CN113447291B - 一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于轨道交通领域中的道岔转换设备的监视测量方法，是道岔转辙机（以下简称转辙机）最大输出力是否匹配当前载荷的一种监测装置和方法，确切讲是关于一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法，它通过非接触方法监测线性运动零件和旋转运动零件，根据摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流对后端运动零件的影响，来判断转辙机最大输出力相比当前载荷是否偏小，指导维护人员及时调整、维护转辙机，防止发生道岔转换卡阻故障，非接触的监测方法对转辙机的转换没有影响，不会由于安装传感器导致转辙机故障而降低其可靠性。

Description

一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法

技术领域

本发明属于轨道交通领域中的道岔转换设备的监视测量方法，是道岔转辙机（以下简称转辙机）最大输出力是否匹配当前载荷的一种监测装置和方法，确切讲是关于一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法。

背景技术

转辙机用于转换并锁闭道岔，对道岔的位置、状态进行表示。其动作杆输出力推或拉道岔尖轨（心轨），使道岔可动部分完成转换，为保证安全性，防止道岔密贴不达标时锁闭道岔并接通表示，同时为了保护转辙机，各型转辙机均设置了动作杆最大输出力限制机构，通常电动转辙机以摩擦联结器（扭矩限制器）作为调整、限制最大输出力的机构，电液转辙机以溢流阀作为调整、限制最大输出力的机构，这基本满足了转辙机设定动作杆最大输出力的要求。

在实际使用中，道岔转换阻力会随道岔状态发生明显变化，当道岔转换阻力变大到超过动作杆最大输出力时，转辙机就不能完成转换，则道岔故障，不能行车。另外摩擦联结器和溢流阀在工作中均存在参数变化导致动作杆最大输出力设定值变小的概率，这同样会使道岔发生故障。这些变化通常会有一个过程，若能及时发现这些变化，及早采取措施进行维护、调整、维修，则能防止故障的发生。

可见，检测转辙机转换过程中摩擦联结器是否打滑或者溢流阀是否溢流，并以此判断当前道岔转换阻力和动作杆最大输出力是否匹配很有意义，可以提高转辙机完成转换道岔的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种转辙机转换过程中摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法，以对转辙机动作杆最大输出力和道岔转换阻力是否匹配进行监测，在必要时进行预警、报警，警示维护人员及时维护、维修，最终改善转辙机的可靠性。

本发明的技术方案是：涉及一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法，其特征是：按照转辙机动力传递路径，摩擦联结器或者溢流阀输入端之前的运动零件为前端运动零件，输出端之后的运动零件为后端运动零件，选定一个前端运动零件，在其上安装前端运动零件检测件，在其附近固定安装前端运动零件检测头，选定一个后端运动零件，在其上安装后端运动零件检测件，在其附近固定安装后端运动零件检测头，前端运动零件和后端运动零件为转动时，检测件安装在转动轴线上，检测头固定在轴线上和检测件保持一定距离处，前端运动零件和后端运动零件为线性平动时，检测件沿其运动方向安装于表面，在检测件运动路径垂向上一定距离处固定检测头。

根据转辙机具体的传动机构，确定在摩擦联结器不打滑或者溢流阀不溢流时，根据前端运动零件检测速度计算后端运动零件理论速度的计算公式，并计算后端运动零件的检测速度和理论速度的差值，称为后端运动零件速度差，预设后端运动零件速度差阈值，根据计算所得后端运动零件速度差和后端运动零件速度差阈值的大小关系，判断摩擦联结器是否打滑或者溢流阀是否溢流并产生预警报警信息。

