CN113008431B - 多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，通过分别获取多个转辙机在多个预设时间点的施力值，并计算得到在每个预设时间点的平均施力值；同时确定每个转辙机在做功平衡点的时间值以及多个转辙机的平均力在做功平衡点的时间值；最后计算得到多个转辙机在做功平衡点的时间值与多个转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值；在该绝对值的最大值小于第一预设值时确定多个转辙机牵引道岔转换过程出力同步。从而能够较为精确地检测出多转辙机牵引道岔的多个转辙机的出力同步性指标，解决了现有技术中采取人工经验的方式对多转辙机牵引道岔出力同步性进行判断和调整精确性和可靠性难以保证的问题。

Description

多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法
技术领域
本发明涉及铁路设备检测技术领域，具体而言，涉及一种多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法。
背景技术
在铁路列车运行过程以及进站或出站时，需要转换到不同的轨道上运行。轨道的转换处设置有道岔，通过转辙机可以自动实现道岔的转换从而使列车转换到不同的轨道上运行。
现有的铁路道岔分为单转辙机牵引道岔和多转辙机牵引道岔。多转辙机牵引道岔的多个转辙机沿道岔的延伸方向间隔布置从而从多个不同的施力点上对道岔施加推力或拉力。在此过程中需要保证多个转辙机对道岔同步施力，否则会出现道岔转换效率降低；另外，长时间非同步性施力会引起道岔弯曲变形，严重影响道岔的寿命甚至影响列车的安全运行。
因此，为了保证列车的安全运行，需要定期检测牵引道岔的多个转辙机的出力同步性指标，并在多个转辙机的出力同步性指标超出正常范围时，对转辙机及其辅助设备或者路基进行检修从而使多个转辙机出力同步性恢复到正常范围。然而目前在铁路设备检测领域并没有有效的多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法。对于多转辙机牵引道岔出力同步性仅通过人工长期积累的经验进行判断调整，其精确性和可靠性均难以保证。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，以解决现有技术中采取人工经验的方式对多转辙机牵引道岔出力同步性进行判断和调整精确性和可靠性难以保证的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，包括：分别获取多个转辙机牵引道岔转换过程中每个所述转辙机在多个预设时间点的施力值并确定施力值随多个预设时间点变化的曲线；根据每个所述转辙机在多个预设时间点的施力值确定每个所述转辙机在做功平衡点的时间值；根据多个所述转辙机在每个所述预设时间点的施力值确定多个所述转辙机在每个所述预设时间点的平均施力值并确定所述平均施力值随多个预设时间点变化的曲线；根据多个所述转辙机在每个所述预设时间点的平均施力值确定多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值；分别确定多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值；在多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值中的最大值小于第一预设值时确定多个所述转辙机牵引道岔转换过程出力同步；其中，做功平衡点为所述转辙机施力值随多个预设时间点变化的曲线与时间轴围合成的图形的重心对应的坐标点。
进一步地，所述获取多个转辙机牵引道岔转换过程中每个所述转辙机在多个预设时间点的施力值包括：通过设置在每个所述转辙机的动作拉杆上的力传感器在多个所述预设时间点采集每个所述转辙机的实时施力值。
进一步地，所述确定多个所述转辙机在每个所述预设时间点的平均施力值包括：采用加权平均法对多个所述转辙机在每个所述预设时间点的实时施力值进行加权平均。
进一步地，多个所述转辙机沿所述道岔的可动轨的延伸方向布置；其中，沿可动轨的轨尖至轨根的方向，赋予对应的所述转辙机的权重值逐渐增大。
进一步地，所述检测方法还包括：在多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值中的最大值大于所述第一预设值且小于第二预设值时确定多个所述转辙机牵引道岔转换过程出力不同步；其中，所述第二预设值大于所述第一预设值。
进一步地，所述检测方法还包括：在多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值的最大值大于所述第二预设值时确定多个所述转辙机牵引道岔转换过程出力严重不同步。
