CN112590834B - 全自动减速顶辅助检测车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及减速顶检测技术领域，公开了全自动减速顶辅助检测车，其包括：车架；安装在车架底部的多个走行机构；安装在车架上且能够检测减速顶油气压力和安装高度的测压机构；用于抵消减速顶油气压力且与所述测压机构安装在车架同一侧的抓轨机构；与所述测压机构安装在车架同一侧且能够检测减速顶安装间隙的测距机构；以及控制系统，其用于控制检测车的走行和自动停止并完成检测动作。该检测车上道启动后，可以自动识别减速顶位置、检测减速顶相关技术参数、检测数据通过无线传输模式传输给移动终端，达到实时监控减速顶状态的目的。

Description

全自动减速顶辅助检测车

技术领域

本发明属于减速顶全自动检测设备技术领域，具体涉及一种全自动减速顶辅助检测车。

背景技术

减速顶是安装在钢轨上，车辆滚压过后，滑动油缸帽头对车辆起制动减速的一种液压设备，它具有投资小、作业效率高、安全系数高、无需能源、控速稳定可靠、安全连挂率高、结构轻小等优点。减速顶的广泛应用对编组站作业效率、保证运输作业安全和人身安全，实现自动化驼峰溜放作业起到了十分有效的作用。因此减速顶应用范围广，使用数量多，深得铁路运输部门和广大铁路工作人员的好评，并且已经在应用减速顶的编组站和厂矿区全部成立了减速顶工区。减速顶在铁路编组站驼峰调速系统中的应用，大大降低了调车作业事故，减轻了调车作业人员的劳动强度，提高了编组站的解编能力和作业效率，具有较好的经济和社会效益。据统计，全路共安装各类减速顶达100多万台。

近期，先后在多个铁路局发生了车辆脱轨事故，这些事故基本都和减速顶技术状态不良有关联，所以当前对减速顶的技术状态检测也逐步被提升到了一个新高度。

目前，国内减速顶性能的测试系统主要分为两种，一种是圆轨式减速顶模拟试验台，另一种是试验线路测试系统。

(1)圆轨式模拟试验台为线下检测系统：

圆轨式模拟试验台应用于室内。它的基本原理是使用直径为840 mm的铁路车辆的车轮，沿着直径为7 m的圆形轨道上进行单方向的回转运动。车轮的轮重可以通过液压千斤顶升降配重梁来改变，其速度可以控制在1.5-28 km/h的范围内，以适应减速顶性能检测的需要。电动机的功率和试验台转动动能很大，整个试验台的运行速度相对稳定。圆轨式减速顶模拟试验台具有精度高，运行稳定性和检测可靠性高，操作简便等特点。

(2)试验线路检测系统：

可模拟减速顶真实工作状况，通过车辆滚压来测试减速顶的性能状况。车辆上安装相应的位移、压力传感器，通过传感器上采集到的信息来分析减速顶的制动功、阻力功和临界速度，判断减速顶的性能是否符合要求。

试验线路检测系统简单方便，减速顶的性能状况接近工作现场状况的表现，测试结果准确，但是它存在以下缺点：

1、测试成本高：因为它需要铺设特定的轨道线路，配备相应车辆和装备。

2、测试效率低：室外实验过程中，需要人员连续拆装减速顶，并且很容易受天气的影响，无法进行大量的减速顶性能检测。

3、能耗大。

相比较于试验线路检测系统，圆轨式减速顶模拟试验有很多优点。整个试验台安装在室内，检测结果不受天气影响；它占地面积较小，不需要铺设专门的铁路线路，不需要铁路轨道车、16吨守车和配重车。

虽然圆轨式减速顶模拟试验台具备以上优点，但是仍然有不足。它的建设成本依然很高，不但需要配备直径至少7 m的场地，而且要求有更多的地方来布置其余的配套设施。它们还都具有相同的其他缺点。它们不仅规模大而且投资也大，一旦建成之后便无法移动，需要检测的减速顶必须送到检测站检测。检测站数量有限，如果现场减速顶发生状况，可能需要长途运输到检测站方能检测。

上述测试系统都是大型固定式检测系统，主要用于产品的开发研制和批量出厂检验，不能适用于编组站现场的减速顶性能的检测。目前，现场减速顶的工况日常检测由人工检查。编组站对减速顶的日常检测有明确要求，但由于缺乏检测设备，工作人员只能通过用脚踩踏的方式对减速顶的工况进行检测。通过人工感受踩踏过程中减速顶给予脚的反作用力的大小来判断减速顶是否合格。这种检测办法完全依赖于工人的工作经验，并不精确，无法量化，带有很大的随机性，同一个工人在不同的状态下也可能得出不同的判断。这种方法的另一个弊端是会给工作人员造成很大的劳动负荷。因此，现场急需一台可实现减速顶运行状态的自动化检测、减速顶故障量化评判的设备。

目前，经调研发现减速顶存在安装尺寸不正常、油气泄漏、死顶等情况，会使减速顶“带病”作业，严重的会造成列车脱线。我局减速顶日常检查也是依靠人工检查，目测外部结构是否存在损坏、漏油等现象，对减速顶是否做功、制动性能的好坏只能采用逐台脚踩的方式来判断，这样的检测方式存在检测粗略、效率低下、无可采信的检测数据、劳动强度大等问题，无法实现对减速顶的有效检测，致使许多减速顶“病态”作业，影响了编组场的作业效率。针对当前减速顶检测现状，根据《铁道车辆减速顶》（TB/T 2460-2016）标准，研发一种替代人工检测，实现减速顶工作状态自动检测的专用设备，及时发现不合格减速顶，为减速顶进行及时维修、更换，消除事故隐患，保证铁路运输安全生产。

为此，我们在深入调研的基础上，联合各部门立项研制生产此“全自动减速顶辅助检测车” 。

发明内容

本发明针对减速顶日常检查是依靠人工经验、检测结果可信度低等问题，提出一种可在铁路钢轨上自动走行的并自主完成减速顶相关检测指标的全自动减速顶辅助检测车，从而大幅度节约人工成本，提高减速顶参数检测准确度。

本发明的技术方案是这样实现的：

全自动减速顶辅助检测车，其包括：

车架；

安装在车架底部的多个走行机构，其具有轮支座和铰接在所述轮支座上的走行轮，至少两个所述走行机构还具有动力驱动单元，且该走行机构分别设置在所述车架两端；

安装在车架上且能够检测减速顶油气压力和安装高度的测压机构，其具有压力驱动单元、连接在压力驱动单元输出端的压力传感器和连接在压力传感器上的压块，所述压力驱动单元具有带动压块对减速顶施压的电动缸和驱动电动缸运动的执行电机模块；

安装在所述压块上用于检测减速顶位置并发出触发信号的位置传感器；

用于抵消减速顶油气压力且与所述测压机构安装在车架同一侧的抓轨机构，其具有对称设置且铰接在车架下方的两个卡爪、两端分别铰接所述两个卡爪的连杆机构和能够提升或下推所述连杆机构的电动推杆一；

与所述测压机构安装在车架同一侧且能够检测减速顶安装间隙的测距机构，其具有壳体、固定连接在壳体上的滑轨机构、固定安装在滑轨机构上的轮廓测量仪和驱动滑轨机构的电动推杆二；以及

