接收设备；本发明通过移动终端监测安装有智能检测功能的减振器，事前预警，事时报警，事后反应，留出时间空间以便管理协调用，并能检测部分车辆的行驶状态以备车辆运营轨道维护协同部署，降低了人员数量投入和系统运营成本。

Description

一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器

技术领域

本发明涉及减振器技术领域，尤其涉及一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器。

背景技术

已经诞生的轨道交通浮置板道床减振器已经有很长的应用历史，主要以机械弹簧减振器和橡胶减振器为主，现有技术存在着以下的问题：

1：因为取决于减振器的半预埋式结构设计无法精确了解何时，何地，损坏多少的参数量，给检测，排查，检修带来了巨大的工作量和不确定性。

2：排查故障点需要有经验的人工逐一排查，加大了工作量和人工成本。

3：确定故障减振器的安装点位后因为没有相对固定不变的参照点无法测量浮置板道床减振器下沉的具体数据，或者数据不精确。

4：即使确定现有故障点，也无法追溯以往故障的起点时间和持续时间；对管理和设备的保障没有前提性的参数可采取。

5：现有的减振器只能起减振作用，无法监测车辆的部分行驶状态。

6：长期的减振器故障后无法察觉时间盲点加大了行车安全的风险。

7：在已经出现的部分电子监测功能的减振器存在着布线等复杂庞大的工程量。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，其特征在于，包括上盖板、射频仓、电气仓、上平台、受力传感器、下平台和减振器，所述上盖板、射频仓、电气仓、上平台、传感器、下平台和减振器由上至下依次设置在安装套筒的内部，所述受力传感器位于上平台和下平台之间，所述射频仓包括上下依次连接的天线罩和仓体底座，所述上盖板的中央设有圆孔，所述圆孔容纳天线罩；

其中，所述受力传感器与模数转换器连接，所述模数转换器与主控核心系统连接，所述主控核心系统与电池管理系统连接，所述模数转换器、主控核心系统和电池管理系统均设置在电气仓内，所述主控核心系统还与射频链路连接，所述射频链路包括窄带物联网通信设备、Zigbee通信设备、LoRa通信设备和315M/433M无线发射接收设备，所述窄带物联网通信设备连接至云端，所述Zigbee通信设备、LoRa通信设备和315M/433M无线发射接收设备均连接至本地网关。

进一步地，所述主控核心系统包括ARM处理器、中央处理器、只读存储器、快闪存储器、FPGA模块和数字信号处理器，所述主控核心系统接有CAN总线和485总线，所述主控核心系统设有USB接口，所述主控核心系统分别与温度检测器、湿度检测器和加速度检测器连接。

进一步地，所述电池管理系统与备用电源连接。

进一步地，所述减振器包括外钢桶、上端盖和定位轴，所述定位轴沿竖向贯穿上端盖并设置于外钢桶的中央，所述定位轴的上部套接定位螺母，所述定位螺母限制定位轴向下活动的范围，所述定位轴的外侧套接阻尼活塞。

进一步地，所述减振器的底部设有定位底座，所述定位底座的中央设有定位凹陷，所述定位轴的下部插入定位凹陷设置。

进一步地，所述定位轴的外侧套接减振弹簧，所述减振弹簧的上、下两端分别与上端盖以及减振器的底部接触。

进一步地，所述上平台和上端盖之间通过第一螺栓锁紧，所述上盖板的外侧上下贯穿设有上螺栓，所述安装套筒内的上部设有受力板，所述上平台通过第二螺栓与受力板连接。

进一步地，所述天线罩的外侧与上盖板的圆孔之间设有密封圈，所述仓体底座和上盖板通过第三螺栓连接。

进一步地，所述电气仓内设有电池模组和PCBA模组，所述电气仓的上端通过电气仓盖板密封。

本发明的优点在于，一个人即可通过移动终端，监测所有的安装有智能检测功能的所有减振器，事前预警，事时报警，事后反应；需要定位和协调的事情大大降低，且留出了时间空间以便管理协调用，并能检测部分车辆的行驶状态以备车辆运营轨道维护协同部署，降低了人员数量投入和系统运营成本。