应用本发明技术方案的多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，包括：分别获取多个转辙机牵引道岔转换过程中每个所述转辙机在多个预设时间点的施力值并确定施力值随多个预设时间点变化的曲线；根据每个所述转辙机在多个预设时间点的施力值确定每个所述转辙机在做功平衡点的时间值；根据多个所述转辙机在每个所述预设时间点的施力值确定多个所述转辙机在每个所述预设时间点的平均施力值并确定所述平均施力值随多个预设时间点变化的曲线；根据多个所述转辙机在每个所述预设时间点的平均施力值确定多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值；分别确定多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值；在多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值中的最大值小于第一预设值时确定多个所述转辙机牵引道岔转换过程出力同步；其中，做功平衡点为所述转辙机施力值随多个预设时间点变化的曲线与时间轴围合成的图形的重心对应的坐标点。从而能够较为精确地检测出多转辙机牵引道岔的多个转辙机的出力同步性指标，解决了现有技术中采取人工经验的方式对多转辙机牵引道岔出力同步性进行判断和调整精确性和可靠性难以保证的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书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是根据本发明实施例可选的一种多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例可选的一种多转辙机牵引道岔施力值随时间变化的曲线示意图；以及
图3是根据本发明实施例可选的另一种多转辙机牵引道岔施力值随时间变化的曲线示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明实施例的多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
S102：分别获取多个转辙机牵引道岔转换过程中每个所述转辙机在多个预设时间点的施力值并确定施力值随多个预设时间点变化的曲线；
S104：根据每个所述转辙机在多个预设时间点的施力值确定每个所述转辙机在做功平衡点的时间值；
S106：根据多个所述转辙机在每个所述预设时间点的施力值确定多个所述转辙机在每个所述预设时间点的平均施力值并确定所述平均施力值随多个预设时间点变化的曲线；
S108：根据多个所述转辙机在每个所述预设时间点的平均施力值确定多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值；
S110：分别确定多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值；
S112：在多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值中的最大值小于第一预设值时确定多个所述转辙机牵引道岔转换过程出力同步；
在上述步骤中，做功平衡点为转辙机施力值随多个预设时间点变化的曲线与时间轴围合成的图形的重心对应的坐标点。相应地，每个转辙机在做功平衡点的时间值为该坐标点的对应的横坐标值。
通过上述方法能够较为精确地检测出多转辙机牵引道岔转换过程中，多个转辙机的出力同步性指标，进而在多个转辙机的出力同步性指标超出正常范围时，对道岔以及路基进行相应的检修从而使多个转辙机出力同步性恢复到正常范围。解决了现有技术中采取人工经验的方式对多转辙机牵引道岔出力同步性进行判断和调整精确性和可靠性难以保证的问题。
具体实施时，在步骤S102中，每个转辙机的动作拉杆与道岔的叉形铁的连接处设置有测力传感器，测力传感器与相应的拉力检测系统连接，通过拉力检测系统在多个转辙机牵引道岔转换过程中在多个预设时间点分别采集每个转辙机的动作拉杆作用在叉形铁上的实时施力值，具体实施时可以以同步的采样间隔对实时施力值进行采集。
采集完成后以施力值为纵坐标，时间值为横坐标分别绘制各个转辙机施力值随多个预设时间点变化的曲线图，以及多个转辙机的平均施力值随多个预设时间点变化的曲线图。在本实施例中例如以0.1s为采样间隔对多个转辙机施力进行采样，采样完成后多个转辙机的施力值以及平均施力值随预设时间点变化的曲线会显示在拉力检测系统的屏幕上。
进一步地，在步骤S106中，计算多个转辙机在每个预设时间点的平均施力值时，受到各个转辙机布置位置的影响。具体地，多个转辙机沿道岔的可动轨的延伸方向布置；由于道岔可动轨靠近轨根的地方重量较大，而靠近轨尖的地方重量较小，因此，靠近轨根部位的转辙机对可动轨施加的作用力大于靠近轨尖的转辙机对可动轨施加的作用力。为了能够更精确地检测出多个转辙机牵引道岔过程中出力的同步性，具体在确定多个转辙机在每个预设时间点的平均施力值时采用加权平均法对多个转辙机在每个预设时间点的施力值进行加权平均。通过给多个转辙机赋予不同的权重值再对多个转辙机的每个预设时间点的施力值求平均值，以体现出不同的转辙机在牵引道岔转换过程中的作用大小。具体地，不同转辙机的赋予的权重值大小根据具体的检测要求进行设定。以三个转辙机为例，每个预设时间点的平均施力值的计算公式为：
公式中，a，b，c分别为三个转辙机施力的权重值，m＝a+b+c；