控制系统，其用于控制检测车的走行和自动停止并完成检测动作，其具有控制器、能够为各用电单元供电的电源模块和与控制器进行无线数据通信的手持机，所述控制器连接动力驱动单元、压力驱动单元、位置传感器、压力传感器、电动推杆一、电动推杆二和轮廓测量仪。

作为本发明进一步的方案：所述车架具有对称设置的第一承载板和第二承载板，以及两端分别固定连接所述第一承载板和第二承载板的控制箱体，所述第一承载板和第二承载板的两侧分别向外延伸出安装板。

作为本发明进一步的方案：所述走行机构通过转动副连接在所述安装板上，所述转动副具有与轮支座一端垂直连接的支承板，以及连接支承板和安装板的扭矩转轴，所述转动副通过一锁定件进行锁止定位。

作为本发明进一步的方案：所述走行轮采用耐磨、绝缘材质制成的无轮缘轨轮，且走行轮边缘与轮支座之间具有一定的距离；所述轮支座另一端向外延伸出一轮支架，所述轮支架上铰接一导向轮，且当走行轮位于钢轨上时，导向轮与钢轨侧面接触。

作为本发明进一步的方案：所述测距机构与测压机构并排设置在第一承载板上，所述壳体为一端开口结构，与该开口端在竖直方向上相对应的第一承载板和压块上均开设有扫描孔，以用来供轮廓测量仪进行激光扫描。

作为本发明进一步的方案：所述抓轨机构为两个且对称设置在测压机构两侧，其卡爪具有由金属形成的基体，在该基体一端设计有一个横向弯曲的卡接头，该卡接头上设有一个倾斜于基体纵轴线的卡接面用于贴合钢轨下表面，在与所述卡接头同一侧的基体上设有一鱼肚形结构的铰接部。

作为本发明进一步的方案：所述动力驱动单元包括输出动力的步进电机和将动力传递给走行轮的同步带传动机构。

作为本发明进一步的方案：所述电源模块包括锂电池和用于将锂电池输出电压转换成各用电单元所需电压的电压转换模块，所述锂电池安装在第二承载板上。

作为本发明进一步的方案：所述第一承载板和第二承载板上均设有提手。

作为本发明进一步的方案：所述扭矩转轴包括设有固定端的主轴、连接安装板的固定件、连接支承板的旋转件和锁止螺母，所述固定件设计为瓣状结构，其与旋转件均套设在所述主轴上，所述锁止螺母与主轴自由端螺纹连接；在所述固定件和旋转件之间设有一对摩擦阻尼华司，在所述旋转件和锁止螺母之间设有一对碗形弹性华司，且在该对碗形弹性华司两侧各设有一定位华司。

实施本发明的这种全自动减速顶辅助检测车，具有以下有益效果：

1、检测车自带电源，可根据需要在手持机中选择检测模式（内侧顶或外侧顶），由光电开关检测检测车是否到达检测位置，并通过电子标签读卡器直接读取减速顶的身份信息（型号、厂家、所属编组站、股道号等）；到达检测位置时，抓轨机构抓住轨头，压块下压，将减速顶下压至指定位置并返回，在此过程中，可测量减速顶的油气垂直反力、安装高度、回程时间和安装间隙等参数；通过对比以上参数，即可判别该减速顶故障与否，若判断为故障顶则立即报警；测量结果将实时显示于手持机，并上传至网站服务器，方便站场人员随时调取、记录、管理。

2、通过设置转动副和锁定件，使得走行机构可以360°旋转，从而可以在不拆装的前提下，完成内侧顶（减速顶设置在钢轨内侧）或外侧顶（减速顶设置在钢轨外侧）的检测。

3、通过给走行机构装配无轮缘轨轮和导向轮，防止钢轨“肥边”卡滞检测车，大大提高检测车在钢轨上通行的自我调节能力。

4、通过采用本方案的抓轨机构，通过执行电动推杆的伸缩量控制简单的机械传动结构达到非常好的抓轨效果；设计的卡爪结构，可以更好的抓紧钢轨，且更均匀的分散减速顶油气反力带给卡爪的应力，防止其折断。

5、检测车智能化程度高，利用无线传输技术，实现实时数据传输。通过感应设计、无线控制设计、高速芯片等技术的实际应用，使该方案真正实现了全自动化检测，检测过程智能、高效、流畅。

6、本装置整体结构简单、机械零部件量少且有效性高、自动化程度高、检测结果精确、大大节省人工成本，非常适合铁路编组站作业。

附图说明

图1为本发明全自动减速顶辅助检测车的工作示意图；

图2为本发明全自动减速顶辅助检测车的示意图；

图3为图2中测压机构的示意图；

图4为图3中压块的示意图；

图5为图2中抓轨机构的松开状态示意图；

图6为图2中抓轨机构的夹紧状态示意图；

图7为图2中走行机构的示意图；

图8为图7中具有动力驱动单元的示意图；

图9为图7中扭矩转轴的示意图；

图10为图2中测距机构的示意图；

图11为本发明全自动减速顶辅助检测车的控制流程图；

图12为本发明全自动减速顶辅助检测车的控制部分结构示意图；

图13为本发明全自动减速顶辅助检测车的整机工作流程图。

附图标记为：车架1、控制系统9、走行机构2、测压机构4、抓轨机构6、测距机构8、控制器91、电源模块92、手持机93、压力驱动单元41、压力传感器42、压块43、位置传感器44、卡爪61、连杆机构62、电动推杆一63、壳体81、滑轨机构82、轮廓测量仪83、电动推杆二84、轮支座21、走行轮22、动力驱动单元23、转动副24、第一承载板11、第二承载板12、控制箱体13、安装板14、提手15、电动缸410、执行电机模块411、基体板434、扫描孔10、施压部430、凸起431、放置槽432、槽孔433、安装支架64、铰接支座65、基体610、卡接头611、卡接面612、铰接部613、连杆620、摆杆621、基板810、支脚811、挡板812、U型卡槽85、步进电机230、同步带传动机构231、轮支架25、导向轮26、基座250、轮轴251、围挡片27、支承板240、扭矩转轴241、锁定件242、装配孔243、沉孔244、放置孔245、主轴2410、固定件2411、旋转件2412、锁止螺母2413、摩擦阻尼华司2414、碗形弹性华司2415、定位华司2416、插销孔28、锂电池920、安放槽120。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1至图10是用于说明本发明的全自动减速顶辅助检测车的一个实施例的示意图。图示的全自动减速顶辅助检测车包括：车架1及安装在车架1上完成相应动作的控制系统9和执行部件。执行部件包括可以在铁路钢轨上自由行走的走行机构2、可以检测减速顶油气压力和安装高度的测压机构4、用于抵消减速顶油气压力的抓轨机构6和能够检测减速顶安装间隙的测距机构8。

控制系统9是用于控制辅助检测车自动走、停并完成检测动作的控制部件。如图1至图2所示，其具有控制器91、电源模块92和手持机93。控制器91置于下述的控制箱体13中，电源模块92安装在下述的第二承载板12上，由此，控制系统9被车架1所支撑。

测压机构4是能够检测减速顶油气压力和安装高度的检测部件。如图3至图4所示，测压机构4具有压力驱动单元41、压力传感器42、压块43和位置传感器44。如图2所示，压力驱动单元41安装于车架1上，由此，测压机构4被车架1所支撑。

抓轨机构6是抵消减速顶的油气反力、防止检测车被弹起的钢轨轨头夹紧部件。如图5至图6所示，抓轨机构6具有两个卡爪61、连杆机构62和电动推杆一63。结合图2和图5所示，卡爪61铰接安装在车架1上，电动推杆一63也安装于车架1上，由此，抓轨机构6也被车架1所支撑。