本发明的数据在采集运算完成后可通过免费的工频段RF信号如2.4G的Zigbee，433M，315M，和LoRa技术直接传递到本地网关服务器端；也可先组成支持类DHT寻址协议的mash网格发送，在无网络条件或网络条件受限的情况下可使用支持NBIot节点设备向公网云端服务器发送；具体是否采用云架构或者本地服务器可根据部署需求定义，本发明设计了独特的球形天线罩，在确保射频信号不受影响的前提下可以起到防尘，防水作用。

本发明的数据采集和处理完毕后，使用者可以使用手机App在移动终端，电脑端即可随时随地查看监测数据，也可以设置报警阀值数据，触发报警条件后及时通知相关监测人员做出反应。

附图说明

图1为本发明的拆解结构示意图；

图2为本发明减振器的结构示意图；

图3为本发明主控核心系统和受力传感器的系统图；

图4为本发明外钢桶的结构示意图。

附图标记：

1上盖板、2射频仓、3电气仓、4上平台、5受力传感器、

6下平台、7减振器、8安装套筒、9外钢桶、10上端盖、

11定位轴、12定位螺母、13阻尼活塞、14定位底座、15定位凹陷、

16减振弹簧、17天线罩、18仓体底座、19圆孔、20天线基座、

21天线、22受力板、23第一螺栓、24第二螺栓、25第三螺栓、

26密封圈、27电池模组、28 PCBA模组、29电气仓盖板、

30模数转换器、31主控核心系统、32电池管理系统、33射频链路、

34窄带物联网通信设备、35 Zigbee通信设备、36 LoRa通信设备、

37 315M/433M无线发射接收设备、38 USB接口、

39温度检测器、40湿度检测器、41加速度检测器、42备用电源、

43混凝土浇筑耳、44套筒脚耳、45固定底座、46定位凸起、

47盖板螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，如图1所示，包括上盖板1、射频仓2、电气仓3、上平台4、受力传感器5、下平台6和减振器7，所述上盖板1、射频仓2、电气仓3、上平台4、传感器、下平台6和减振器7由上至下依次设置在安装套筒8的内部，所述受力传感器5位于上平台4和下平台6之间，所述减振器7的下方还设有固定底座，所述固定底座45的上端凸出设有定位凸起46，所述定位凸起46与减振器7底部的凹陷处配合。

如图2所示，所述减振器7包括外钢桶9、上端盖10和定位轴11，所述定位轴11沿竖向贯穿上端盖10并设置于外钢桶9的中央，所述定位轴11的上部套接定位螺母12，所述定位螺母12限制定位轴11向下活动的范围，所述定位轴11的外侧套接阻尼活塞13，所述阻尼活塞13的上端插入上端盖10下端的凹陷部设置。

如图4所示，所述外钢桶9外侧的中部环绕设有若干混凝土浇筑耳43，所述外钢桶9外侧的下部环绕设有若干套筒脚耳44。

所述减振器7的底部设有定位底座14，所述定位底座14的中央设有定位凹陷15，所述定位轴11的下部插入定位凹陷15设置，所述定位轴11的外侧套接减振弹簧16，所述减振弹簧16的上、下两端分别与上端盖10以及减振器7的底部接触。

所述射频仓2包括上下依次连接的天线罩17和仓体底座18，所述上盖板1的中央设有圆孔19，所述圆孔19容纳天线罩17，所述天线罩17为陶瓷材质，所述天线罩17的内侧设有天线基座20和天线21，所述天线罩17为球形，天线罩17在确保射频信号不受影响的前提下起到防尘，防水作用。

所述上平台4和上端盖10之间通过第一螺栓23锁紧，所述安装套筒8内的上部设有受力板22，所述上平台4通过第二螺栓24与受力板22连接，所述天线罩17的外侧与上盖板1的圆孔19之间设有密封圈26，所述仓体底座18和上盖板1通过第三螺栓25连接，所述上盖板1的外侧上下贯穿设有盖板螺栓47，所述上盖板1通过盖板螺栓47与安装套筒8顶部的凸环固定连接。