转辙机的施力值随采样时间变化会以曲线的形式显示在拉力检测系统的屏幕上，每个转辙机的施力曲线纵坐标为转辙机的施力值，横坐标为时间值。为求得每个转辙机的做功平衡点，在本实施例中利用曲线与横坐标围成的几何图形求重心的原理，该重心实际就是转辙机做功的能量中心，该重心对应的纵坐标值即为转辙机在做功平衡点施力值，该重心的横坐标即为转辙机在做功平衡点的时间值。
具体地，求做功平衡点的坐标，首先将第k个转辙机的施力曲线与时间轴坐标围合成的图形根据采样点个数分隔为多个离散小矩形；则第k个转辙机的施力曲线的第i个采样点的离散小矩形对应的面积为：
mki＝Ts|fki|
其中，Ts表示采样时间间隔，fki表示第k个转辙机的施力曲线的第i个采样点对应的拉力值。
由此可得，第k个转辙机的施力曲线与时间轴坐标围合成的图形的面积计算公式为：
其中，k为1，2，3，mean，分别表示转辙机1，转辙机2，转辙机3和多个转辙机的平均力；i为采样点的序号，n为每个转辙机对应的采样点的个数。
则第k个转辙机的施力曲线与时间轴坐标围合成的图形的重心的横坐标和纵坐标分别为：
其中，mki表示第k个转辙机的施力曲线第i个采样点的离散小矩形对应的面积，Mk表示第k个转辙机的施力曲线与时间轴坐标围合成的图形的面积；tki表示第k个转辙机的施力曲线的第i个采样点对应的采样时刻，fki表示第k个转辙机的施力曲线的第i个采样点对应的拉力值。
如图2和图3所示，由此公式可以依次计算得到：转辙机1的施力曲线与横坐标围成的几何图形的重心对应的坐标转辙机2的施力曲线与横坐标围成的几何图形的重心对应的坐标/>转辙机3的施力曲线与横坐标围成的几何图形的重心对应的坐标三个转辙机的平均力的施力曲线与横坐标围成的几何图形的重心对应的坐标即求得各个转辙机以及各个转辙机的平均力在做功平衡点对应的时间值和施力值。
每个转辙机拉动道岔转换过程中的做功是一定的，根据做功公式W＝F*S＝F*V*T，每个转辙机拉动道岔转换过程中，道岔为匀速移动，所以速度V为常数，因此，做功W随着转辙机的拉力F以及时间T变化，而做功平衡点对应的时间值体现了转辙机拉动道岔转换过程中做功一半时对应的时间值。
在步骤S110和S112中，在计算得到每个转辙机在做功平衡点的时间值以及多个转辙机的平均力在做功平衡点的时间值后，用每个转辙机在做功平衡点的时间值分别与多个转辙机的平均力在做功平衡点的时间值进行相减并求其绝对值，即该绝对值体现了转辙机1、转辙机2以及转辙机3在做功平衡点的时间值与多个转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之间的差距，即体现各转辙机机施力是否同步。
如图2所示，第一预设值为各转辙机出力同步判断的下限值，通过选取多个转辙机在做功平衡点的时间值与多个转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值中的最大值与第一预设值进行比较，该绝对值的最大值小于第一预设值时，说明各个转辙机在做功平衡点的时间值与所有转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之间的差距较小，即说明多个转辙机出力过程中在时间轴上的差距较小，出力的同步性较好。
为了能够对多转辙机牵引道岔出力同步性的详细状态做出判断，进一步地，在步骤S112中：如图3所示，当多个转辙机在做功平衡点的时间值与多个转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值中的最大值大于第一预设值且小于第二预设值时确定多个转辙机牵引道岔转换过程出力不同步；其中，第二预设值大于第一预设值，第二预设值为各转辙机出力同步判断的上限值；所有绝对值中的最大值位于第一预设值和第二预设值，说明多个转辙机出力过程中在时间轴上的差距较大，出力的同步性较差。
进一步地，在步骤S112中：多个转辙机在做功平衡点的时间值与多个转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值的最大值大于第二预设值时，说明多个转辙机出力过程中在时间轴上的差距特别大，出力的同步性极差。需要立即对转辙机及其附属机构和路基进行检修。
具体地，将第K个转辙机在做功平衡点的时间值与多个转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值的最大值记为tdiff-max，出力同步判断的下限值，即第一预设值记为出力同步判断的上限值，即第二预设值记为/>
则，表示多个转辙机牵引道岔转换过程出力同步；
表示多个转辙机牵引道岔转换过程出力不同步；
表示多个转辙机牵引道岔转换过程出力严重不同步。