测距机构8能够检测减速顶与钢轨轨头之间的安装间隙的检测部件。如图10所示，测距机构8具有壳体81、滑轨机构82、轮廓测量仪83和电动推杆二84。结合图2和图10所示，壳体81安装在车架1上，由此，测距机构8也被车架1所支撑。

走行机构2是能够支撑检测车在铁路钢轨上行走的部件。如图7至图9所示，走行机构2具有轮支座21和走行轮22，至少两个走行机构2还具有动力驱动单元23。走行机构2通过转动副24连接在车架1上，其可以相对于车架1进行360°旋转，在不拆装的情况下以满足检测车在安装了内侧顶或外侧顶的钢轨上行走。

首先，参照图1至图2，说明车架1。车架1由金属材料制成，在本实施例中采用铝合金材质，其具有对称设置的第一承载板11和第二承载板12，以及两端分别固定连接第一承载板11和第二承载板12的控制箱体13。第一承载板11和第二承载板12结构一致，均在一侧延伸出台阶部，该台阶部用于安装控制箱体13，可以采用焊接或者类似的固定安装方式。该台阶部侧壁上还设有加强筋，增强支撑能力。控制箱体13为长方体形状且长度要适当，车架1安装好后，其长度要与两根钢轨宽度相当，使得检测车能在钢轨上行走。控制系统9安装在控制箱体13内，在控制箱体13外表面上设置有铭牌、用于连接执行部件的控制总线连接头、电量显示器、状态显示灯、电源开关和用于连接动力驱动单元23的电机接头。第一承载板11相对的两侧和第二承载板12相对的两侧均分别向外延伸出安装板14，其用于走行机构2的安装，且每个安装板14上均固定连接有提手15，便于搬运。

其次，参照图3至图4，说明安装在第一承载板11上的测压机构4。压力驱动单元41固定连接在第一承载板11上，其输出端穿过第一承载板11，将压力传感器42连接在该输出端上，再将压块43连接在压力传感器42上（通过螺栓连接），从而完成测压机构4的组装。压块43采用凹字型结构设计，当下压减速顶时，钢轨轨头陷入压块43中间，两端对减速顶施加压力，可以实现完成内顶（减速顶设置在钢轨内侧）或外顶（减速顶设置在钢轨外侧）的检测。压力驱动单元41具有带动压块43对减速顶施压的电动缸410和驱动电动缸410运动的执行电机模块411，在本实施例中，执行电机模块411采用伺服电机。通过控制执行电机模块411的转速和旋转圈数可精确控制压块43的升降行程，其行程通过执行电机模块411中的编码器测量得到，经过计算后从而获得减速顶的安装高度。压块43将减速顶滑动油缸帽头以一定速度下压至指定位置，此时压力传感器42测量到的压力值经过设计的公式计算后即得到减速顶油气反压力。压块43具有基体板434，在该基体板434上设计有平行的两个扫描孔10，该扫描孔10设计成长条形状且为贯穿孔。压力传感器42位于两个扫描孔10之间，固定安装在基体板434上。在该基体板434两端的竖直方向上延伸出两个施压部430，该两个施压部430之间的距离大于钢轨轨头的宽度，且该施压部430在竖直方向上不能遮挡到扫描孔10。进一步地，在该基体板434板边竖直方向上延伸出凸起431，其用于保护压力传感器42。

在施压部430的底部设置有放置槽432，在该放置槽432内安装有位置传感器44，用于检测减速顶位置并给控制器91发出触发信号。在每个施压部430上间隔相对安装有两个位置传感器44，控制器91只有接收到两个触发信号后才会对检测车的运动进行控制。进一步地，在施压部430水平方向上开设有贯穿的槽孔433，放置槽432与该槽孔433之间设有供连接线通过的孔洞，槽孔433的设置可以减轻压块43自重，且能便于位置传感器44的安装。

再次，参照图5至图6，说明安装在第一承载板11上的抓轨机构6。抓轨机构6为两个且对称设置在测压机构4的两侧，其具有两个卡爪61、连杆机构62和电动推杆一63。抓轨机构6的动作通过执行电动推杆一63的伸缩量来控制，该电动推杆一63内置行程开关控制推杆行程，由于钢轨轨头形状一致，因此抓轨机构6每次到达的行程是一致的，所以控制器91通过接收到行程开关的推杆行程数据即可判断抓轨机构6是否完成动作。结合图2和图5所示，在第一承载板11上固定连接有安装支架64，本实施例中，该安装支架64为箱式支架。电动推杆一63固定连接在安装支架64上，其输出端穿过第一承载板11。在第一承载板11底部对称设置有两个铰接支座65（通过螺栓连接），两个铰接支座65之间的距离与钢轨轨头宽度相当，铰接支座65的长度可以满足电动推杆一63提升时，卡爪61与钢轨轨头相贴合。两个卡爪61分别铰接在两个铰接支座65上，在本实施例中，在下述卡爪61的基体610上设计有一个铰接公座，该铰接公座插接在铰接支座65的两个耳片之间，再通过销钉连接，形成可以旋转的铰接结构。在抓轨机构6中，凡是采用铰接连接方式的部件都是类似上述的铰接结构。卡爪61为一体式结构，其具有由金属形成的基体610，在该基体610一端设计有一个横向弯曲的卡接头611，该卡接头611上设有一个倾斜于基体610纵轴线的卡接面612用于贴合钢轨下表面，在与卡接头611同一侧的基体610上设有一鱼肚形结构的铰接部613。设计该种结构的卡爪61，当两个卡爪61闭合时，两个卡爪61之间构成的空间与钢轨轨头相适配，卡爪61与钢轨轨头的接触面更贴合，提高抓轨机构6的作用效率；且在卡爪61的基体610上设计一鱼肚形结构的铰接部613，一是增强卡爪61强度，均匀分散减速顶油气反力带给卡爪61的应力，防止其折断；二是供给一个铰接公座，便于后续部件的连接，构成抓轨机构6连杆传动组件的一部分。连杆机构62具有一根连杆620和分别铰接在连杆620两端的两根摆杆621，摆杆621与卡爪铰接部613相铰接，电动推杆一63的输出端与连杆620中间位置相铰接。连杆620、摆杆621和卡爪铰接部613共同构成连杆传动组件，其传递电动推杆一63的输出端施加的推力或拉力完成卡爪61的松开或抓紧动作。整个抓轨机构6设计的机械结构简单，传动效率高，控制方便，利于操作。

再者，参照图10，说明安装在第一承载板11上的测距机构8。测距机构8为两个且对称设置在测压机构4的另外两侧，用于完成内侧顶（减速顶设置在钢轨内侧）或外侧顶（减速顶设置在钢轨外侧）的检测。测距机构8具有壳体81、滑轨机构82、轮廓测量仪83和电动推杆二84，壳体81为一端开口结构，在本实施例中也为箱式结构。壳体81包括基板810、垂直连接在基板810两端的两个支脚811和设置在两个支脚811之间并连接在基板810两侧的两个挡板812，正对基板810的一端为壳体81的开口端，壳体81开口端固定连接在第一承载板11上。滑轨机构82的导轨固定连接在基板810上，电动推杆二84固定连接在支脚811上，其输出端固定连接在滑轨机构82的滑块上，在滑块上固定连接一U型卡槽85，将轮廓测量仪83固定安装在U型卡槽85内。在与壳体81开口端相对应的第一承载板11上也设有长条形状的扫描孔10，扫描孔10的宽度要比减速顶安装间隙稍宽，长度要稍大于减速顶油缸帽头的直径。第一承载板11的扫描孔10和压块43上的扫描孔10在同一竖直方向上，也就是说轮廓测量仪83发射的光要穿过扫描孔10能照射在被测物体上。