根据转辙机传动结构，确定后端运动零件理论速度计算公式，及后端运动零件速度差阈值，超阈值连续累计次数后，按照如下步骤判断摩擦联结器是否打滑或者溢流阀是否溢流：

步骤1，读入设定的后端运动零件速度差阈值及超阈值连续累计次数；

步骤2，采集前端运动零件、后端运动零件运动参数，判断转辙机是否处于转换中；

步骤3，若转辙机处于转换中，进入下一步，否则返回步骤2。

步骤4，将计数值清零；

步骤5，采集前端运动零件、后端运动零件运动参数，计算其速度数值，分别作为前端运动零件实测速度及后端运动零件实测速度；

步骤6，将前端运动零件实测速度代入后端运动零件理论速度计算公式，得出后端运动零件理论速度；

步骤7，计算后端运动零件速度差，后端运动零件速度差=ABS（后端运动零件理论速度）-ABS（后端运动零件实测速度），ABS（）表示求绝对值；

步骤8，若后端运动零件速度差小于后端运动零件速度差阈值，将计数值清零，若大于等于后端运动零件速度差阈值，计数值加一；

步骤9，将计数值与超阈值连续累计次数比较，若计数值大于等于超阈值连续累计次数，生成摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流信息，将后端运动零件位移值和此信息输出；

步骤10，根据前端运动零件运动参数判断转辙机是否处于转换中，若是，返回步骤5；若否，返回步骤2；

所述的步骤1中设定的后端运动零件速度差阈值可以分为预警阈值及报警阈值等不同级别。

所述的判断转辙机是否处于转换中是以后端运动零件位移数值所处范围判断。

所述的一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法以软件方式在转辙机内的下位机中运行，或者在远离转辙机的上位机中运行。

本发明的优点是：线性运动和旋转运动均能用非接触方法进行监测，通过非接触的方法监测转辙机动力源及输出零件的运动情况，进而判断转辙机最大输出力相比当前载荷是否偏小，指导维护人员及时调整、维护转辙机，防止发生道岔转换卡阻故障，非接触的监测方法对转辙机的转换没有影响，不会由于安装传感器导致转辙机故障而降低其可靠性。

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法流程图；

图2是实施例1示意图；

图3是实施例2示意图；

图4是实施例3示意图；

图5是实施例4示意图。

图中：1、后端运动零件检测件；2、后端运动零件检测头；3、前端运动零件检测件；4、前端运动零件检测头；1-1、A动作杆；1-2、滚珠丝杠；1-3、A摩擦连接器；1-4、齿轮轴；1-5、电机轴；1-6、锁块；1-7、推板套；1-8动作板；2-1、B动作杆；2-2、锁闭齿轮；2-3、齿条块；2-4、主轴；2-5、减速器和B摩擦连接器；2-6、电机。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及方法，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其方法，详细说明如下。

实施例1

本发明涉及一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法，如图1和图2所示，转辙机传动锁闭机构如图2，电机轴1-5输出的动力经齿轮轴1-4传递至A摩擦连接器1-3，A摩擦连接器1-3驱动滚珠丝杠1-2转动，滚珠丝杠1-2驱动推板套1-7运动，推板套1-7运动过程与锁块1-6作用，使锁块1-6带动A动作杆1-1运动，在运动到终点位置时，推板套1-7推动锁块1-6转动，将A动作杆1-1锁闭在终点位置。

选择A动作杆1-1为后端运动零件，选择齿轮轴1-4为前端运动零件，在A动作杆1-1表面安装后端运动零件检测件1，在其运动路径的垂向一定距离处固定安装后端运动零件检测头2，两者构成A动作杆1-1位移传感器，在齿轮轴1-4端头轴心安装前端运动零件检测件3，在其轴线上一定距离处固定安装前端运动零件检测头4，两者构成齿轮轴1-4转角传感器，位移传感器和转角传感器数据输入数据采集处理模块进行运算处理。

根据图2结构参数特点可知，若齿轮轴1-4转速为P（rpm），齿轮轴1-4至A摩擦联结器1-3的齿轮减速比为Z，滚珠丝杠螺距为l（mm），A摩擦联结器1-3不打滑时，则A动作杆1-1的理论速度v（mm/s）可以用如下公式计算

设定A动作杆1-1速度差阈值，及超阈值连续累计次数作为判断阈值，例如，速度差阈值选为1mm/s，超阈值连续累计次数选为5，实际应用中需要结合试验数据进行确定。根据传动锁闭结构参数，设定转辙机处于转换过程时，A动作杆1-1对应的位置范围。