所述电气仓3内设有电池模组27和PCBA模组28，所述电气仓3的上端通过电气仓盖板29密封，所述电池模组27包括10节18650锂电池。

如图3所示，所述受力传感器5与模数转换器30连接，所述模数转换器30优选为8通道16位模数转换器30，所述模数转换器30与主控核心系统31连接，所述主控核心系统31与电池管理系统32连接，所述模数转换器30、主控核心系统31和电池管理系统32均设置在电气仓3内，所述主控核心系统31还与射频链路33连接，所述射频链路33包括窄带物联网通信设备34、Zigbee通信设备35、LoRa通信设备36和315M/433M无线发射接收设备37，所述窄带物联网通信设备34连接至云端，所述Zigbee通信设备35、LoRa通信设备36和315M/433M无线发射接收设备37均连接至本地网关。

所述主控核心系统31包括ARM处理器、中央处理器、只读存储器、快闪存储器、FPGA模块和数字信号处理器，所述主控核心系统31接有CAN总线和485总线，所述主控核心系统31设有USB接口38，所述主控核心系统31分别与温度检测器39、湿度检测器40和加速度检测器41连接，优选地，所述电池管理系统32与备用电源42连接。

本发明在常规的浮置板道床减振器的减振器7核心模组和减振器7预埋安装套筒8间加入了20K-1MN的受力传感器5，受力传感器5具体数值型号随应用在实际中调整；安装到位后接入电气仓3内的信号处理电路，在受力传感器5工作状态下读取受力数据，根据内置算法计算受力情况，来监测上部车辆压力和下部减振弹簧16的弹力，确认减振弹簧16的工作状态，并可采集输出振动的频率，幅度等数据；在群组工作模式下，可以通过读取多个减振器7得到的数据来综合计算上部行驶车辆的状态，如重量，超载，平衡，速度等信息。

所述电气仓3内的信号处理电路采用电池供电，可根据监测要求和设置监测的频繁程度，时间段，监测的心跳数据，也可更具电池的续航时间来设定以上参数；可适时根据需要，通过电池管理系统32关闭受力传感器5的供电，用内置的加速度传感器来监测振动数据，以节省电量能源，提高更换电池的时间间隔。

本发明具有温度检测和湿度检测功能，可基于此功能检测轨道交通隧道内的温湿度变化，提前预防凝水及进水损坏相关电子设备和绝缘性能下降引起的漏电风险。

本发明的数据在采集运算完成后，通过免费的工频段RF信号如2.4G的Zigbee通信设备35，窄带物联网通信设备34、LoRa通信设备36和315M/433M无线发射接收设备37直接传递到本地网关服务器端；也可先组成支持类DHT寻址协议的mash网格发送，在无网络条件或网络条件受限的情况下可使用支持窄带物联网通信设备34向公网云端服务器发送；具体是否采用云架构或者本地服务器可根据部署需求定义。

本发明数据采集处理完毕后，使用者可使用手机App在移动终端，电脑端随时随地查看监测数据，也可设置报警阀值，数据触发报警条件后及时通知相关监测人员做出反应。

如图2所示，所述减振器7的上端盖10与阻尼活塞13通过螺纹连接为紧固的整体，此时减振弹簧16为紧固的整体上唯一可活动的挠性固体配件，减振弹簧16活动的范围上下受上端盖10、减振器7底板的上下距离约束，中心位置受定位轴11贯穿约束；当定位轴11通过阻尼活塞13的中心孔和上端盖10的中心孔穿出后，被定位螺母12固定于另一端的螺纹上，此时整体连接成为一个可伸缩的减振器7总成，伸缩的距离由定位螺母12和减振弹簧16的弹力及综合根据具体应用来设定。

具体实施时，在减振器7腔体的内部加入了2Kg以内的阻尼液体聚异丁烯液体，用丁晴橡胶材质的密封环和不锈钢材质的密封圈对减振器7进行密封，防止聚异丁烯液体在减振器7倾斜或搬运时流出，增加减振弹簧16收或缩的时间。