上述测距机构8采用线激光轮廓测量仪来实现测量减速顶的安装间隙。测量原理为：光学投射器将一定模式的结构光投射在被测物体表面，再形成由被测物表面形状调制的光纹三维图像。该三维图像由处于另一位置的接收器接收，从而获得光纹二维畸变图像，光纹的畸变程度取决于光学投射器与摄像机之间的相对位置和物体表面形廓。当光学投射器与摄像机之间的相对位置一定时，由畸变的二维光纹图像坐标便可重现物体表面的三维形廓。对于减速顶的安装间隙测量来说，其油缸帽头为圆弧状，钢轨为平面，由于检测车难以保证准确定位，因此，此处考虑设计一套电动滑台（上文中的滑轨机构82和电动推杆二84）。在电动滑台上装载轮廓测量仪83进行前后扫描，按照设定的数据分析，轮询出测量数据的最小值，即为减速顶的安装间隙。

然后，参照图7至图9，说明转动连接在安装板14底部的走行机构2。在本实施例中，走行机构2总共为四个，其中两个主动走行机构2和两个从动走行机构2，且该两个主动走行机构2必须分开设置，第一承载板11和第二承载板12一边一个。走行机构2具有轮支座21和铰接在轮支座21上的走行轮22，当走行机构2加装了动力驱动单元23即为主动走行机构2，其余则为从动走行机构2。在本实施例中，轮支座21为平板状，走行轮22铰接在轮支座21的侧面上。动力驱动单元23包括输出动力的步进电机230和将动力传递给走行轮22的同步带传动机构231。步进电机230安装在轮支座21上且与走行轮22同侧；同步带传动机构231设置在轮支座21的另一侧，同步带传动机构231包括同步带轮一、同步带轮二和同步带，步进电机230输出端连接同步带轮一，走行轮22的铰接轴连接同步带轮二，通过步进电机230驱动走行轮22旋转。

进一步地，走行轮22采用耐磨、绝缘材质制成的无轮缘轨轮，可以避免“红轨”问题，也能保证检测精度。且走行轮22边缘与轮支座21之间具有一定的距离，防止钢轨“肥边”造成检测车卡滞。在轮支座21另一端向外延伸出一轮支架25，在轮支架25上铰接一导向轮26，且当走行轮22位于钢轨上时，导向轮26与钢轨侧面接触。导向轮26的直径设计与轮支座21厚度和上述走行轮22边缘与轮支座21之间的距离有关，该导向轮26起到导向定位的作用，防止两根钢轨轨面工况不一样导致检测车两端走行不一致而掉道。轮支架25设计为阶梯结构，其具有基座250和垂直于基座250的轮轴251，导向轮26铰接在该轮轴251上。基座250呈凸字形，且其厚度小于轮支座21厚度，防止其与钢轨产生干涉。进一步地，在上述基座250上安装一围挡片27，用于环绕导向轮26，对导向轮26起到保护作用；在本实施例中，该围挡片27设计为U型，两端延伸出耳片，与基座250螺栓连接。

进一步地，走行机构2通过转动副24连接在安装板14上，转动副24具有与轮支座21一端垂直连接的支承板240，以及连接支承板240和安装板14的扭矩转轴241，转动副24通过一锁定件242进行锁止定位。在支承板240上设有与扭矩转轴241相适配的装配孔243，该装配孔243上还设计有一沉孔244，该沉孔244面上均匀分布有四个螺栓孔；在安装板14上设有与扭矩转轴241相适配的放置孔245。如图9所示，扭矩转轴241包括设有固定端的主轴2410、固定件2411、旋转件2412和锁止螺母2413。主轴2410固定端设计为凸缘结构，安装时，固定端置于上述放置孔245内；主轴2410设计为扁平轴结构，下述的固定件2411、摩擦阻尼华司2414和定位华司2416上均设有与主轴2410相适配的条形孔，即固定件2411、摩擦阻尼华司2414和定位华司2416相对于主轴2410不能旋转。固定件2411设计为瓣状结构，且总共为四瓣，每瓣上设有一螺栓孔；旋转件2412设计为圆环状，在旋转件2412上也均匀分布有四个螺栓孔。固定件2411与旋转件2412均套设在主轴2410上，锁止螺母2413与主轴2410自由端螺纹连接（图中未示出）；在固定件2411和旋转件2412之间设有一对摩擦阻尼华司2414，在旋转件2412和锁止螺母2413之间设有一对碗形弹性华司2415，且在该对碗形弹性华司2415两侧各设有一定位华司2416；一对碗形弹性华司2415为两个对向叠装的碗形弹性华司2415。安装时，固定件2411、摩擦阻尼华司2414、旋转件2412、定位华司2416、一对碗形弹性华司2415、定位华司2416依次套设在主轴2410上，然后通过锁止螺母2413调节锁紧力度；再将扭矩转轴241的固定件2411通过螺栓连接在安装板14上，将扭矩转轴241的旋转件2412通过螺栓连接在支承板240的沉孔244上。在安装板14和支承板240上设有与锁定件242相适配的插销孔28，当转动副24旋转到位时，安装板14和支承板240上的插销孔28在同一直线上，便于锁定件242插接锁定。且安装板14上的插销孔28为一个，支承板240上的插销孔28为两个，两个插销孔28对称设置，两个插销孔28的孔心与支承板240上装配孔243的孔心在同一直线上。在本实施例中，锁定件242设计为类似花键轴的结构，便于插入或拔起。

最后，参照图1至图2，说明用于控制辅助检测车的走行和自动停止并完成检测动作的控制系统9。其具有控制器91、能够为各用电单元供电的电源模块92和与控制器91进行无线数据通信的手持机93。电源模块92包括锂电池920和用于将锂电池920输出电压转换成各用电单元所需电压的电压转换模块，在第二承载板12上设置有由多个角片组成的安放槽120，便于锂电池920的取放。控制器91连接动力驱动单元23、压力驱动单元41、位置传感器44、压力传感器42、电动推杆一63、电动推杆二84和轮廓测量仪83。

进一步地，说明控制器91与各执行部件的逻辑关系。检测车启动后，控制器91发送信号给动力驱动单元23中的步进电机230控制走行机构2运转，从而带动检测车在钢轨上行走；当位置传感器44检测到减速顶位置时，发送信号给控制器91，再由控制器91向步进电机230发送减速并停止的信号，使得检测车停在减速顶上方；控制器91再向电动推杆一63发送信号，使得抓轨机构6抓紧钢轨；控制器91再向压力驱动单元41中的伺服电机发送信号，通过电动缸410带动压块43下压减速顶滑动油缸帽头，再通过伺服电机和压力传感器42将测试数据传输回控制器91，完成减速顶安装高度和油气反压力的检测；当压块43将减速顶滑动油缸帽头下压到与钢轨面等高时停住，控制器91向电动推杆二84发送信号，带动轮廓测量仪83滑动扫描并将数据传输回控制器91，完成减速顶安装间隙的检测；检测动作完成后，控制器91再向电动推杆一63发送信号，使得抓轨机构6松开钢轨；再发送信号给步进电机230控制走行机构2运转，带动检测车在钢轨上行走；下个减速顶重复上述流程。