则判断A摩擦联结器1-3是否打滑，并生成打滑信息的方法按照如下步骤进行：

步骤1，读入设定的后端运动零件速度差阈值及超阈值连续累计次数；

步骤2，采集后端运动零件位移参数，判断转辙机是否处于转换中。

步骤3，若转辙机没有处于转换中，返回步骤2，否则进入下一步；

步骤4，将计数值清零；

步骤5，采集后端运动零件位移参数及前端运动零件角位移参数，计算前端运动零件实测转速及后端运动零件实测速度数值；

步骤,6，将前端运动零件实测转速代入后端运动零件理论速度的计算公式，得出后端运动零件理论速度；

步骤7，计算后端运动零件速度差，后端运动零件速度差=ABS（后端运动零件理论瞬时速度）-ABS（后端运动零件实测瞬时速度），ABS（）表示求绝对值；

步骤8，若后端运动零件速度差小于后端运动零件速度差阈值，将计数值清零，若大于等于后端运动零件速度差阈值，计数值加一。

步骤9，将计数值与超阈值连续累计次数比较，若计数值大于等于超阈值连续累计次数，输出摩擦联结器打滑信息及后端运动零件位移信息；

步骤10，由后端运动零件位移参数，判断转辙机是否处于转换中，若是，返回步骤5；若否，返回步骤2。

步骤2及步骤10中转辙机是否处于转换中，判断方法是结合转辙机参数，根据后端运动零件的位移进行判断。确定位移零位后，不同参数的转辙机后端运动零件的最大位移均不同，以后端运动零件的位移数值是否处于转换范围内进行判断。

A摩擦联结器1-3打滑的检测方法以软件方式在数据采集处理模块中运行，数据采集处理模块输入A动作杆1-1及齿轮轴1-4处检测头的信息，输出预警报警信息。

若要求在单次转换中最多仅输出一次A摩擦联结器1-3打滑信息，步骤9中生成的摩擦联结器打滑信息需进一步处理，在同一次转换中，将首次摩擦联结器打滑信息输出后，之后的同样信息不再输出，直到本次转换状态变为锁闭状态或者转换停止状态。

实施例2：

如图1和图3所示，转辙机传动锁闭机构和实施例1相同，动作板1-8固定安装在推板套1-7上，选择动作板1-8为后端运动零件，选择齿轮轴1-4为前端运动零件，在动作板1-8表面安装后端运动零件检测件1，在其运动路径的垂向一定距离处固定安装后端运动零件检测头2，两者构成动作板1-8位移传感器，在齿轮轴1-4端头轴心安装前端运动零件检测件3，在其轴线上一定距离处固定安装前端运动零件检测头4，两者构成齿轮轴1-4转角传感器，位移传感器和转角传感器数据输入数据采集处理模块进行运算处理。

根据图3结构参数特点可知，若齿轮轴1-4转速为P（rpm），齿轮轴1-4至A摩擦联结器1-3的齿轮减速比为Z，滚珠丝杠螺距为l（mm），A摩擦联结器1-3不打滑时，则动作板1-8的理论速度v（mm/s）可以用如下公式计算

设定动作板1-8速度差阈值，及超阈值连续累计次数作为判断阈值，例如，速度差阈值选为1mm/s，超阈值连续累计次数选为5，实际应用中需要结合试验数据进行确定。根据传动锁闭结构参数，设定转辙机处于转换过程时，动作板1-8对应的位置范围。

判断A摩擦联结器1-3是否打滑，并生成打滑信息的方法与实施例1相同，不再详细描述。

实施例3

如图1和图3所示，转辙机传动锁闭机构和实施例2相同，选择动作板1-8为后端运动零件，选择电机轴1-5为前端运动零件，在电机轴1-5端头轴心安装前端运动零件检测件3，在其轴线上一定距离处固定安装前端运动零件检测头4，两者构成电机轴1-5转角传感器，在动作板1-8表面安装后端运动零件检测件1，在其运动路径的垂向一定距离处固定安装后端运动零件检测头2，两者构成动作板1-8位移传感器，位移传感器和转角传感器数据输入数据采集处理模块进行运算处理。

根据图3结构参数特点可知，若电机轴1-5转速为P（rpm），电机轴1-5至A摩擦联结器1-3的齿轮减速比为Z，滚珠丝杠螺距为l（mm），A摩擦联结器1-3不打滑时，则动作板1-8的理论速度v（mm/s）可以用如下公式计算