另外，也可以分别根据转辙机1、转辙机2以及转辙机3与三个转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值大小，分别判断转辙机1、转辙机2和转辙机3相对于平均力是否出力同步。具体地，可以设置出力同步安全下限参数为第一预设值，出力同步安全上限参数为第二预设值；时间值之差的绝对值越小，说明出力越同步，时间值之差的绝对值越大，说明出力越不同步。当某个转辙机在做功平衡点的时间值与平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值小于第一预设值时，说明该转辙机相对于平均力出力同步；当某个转辙机在做功平衡点的时间值与平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值大于第一预设值而小于第二预设值时，说明该转辙机相对于平均力出力不同步；当某个转辙机在做功平衡点的时间值与平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值大于第二预设值时，说明该转辙机相对于平均力出力严重不同步。
在分别判断转辙机1、转辙机2和转辙机3相对于平均力是否出力同步时，由于各个转辙机在拉动道岔转换过程所消耗的总时间均不相同，因此，采用相同的安全下限参数和安全上限参数会造成对某个转辙机相对于平均力的出力同步性判断不准确。
因此，为了更精确衡量各个转辙机相对于平均力出力是否同步，第一预设值和第二预设值均根据实际情况进行确定。
具体地，在判断时，得到转辙机在做功平衡点的时间值与平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值时，将其与该转辙机施力过程中的总时间的比值作为比较对象与第一预设值和第二预设值进行比较。上述比值体现了转辙机在做功平衡点的时间值与平均力在做功平衡点的时间值之间的差距占该转辙机施力总时间的百分比，从而能够有效减小转辙机施力总时间的不同带来的影响。
具体地，将出力同步安全下限参数，即第一预设值记为将出力同步安全上限参数，即第二预设值记为/>和/>均为无量纲常数，将该转辙机的施力的总时间记为tall，第一预设值和第二预设值根据实际情况进行确定。
则，表示多个转辙机牵引道岔转换过程出力同步；
表示多个转辙机牵引道岔转换过程出力不同步；
表示多个转辙机牵引道岔转换过程出力严重不同步。
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 (6)

1.一种多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，其特征在于，包括：
分别获取多个转辙机牵引道岔转换过程中每个所述转辙机在多个预设时间点的施力值并确定施力值随多个预设时间点变化的曲线；
根据每个所述转辙机在多个预设时间点的施力值确定每个所述转辙机在做功平衡点的时间值；
根据多个所述转辙机在每个所述预设时间点的施力值确定多个所述转辙机在每个所述预设时间点的平均施力值并确定所述平均施力值随多个预设时间点变化的曲线；
根据多个所述转辙机在每个所述预设时间点的平均施力值确定多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值；
分别确定多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值；
在多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值中的最大值小于第一预设值时确定多个所述转辙机牵引道岔转换过程出力同步；
其中，做功平衡点为所述转辙机施力值随多个预设时间点变化的曲线与时间轴围合成的图形的重心对应的坐标点。
2.根据权利要求1所述的多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，其特征在于，所述获取多个转辙机牵引道岔转换过程中每个所述转辙机在多个预设时间点的施力值包括：
通过设置在每个所述转辙机的动作拉杆上的力传感器在多个所述预设时间点采集每个所述转辙机的实时施力值。
3.根据权利要求1所述的多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，其特征在于，所述确定多个所述转辙机在每个所述预设时间点的平均施力值包括：
采用加权平均法对多个所述转辙机在每个所述预设时间点的实时施力值进行加权平均。
4.根据权利要求3所述的多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，其特征在于，多个所述转辙机沿所述道岔的可动轨的延伸方向布置；
其中，沿可动轨的轨尖至轨根的方向，赋予对应的所述转辙机的权重值逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：
在多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值中的最大值大于所述第一预设值且小于第二预设值时确定多个所述转辙机牵引道岔转换过程出力不同步；
其中，所述第二预设值大于所述第一预设值。
6.根据权利要求5所述的多转辙机牵引道岔出力同步性检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：
在多个所述转辙机在做功平衡点的时间值与多个所述转辙机的平均力在做功平衡点的时间值之差的绝对值的最大值大于所述第二预设值时确定多个所述转辙机牵引道岔转换过程出力严重不同步。
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