另一方面，说明主要核心设备的选择：

1）控制器选型

控制器采用西门子PLC作为控制核心部件，该PLC主要技术参数如输入输出、高速脉冲计数器的数量、串口数量均满足现场使用需求。

2）压力传感器选型

减速顶的主要检测部分是其反压力值，对于反压力值检测通过压力传感器完成，压力传感器安装在电动缸的输出端，通过电动缸的运动带动压力传感器运动，并与减速顶接触，接触过程中检测减速顶产生的反压力值。

压力传感器根据现场情况选择轮辐式压力传感器，该传感器的优点在于低外形、抗偏载、强度好、安装方便（可直接与电动缸丝杠进行连接），压力传感器选用模拟量的模式接进PLC，轮辐式压力传感器在接进PLC的模数模块之前需要用转换器将压力值转换为标准的0-20 mA电流信号，这样才能使PLC读取数据，PLC通过模数转换模块对压力传感器进行数据分析。模数转换模块选用西门子模块，量程选择0~800kg。

3）位置传感器选型

位置传感器根据现场情况选择光电开关，该传感器的优点在于形体小、抗干扰能力强、响应速度快。光电开关作为检测车减速和刹车的信号模块，当检测车在轨道上行驶时，检测到减速顶滑动油缸帽头部分，PLC接收到两个触发信号后对检测车的运动进行控制（控制步进电机的减速与刹车）。

4）走行机构的动力驱动单元选型

走行机构作为检测车的重要组成部分，在本设计中采用的是步进电机作为主要的驱动部分，由PLC对步进电机进行控制，检测车走行使用的驱动步进电机，可通过手持机控制启停，也可通过两个光电开关自动启停。运动方式为：当手持机按下启动键后步进电机按照预设速度前进；当光电开关正常的停止在减速顶上方时，实施检测动作。完成一个减速顶检测工序后，步进电机将自动启动并恢复预设值开始前进。

5）测压机构的电动缸选型

电动缸是压力传感器动作的主要执行部件，对其扭矩、功率及行程等参数的选择十分关键，根据现场的测试，减速顶的压力测量范围0~3kN，因此电动缸能产生的压力值范围要大于3kN的力。电动缸可实现如下功能：

第一，自动下压：当检测车走行到减速顶上方时，确认两个位置传感器同时触发，抓轨机构完成抓轨动作，电动缸开始下压，下压行程可根据内外顶的设置自动调节。

第二，测安装高度：当电动缸顶部的压力传感器第一次触碰到减速顶时，PLC会立即将固定值与当前下压高度进行核减并保存该值。

第三，反压力值：当电动缸达到目标位置，停止2s（时间可调更低），记录该位置的反压力值并保存。

第四，回程时间：电动缸检测完压力值后开始返回，返回至第一次触碰减速顶的高度并等待减速顶的回弹，当二次触碰时记录回程时间。

6）轮廓测量仪选型

传统的人工测量方法主要是使用塞尺与面差尺，存在测量速度慢、效率低下、精度低，测量结果极易受主观因素影响的缺点，不能满足在线测量的要求。基于结构光的测量方法具有测量速度快、精度高、非接触式、测量数据易于处理等诸多优点，所以采用线激光轮廓测量仪来实现测量减速顶的安装间隙。

线激光轮廓测量仪器的性能参数如下表所示：

7）电子标签

电子标签是减速顶的身份编号，记录其所属单位、所在股道、减速顶类型等信息。检测车在检测时读取电子编号，分辨减速顶型号。

8）数据通信部分

数据通信部分分为手持机与PLC的通信，PLC与电子标签读卡器的通信，PLC与轮廓测量仪的通信。

第一，手持机与PLC的通信。手持机与PLC的通信主要功能在：

（1）手持机对检测车的启停控制，通过手持机界面的启动与停止按钮控制检测车的前进、后退与急停；

（2）对PLC传回的数据进行分析处理。

第二，PLC与电子标签读卡器的通信。电子标签读卡器首先接收读卡器天线发送的信号，再由PLC控制读卡器对电子标签数据的读写。读取方式有轮训、单点读取等，可根据现场实际情况进行设置，保证读取数据的稳定性。

第三，PLC与轮廓测量仪通信。按照使用要求对轮廓测量仪进行读写命令的控制，PLC与轮廓测量仪使用串口通信，在一定时间内按照特定格式由PLC对其进行传输。

全自动减速顶辅助检测车的整机控制系统结构如图12所示，依功能部件来说可以分为以下几部分：

1、PLC机械控制部分，其中包括：

a、控制指令输入部件：轮廓测量仪——采集安装间隙数据并向PLC传输数据；行程开关——判断抓轨机构是否完成动作并向PLC发送信号；光电开关——判断是否到达检测位置并向PLC发送信号；伺服电机的编码器——采集安装高度数据并向PLC传输数据；轮辐式压力传感器——采集反压力数据并向PLC传输数据。

b、逻辑处理部件：PLC——接收上述控制指令输入部件发送的信号及数据，并向下述执行部件发送相关控制指令；轮廓测量仪主机——负责与PLC通过无线通信传输数据；模数转换模块——将压力信号转换为数字信号。

c、执行部件：步进电机及走行机构——完成走行或停止动作；抓轨机构——完成抓轨动作；电动推杆二——控制轮廓测量仪运动；伺服电机及压块——完成测压动作。

2、与PLC进行人机交互的后台处理部分：

a、手持机：与PLC通过无线通信传输数据，并将相关数据生成文档保存。

b、主机客户端：建立后台管理系统，接收并保存手持机上传的相关数据文档，方便用户管理。

PLC控制流程如图11所示，操作人员首先开启检测车上的电源开关，PLC及其他设备完成自检，当自检合格后，在手持机上选择内外顶、间隙模式或者普通模式；当选择完成后根据现场减速顶方向进行前进或者后退的控制启动，才可以进行走行动作；当安装于压块上的两个光电开关触碰到减速顶的顶面时，检测车将停止在减速顶上方，PLC确认停止位置良好且抓轨机构状态良好后进行抓轨动作；当抓轨机构完成动作，控制测压机构进行下压动作，并采集相关数据传输至手持机生成数据文档；测压机构完成动作后，光电开关复位、抓轨机构复位，结束单个减速顶的检测。

上述测压机构的具体动作为：

a、减速顶安装高度计算：当压块触碰到减速顶的最高面点时，根据此时的电动缸下压的距离计算得出该减速顶的安装高度；

b、反压力值的测算：根据内外顶的选择，将压块下压至减速顶的底部，此时压块在该位置停留2S，得出反压力值；

c、当选择普通模式，压块快速提升，等待减速顶帽回弹，测得回程时间；当选择间隙模式时，在底部停留2S后回到钢轨面（即减速顶帽顶面与钢轨面平齐），此时PLC控制轮廓测量仪运动并按照与轮廓测量仪的通信协议进行数据的收发，读取完成后回到初始位置，并将数据进行上传。