当上端盖10受到浮置板道床通过安装套筒8的受力板22和顶板垫片施加的足够大的压力和重量时，所述上端盖10在减振弹簧16的弹力支撑下沿着定位轴11的中心向下位移压缩，此时阻尼活塞13跟随向下位移，因为有阻尼液体聚异丁烯的阻尼作用位移时间拉长，位移增加量平缓顺滑，不会给受力板22组成的套筒和浮置板道床整体以突然塌陷的加速度受力感，确保行驶列车的平稳运行；在受力解除后减振弹簧16伸长到初始位置，阻尼活塞13、上端盖10沿原路径上移归位，等待下一次受力重复以上动作。

在以上动作的初始设置中，在上端盖10的上方加装、更换不同厚度的顶板垫片，以设置浮置板道床的顶起高度，具体高度为轨道交通设计方根据环境来规划，其中上端盖10开设螺栓贯通孔，通过防转矩定位螺栓，即第二螺栓24将上端盖10来固定在减振器7的受力板22上，与安装套筒8和混凝土浇筑的浮置板道床组成为一个整体，防止在振动中减振器7旋转120度后，从安装孔脱出导致安装失效的情况发生。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (9)

1.一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，其特征在于，包括上盖板、射频仓、电气仓、上平台、受力传感器、下平台和减振器，所述上盖板、射频仓、电气仓、上平台、传感器、下平台和减振器由上至下依次设置在安装套筒的内部，所述受力传感器位于上平台和下平台之间，所述射频仓包括上下依次连接的天线罩和仓体底座，所述上盖板的中央设有圆孔，所述圆孔容纳天线罩；

其中，所述受力传感器与模数转换器连接，所述模数转换器与主控核心系统连接，所述主控核心系统与电池管理系统连接，所述模数转换器、主控核心系统和电池管理系统均设置在电气仓内，所述主控核心系统还与射频链路连接，所述射频链路包括窄带物联网通信设备、Zigbee通信设备、LoRa通信设备和315M/433M无线发射接收设备，所述窄带物联网通信设备连接至云端，所述Zigbee通信设备、LoRa通信设备和315M/433M无线发射接收设备均连接至本地网关。

2.根据权利要求1所述的一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，其特征在于，所述主控核心系统包括ARM处理器、中央处理器、只读存储器、快闪存储器、FPGA模块和数字信号处理器，所述主控核心系统接有CAN总线和485总线，所述主控核心系统设有USB接口，所述主控核心系统分别与温度检测器、湿度检测器和加速度检测器连接。

3.根据权利要求1所述的一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，其特征在于，所述电池管理系统与备用电源连接。

4.根据权利要求1所述的一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，其特征在于，所述减振器包括外钢桶、上端盖和定位轴，所述定位轴沿竖向贯穿上端盖并设置于外钢桶的中央，所述定位轴的上部套接定位螺母，所述定位螺母限制定位轴向下活动的范围，所述定位轴的外侧套接阻尼活塞。

5.根据权利要求4所述的一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，其特征在于，所述减振器的底部设有定位底座，所述定位底座的中央设有定位凹陷，所述定位轴的下部插入定位凹陷设置。

6.根据权利要求4所述的一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，其特征在于，所述定位轴的外侧套接减振弹簧，所述减振弹簧的上、下两端分别与上端盖以及减振器的底部接触。

7.根据权利要求4所述的一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，其特征在于，所述上平台和上端盖之间通过第一螺栓锁紧，所述上盖板的外侧上下贯穿设有上螺栓，所述安装套筒内的上部设有受力板，所述上平台通过第二螺栓与受力板连接。

8.根据权利要求1所述的一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，其特征在于，所述天线罩的外侧与上盖板的圆孔之间设有密封圈，所述仓体底座和上盖板通过第三螺栓连接。

9.根据权利要求1所述的一种无线智能轨道交通浮置板道床减振器，其特征在于，所述电气仓内设有电池模组和PCBA模组，所述电气仓的上端通过电气仓盖板密封。

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