如图13所示，检测车整机工作流程如下：

（1）将全自动减速顶辅助检测车平稳放置于轨道上；

（2）根据要检测的减速顶类型调整好走形机构方向（若检测外侧顶则轮支座朝内，检测内侧顶轮支座朝外）；

（3）检查连接线路，接通电源，开机启动；

（4）手持机中选择检测方式；

（5）控制步进电机带动检测车前行；

（6）前行过程中压块下方光电开关感应到减速顶位置，控制步进电机减速，定点到达检测位置；

（7）检测车读取电子标签信息，自动识别减速顶类型，读取减速顶资料；

（8）抓轨机构电动推杆一启动，完成抓轨动作（抵消下压垂直反力）；

（9）伺服电机启动，控制压块下压；

（10）压块触碰到减速顶滑动油缸帽头顶面，测得安装高度信息（与正常值对比，判别是否故障；若存在故障，报警）；

（11）压块继续下压至底面，通过压力传感器反馈测得反压力信息（与正常值对比，判别是否故障；若存在故障，报警）；

（12）普通模式下（测安装高度和反压力值），压块快速提升，等待减速顶滑动油缸帽头回弹，测得回程时间（与正常值对比，判别是否故障；若存在故障，报警）；

（13）间隙模式下（测安装间隙），下压减速顶滑动油缸帽头至与钢轨顶面平齐，电动推杆二推动轮廓测量仪平移扫描，取最小值，获得安装间隙值（与正常值对比，判别是否故障；若存在故障，报警）。

（14）压块回复初始位置；

（15）抓轨机构解除锁定状态，回复初始位置；

（16）数据上传至手持机，检测完毕；

（17）步进电机启动，继续检测下一个减速顶，重复5-16步骤。

另一方面，说明检测车关键部件强度仿真分析：

检测车在完成自动寻顶后，会停于减速顶上方，此时抓轨机构开始执行抓轨动作，待卡爪完全抱住钢轨后，压块开始向下压减速顶帽头至指定位置，由于减速顶内部存在弹簧及氮气囊等弹性元件，在压块向下压减速顶帽头时，压块受到减速顶的反向作用力，从而克服部分重力使得检测车具有向上的运动趋势，同时抓轨机构中的卡爪也受到来自钢轨的反作用力以克服小车你的上升运动趋势， F1、F2、F3、F4分别为钢轨对1、2、3、4号卡爪的反作用力，F为减速顶对压块的反作用力，G为克服检测车上升趋势的部分重力。

根据受力平衡理论可得：

(1)

由于抓轨机构为对称结构，因此其受力也遵循对称原理，故有：

(2)

根据平行四边形法则合力公式可求得：

(3)

式中

为力F1及F2的夹角，即工作状态下1号卡爪及2号卡爪卡接面的夹角。

将式（2）及式（3）代入式（1）中可得：

由于重力G存在，抵消了部分减速顶反力对检测车的影响，为提高检测车设计强度，这里不考虑重力G的影响，则有：

（4）

根据减速顶设计参数，式（4）中各参数如下：

（1）F为减速顶对检测车的反作用力，检测车在工作状态时，设计当减速顶反力大于3000N时，即停止压块下压动作，故这里取F=3000N，

（2）

=30度。

将各参数代入式（4）中可求得：

由上述力学分析可知，检测车在工作过程中的主要受力部件为压块以及抓轨机构，因此下面将针对抓轨机构及压块进行力学仿真分析。

为验证检测车关键受力部件抓轨机构的强度，采用Ansys workbench对其进行力学仿真分析。

1、构建仿真模型：采用CREO软件构建检测车抓轨机构三维模型，为提高仿真效率，对其三维结构进行必要的简化。

2、网格划分：为提高仿真计算精度及效率，选择六面体网格对抓轨机构进行网格划分。

3、材料配属：根据实际设计选材，在Ansys workbench材料库中添加相应材料，输入相应材料参数，并将各类材料分配给相应零部件。

4、设置边界条件。

5、仿真结果分析：基于其对称结构，抓轨机构左右两侧变形情况基本相同，卡爪、连杆连杆机构、铰接支座以及各销钉连接件等均以弯曲变形为主，各螺栓连接件以拉伸变形为主、第一承载板以挤压变形为主，最大变形量出现在卡爪底部，为0.821mm。其变形分布情况与实际情况相符。

应力较大部位主要位于连接件上，最大应力位于销钉上，这是由于钢轨对卡爪的反力，经过卡爪自身力臂加强，以销钉作为转动中心，对销钉产生极大的挤压作用造成的。下面将对各个零部件的受力情况进行单独分析。

5.1卡爪强度分析

抓轨机构左右两侧卡爪受力情况呈对称分布，最大应力分布于与销钉连接的铰接公座处，为63.8MPa，小于卡爪材料7075铝合金的屈服强度，因此卡爪的设计满足强度要求。

5.2连杆机构强度分析

两根摆杆及连杆应力分布情况呈对称分布，最大应力分布于连杆与摆杆的销钉连接处，最大应力达到92.099MPa，小于连杆机构材料7075铝合金的屈服强度，因此连杆机构的设计满足强度要求。

5.3第一承载板和铰接支座强度分析

第一承载板上应力分布较小，铰接支座则相对较大，最大应力位于铰接支座销钉孔处，为51MPa，小于铰接支座材料7075铝合金的屈服强度，因此第一承载板和铰接支座的设计满足强度要求。

5.4螺栓强度分析

抓轨机构螺栓受力较为均衡，最大应力为15MPa，小于螺栓材料45号钢的屈服强度，故而螺栓满足强度要求。

5.5销钉强度分析

各个销钉的最大应力均分布在销钉中部，6个销钉中，卡爪与摆杆连接的销钉的中部应力最大，达到了324.77MPa，小于销钉材料45号钢的屈服强度，因此销钉的设计满足强度要求。

由上述抓轨机构仿真结果可知，抓轨机构在工作过程中，连杆机构、卡爪以及第一承载板等零部件受力状况均较好，应力分布较为均匀，无突变集中应力，满足强度要求，大应力分布主要集中于销钉连接处，尤其以卡爪与摆杆连接的销钉的应力最大，几乎接近其材料的屈服强度，而因此在后期改进中，需将该销钉的尺寸加大，以增强其强度。

为验证检测车关键受力部件压块的强度，采用Ansys workbench对其进行力学仿真分析。

1、构建仿真模型：采用CREO软件构建压块三维模型，为验证其连接螺栓的强度，同时还构建了与压块相连的轮辐式传感器模型，为提高仿真效率，采用光滑圆柱杆代替螺栓连接轮辐式传感器与压块（其螺纹连接属性可通过后期软件设置）。

2、网格划分：采用六面体网格对压块仿真模型进行网格划分，其中压块及轮辐式压力传感器网格单元尺寸设为4mm，螺栓网格单元尺寸设置为0.8mm。

3、材料配属：根据实际设计选材，在Ansys workbench材料库中添加相应材料，输入相应材料参数，并将各类材料分配给相应零部件。

4、设置边界条件。

5、仿真结果分析：压块受力侧为受压变形，非受力侧为受拉变形，最大变形量位于受力侧，为0.4mm。压块受力侧应力分布大于非受力侧，而应力较大位置主要集中在压块中部，其中以螺栓孔位置应力最大，达到了60.5MPa，小于压块材料7075铝合金的屈服强度，因此压块设计满足强度要求。螺栓应力较大位置主要在螺栓中部，其中上述螺栓孔对应的螺栓应力最大，达到了53MPa，小于螺栓材料45号钢的屈服强度，故而螺栓满足强度要求。

另外，针对检测数据的管理还开发了一套减速顶信息管理系统。

减速顶信息管理系统是所有减速顶检测记录的管理数据库，检测车每次检测后的数据通过网络上传到服务器，形成每个减速顶的历史检测数据档案。管理层可通过平台随时查看各站或者全局减速顶应用、检测、维修等信息，同时还可预警螺栓紧固时间、油气、润滑油、防尘圈更换时间、大修时间以及报废时间。该系统分为三级管理层面：现场实际应用界面，车站管理层界面，集团公司管理层界面。检测完成后，上传检测数据。系统可按需生成作业报表，依据报表对异常减速顶进行处理。可查询该车站的减速顶在线使用数量、库存数量、检测情况、检测数据等。

本系统是由全自动减速顶辅助检测车、手持机、信息管理网站组成。手持机使用安卓系统，后台采用VUE.js +SpringBoot架构，采用无线网络进行通信。

（1）手持机客户端

为满足随时随地在手持终端查询的需求，现基于Android studio的开发环境研发了一款安卓系统手机App，数据库为Sqlite，通过无线与PLC进行连接，对检测车的启停进行控制，接收回传的数据信息并将其上传至后台服务器。

手持机主要通过检测车内置的无线路由器与PLC连接，首先需要将手持机的WIFI功能开启，当手持机连接至WIFI时，打开App，进行指纹登录，等待PLC的连接；PLC连接成功时，手持机会弹窗显示“检测车已连接”，并在操作界面左上角显示明显标识，此时就可操作检测车进行作业。

手持机共分为四个页面，分别是指纹登录界面、操作界面、最近记录界面以及历史数据查询界面，指纹登录负责识别操作人员的资质，如果不是操作人员则无法登录app。操作界面主要负责与检测车的通信，以及显示当前检测数据；最近记录界面主要显示最近50条检测数据，方便操作人员实时回看；历史数据查询界面主要负责将数据传输至后台以及显示历史检测数据。

手持机上传功能处于最近记录界面右上角按钮中，当手持机处于移动网络时才可进行上传操作。用户点击上传按钮后，App弹窗显示当前需要上传的记录数并让用户进行再次确认，点击确认后，软件会先进行空数据上传以测试网络连接是否通畅，测试成功后将数据库内数据加密并逐条上传，上传成功后手持机清空对应数据，释放内存容量。

为实现全自动减速顶辅助检测车的浏览器在线查询功能，现采用B/S网络架构（浏览器/服务器模式）建立后台管理系统。其中服务器数据库采用MYSQL进行数据存储，网站前台通过编写Html、Css和Javascript等代码进行界面设计以及对后台数据的选择显示，后台语言选用JAVA以实现系统不同需求并通过访问数据库进行数据的查询交互。

本网站分为登录界面和主界面，登录界面主要用以实现用户登录跳转功能，并引入Session语句便于在主界面同步显示用户名。并引入权限管理功能使不同用户角色查阅不同信息。下面主要介绍主要系统功能，本模块根据不同功能划分为4个子模块，从上至下分别是系统管理、减速顶信息、检修作业、减速顶维修记录。

系统管理模块主要用来对系统相关数据进行管理，分为用户管理，角色管理，菜单管理，部门管理，岗位管理，字典管理，日志管理等功能。

减速顶信息界面主要是对减速顶基础信息进行管理，包括减速顶的编号、生产厂家、股道号、序号、减速顶类型、减速顶启用时间等信息。点击“站段”和“股道号”标签可以分别查看不同站段和不同股道号上的减速顶信息，不同层级管理人员只能查看自己层级之下的站段信息（例如向塘车站的管理人员只能查看向塘车站的减速顶信息，集团公司的管理人员可以查看集团公司内所有站段的减速顶信息）。点击对应减速顶信息栏，可显示该减速顶的维修状态，包括螺栓紧固时间、壳体润滑时间、油气更换时间、大修时间四项，并可点击对应按钮进行新增维修记录操作。点击检测记录按钮可以将该减速顶最近检测信息以图表形式进行展示。

检修作业模块用以显示手持机上传的检修数据，包含减速顶编号、安装高度值、反压力值、回程时间、间隙宽度值、测试时间六项数据，并导出形成报表。

减速顶维修记录模块用以显示检修人员添加的检修数据，包含减速顶编号、维修时间、维修项目，维修备注四项数据，并导出形成报表。

另一方面，说明全自动减速顶辅助检测车的相关技术参数。

1）减速顶

判断减速顶工作状态是否良好，不能单从其外观进行判断，还需要对其各项性能参数进行必要的检验，根据《铁道车辆减速顶》（TB/T 2460-2016）标准，归纳减速顶常规检验参数如下表所示。

按照运输部召开的减速顶在线检测需求研讨会精神和现场检测技术条件要求设计一种轻巧便捷的减速顶在线检测设备，在线检测相比于室内检验更受现场技术条件及使用环境限制，因此本方案只选择几项符合现场检验条件且对行车安全影响较大的减速顶参数进行检验，包括油气反压力F、安装高度H、回程时间Th、安装间隙C四项参数。

序号	参数术语	参数术语定义
			1	临界速度vl	减速顶对车辆是否起制动作用的边界车速
2	制动功Wzd	减速顶在制动状态下对车辆每一轮次所做的功
			3	阻力功Wzl	减速顶在非制动状态下对车辆每一轮次所做的功
4	抬起高度h	减速顶对车辆做功时，车轮踏面离开轨面的高度
			5	回程时间Th	滑动油缸被车轮压下并释放后，由最低点回到最高点的时间
6	构造速度vg	减速顶自身结构允许车辆通过的最大速度
			7	安装高度H	滑动油缸帽头最高点至钢轨顶面中心的高度
8	安装间隙C	压下减速顶滑动油缸组合件帽头至钢轨轨面，滑动油缸帽头边缘与钢轨轨头侧面的水平最小间隙
			9	油气反力F	减速顶下压时，滑动油缸帽头作用在车轮上的垂直向上的力

由于减速顶的内部结构相互之间联系紧密，若内部零部件出现故障则会直接影响其输出效果，即同等条件下反压力值、回程时间等输出值将产生变化。同时，针对其安装问题，主要解决安装高度检测和安装间隙测量问题。全自动减速顶辅助检测车自带电源，可根据需要在手持机中选择检测模式（内侧顶和外侧顶），由光电开关检测检测车是否到达检测位置，并通过电子标签读卡器直接读取减速顶的身份信息（型号、厂家、所属编组站、出厂时间、性能参数、螺栓紧固时间、油气、润滑油、防尘圈更换时间、大修时间以及报废时间），到达检测位置时，抓轨器抓住轨头，压块下压，将减速顶下压至指定位置并返回，在此过程中，可测量减速顶的垂直反力、安装高度、回程时间和安装间隙等参数。通过对比以上参数，即可判别该减速顶故障与否，若故障则立即报警。测量结果将实时显示于手持机，并上传至网端服务器，方便站场人员随时调取、记录、管理。

2）全自动减速顶辅助检测车技术参数

（1）自重：约50 kg；

（2）压力测量范围：0~3 kN；

（3）电源电压：DC48 V；

（4）检测车无检测走行速度：2km/h；

（5）检测车检测走行速度：1km/h；

（6）测量数据传输：最大传输速率250MHz，最大传输速度250Mbps；

（7）轮辐式压力传感器量程：0-800 kg；

（8）运行环境条件：-10℃~55℃（水平安装），-10℃~45℃（垂直安装），为保证PLC控制设备绝缘性能空气的相对湿度应小于85%，不结露；

（9）防水等级：IP34；

（10）指令响应时间：布尔运算0.15 µs/指令，移动字1.2 µs/指令，实数数学运算3.6 µs/指令；

（11）单个减速顶检测时间：10~20s；

（12）减速顶安装高度测量范围：0~85mm，分辨力0.1mm；

（13）减速顶安装间隙测量范围：0~30mm，分辨力0.01mm；

（14）减速顶回程时间测量范围：0~3s，分辨力0.1s；

（15）检测线路要求：安装减速顶线路轨距应符合《铁路线路维修规则》的规定及铁道行业标准《铁道车辆减速顶》（TB/T2460-2016）及其它相关标准中的规定。其中：

a) 单侧安装减速顶的直线线路，外侧安装时，布顶一侧轨面高度宜比另一侧低5mm-8mm；内侧安装时，布顶一侧轨面高度宜比另外一侧高5mm-8mm。

b) 钢轨肥边宽度，内侧安装减速顶时不应大于2mm，外侧安装时不应大于1mm。

c) 外侧安装减速顶的线路轨距不应大于1435mm+2mm。

d) 安装减速顶的线路，应保持其纵断面、轨距和水平允许偏差等线路状况符合调速系统设计的要求，如发生变化，应及时恢复。

最后说明检测车的功能测试与试用情况：

1、功能测试结果如下：

（1）检测车在轨道上走行时，运行顺畅，搬运灵活，没有出现超限、卡死、脱轨、红轨等现象。

（2）检测车在运行过程中，对于手持机的指令响应及时，控制效果良好。手持机上能够及时获得数据反馈，没有出现数据缺漏、丢失等现象。

（3）检测车在检测过程中，寻顶准确、数据能够和电子标签一一对应，没有出现错漏项，也不存在遗漏减速顶的状况。

（4）检测车在检测过程中，抓轨机构抓轨性能稳定，压块下压过程中机械性能良好，没有出现变形、滑移、窜动等现象。

（5）检测车检测完毕以后，数据能够及时获取，无明显的延时现象和数据遗漏。数据稳定性较好。

2、现场适用情况如下：

全自动减速顶辅助检测车在向塘西车站编组站下行六场对现场的减速顶进行了现场检测作业，试用情况表明，检测车完全能够满足现场作业要求，无需修正。作业时手持机控制响应及时，检测车寻顶准确，检测过程机械结构平稳，数据传输稳定，检测一个减速顶的时间约18 s，作业效率高、且该设备质量较轻，机动性强，便于搬运和携带，有利于不同股道的快速切换。

推广应用前景：经调研统计分析，全路共安装各类减速顶达100多万台。集团公司内对于减速顶的检测仍然停留在人工脚踩的形式，以作业人员的经验判别故障。缺乏在线检测减速顶性能状况的专用设备，且对于该设备的需求紧迫，对于产品的需求较大，全自动减速顶辅助检测车为减速顶日常运用维护作业提供了一种科学的辅助检测手段，能够创造一定的经济效益和社会价值，具有较大的推广前景。

至此，本发明目的得以完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.全自动减速顶辅助检测车，其特征在于，包括：

车架；

安装在车架底部的多个走行机构，其具有轮支座和铰接在所述轮支座上的走行轮，至少两个所述走行机构还具有动力驱动单元，且该走行机构分别设置在所述车架两端；

安装在车架上且能够检测减速顶油气压力和安装高度的测压机构，其具有压力驱动单元、连接在压力驱动单元输出端的压力传感器和连接在压力传感器上的压块，所述压力驱动单元具有带动压块对减速顶施压的电动缸和驱动电动缸运动的执行电机模块；

安装在所述压块上用于检测减速顶位置并发出触发信号的位置传感器；

用于抵消减速顶油气压力且与所述测压机构安装在车架同一侧的抓轨机构，其具有对称设置且铰接在车架下方的两个卡爪、两端分别铰接所述两个卡爪的连杆机构和能够提升或下推所述连杆机构的电动推杆一；

与所述测压机构安装在车架同一侧且能够检测减速顶安装间隙的测距机构，其具有壳体、固定连接在壳体上的滑轨机构、固定安装在滑轨机构上的轮廓测量仪和驱动滑轨机构的电动推杆二；以及

控制系统，其用于控制检测车的走行和自动停止并完成检测动作，其具有控制器、能够为各用电单元供电的电源模块和与控制器进行无线数据通信的手持机，所述控制器连接动力驱动单元、压力驱动单元、位置传感器、压力传感器、电动推杆一、电动推杆二和轮廓测量仪。

2.根据权利要求1所述的全自动减速顶辅助检测车，其特征在于，所述车架具有对称设置的第一承载板和第二承载板，以及两端分别固定连接所述第一承载板和第二承载板的控制箱体，所述第一承载板和第二承载板的两侧分别向外延伸出安装板。

3.根据权利要求2所述的全自动减速顶辅助检测车，其特征在于，所述走行机构通过转动副连接在所述安装板上，所述转动副具有与轮支座一端垂直连接的支承板，以及连接支承板和安装板的扭矩转轴，所述转动副通过一锁定件进行锁止定位。

4.根据权利要求3所述的全自动减速顶辅助检测车，其特征在于，所述走行轮采用耐磨、绝缘材质制成的无轮缘轨轮，且走行轮边缘与轮支座之间具有一定的距离；所述轮支座另一端向外延伸出一轮支架，所述轮支架上铰接一导向轮，且当走行轮位于钢轨上时，导向轮与钢轨侧面接触。

5.根据权利要求4所述的全自动减速顶辅助检测车，其特征在于，所述测距机构与测压机构并排设置在第一承载板上，所述壳体为一端开口结构，与该开口端在竖直方向上相对应的第一承载板和压块上均开设有扫描孔，以用来供轮廓测量仪进行激光扫描。

6.根据权利要求5所述的全自动减速顶辅助检测车，其特征在于，所述抓轨机构为两个且对称设置在测压机构两侧，其卡爪具有由金属形成的基体，在该基体一端设计有一个横向弯曲的卡接头，该卡接头上设有一个倾斜于基体纵轴线的卡接面用于贴合钢轨下表面，在与所述卡接头同一侧的基体上设有一鱼肚形结构的铰接部。

7.根据权利要求5或6所述的全自动减速顶辅助检测车，其特征在于，所述动力驱动单元包括输出动力的步进电机和将动力传递给走行轮的同步带传动机构。

8.根据权利要求7所述的全自动减速顶辅助检测车，其特征在于，所述电源模块包括锂电池和用于将锂电池输出电压转换成各用电单元所需电压的电压转换模块，所述锂电池安装在第二承载板上。

9.根据权利要求8所述的全自动减速顶辅助检测车，其特征在于，所述第一承载板和第二承载板上均设有提手。

10.根据权利要求3所述的全自动减速顶辅助检测车，其特征在于，所述扭矩转轴包括设有固定端的主轴、连接安装板的固定件、连接支承板的旋转件和锁止螺母，所述固定件设计为瓣状结构，其与旋转件均套设在所述主轴上，所述锁止螺母与主轴自由端螺纹连接；在所述固定件和旋转件之间设有一对摩擦阻尼华司，在所述旋转件和锁止螺母之间设有一对碗形弹性华司，且在该对碗形弹性华司两侧各设有一定位华司。

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