设定动作板1-8速度差阈值，及超阈值连续累计次数作为判断阈值，例如，速度差阈值选为1mm/s，超阈值连续累计次数选为5，实际应用中需要结合试验数据进行确定。根据传动锁闭结构参数，设定转辙机处于转换过程时，动作板1-8对应的位置范围。

判断A摩擦联结器1-3是否打滑，并生成打滑信息的方法与实施例1相同，不再详细描述。

实施例4

如图1和图4所示，转辙机传动锁闭机构如图4，电机2-6输出动力经减速器和B摩擦联结器2-5后，传递至主轴2-4，锁闭齿轮2-2固定安装在主轴2-4上，并与齿条块2-3啮合传动，B动作杆2-1与齿条块用销连接。传动过程中，当减速器和B摩擦联结器2-5设定的输出能力不能驱动B动作杆2-1上的载荷时，B摩擦联结器打滑。

选择电机2-6转轴作为前端运动零件，选择B动作杆2-1作为后端运动零件，在B动作杆2-1表面安装后端运动零件检测件1，在其运动路径的垂向一定距离处固定安装后端运动零件检测头2，两者构成B动作杆2-1位移传感器，在电机2-6转轴端头轴心安装前端运动零件检测件3，在其轴线上一定距离处固定安装前端运动零件检测头4，两者构成电机2-6转轴的转角传感器，位移传感器和转角传感器数据输入数据采集处理模块进行运算处理。

根据图4结构参数特点可知，若电机2-6转轴的转速为P（rpm），减速器和B摩擦联结器2-5在B摩擦联结器不打滑时的减速比为Z，锁闭齿轮2-2和齿条块2-3啮合分度圆半径为r（mm），则在B摩擦联结器不打滑时，由电机2-6转轴转速计算B动作杆2-1的理论速度v（mm/s）使用如下公式

设定B动作杆2-1速度差阈值，及超阈值连续累计次数作为判断阈值，例如，速度差阈值选为1mm/s，超阈值连续累计次数选为5，实际应用中需要结合试验数据进行确定。根据传动锁闭结构参数，设定转辙机处于转换过程时，B动作杆2-1对应的位置范围。

则判断B摩擦联结器是否打滑，并生成打滑信息的步骤与实施例1相同，不再详细描述。

实施例5

如图1和图5所示，转辙机传动锁闭机构与实施例4相同。

选择主轴2-4作为后端运动零件，选择电机2-6转轴作为前端运动零件，在主轴2-4端头轴心安装后端运动零件检测件1，在其轴线上一定距离处固定安装后端运动零件检测头2，两者构成主轴2-4转角传感器，在电机2-6转轴端头轴心安装前端运动零件检测件3，在其轴线上一定距离处固定安装前端运动零件检测头4，两者构成电机2-6转轴的转角传感器，两个转角传感器数据输入数据采集处理模块进行运算处理。

根据图5结构参数特点可知，若电机2-6转轴的转速为P（rpm），减速器和B摩擦联结器2-5在B摩擦联结器不打滑时的减速比为Z，则在B摩擦联结器不打滑时，由电机2-6转轴转速计算主轴2-4的理论速度P_后（rpm）使用公式P_后=P/Z。

设定主轴2-4速度差阈值，及超阈值连续累计次数作为判断阈值，例如，速度差阈值选为0.5rpm，超阈值连续累计次数选为5，实际应用中需要结合试验数据进行确定。根据传动锁闭结构参数，设定转辙机处于转换过程时，主轴2-4对应的角度范围。

则判断B摩擦联结器是否打滑，并生成打滑信息的步骤与实施例1相同，不再详细描述。

实施例6

转辙机传动机构为液压装置，如图2及图3所示结构中，电机轴1-5输出的动力驱动油泵，油泵输出的高压油经溢流阀输入液压缸，液压缸的活塞杆取代滚珠丝杠1-2，液压缸缸体取代推板套1-7，滚珠丝杆1-2上安装的A摩擦连接器1-3取消，其功能由溢流阀取代。

选择电机轴1-5为前端运动零件，选择A动作杆1-1为后端运动零件，在电机轴1-5端头轴心安装前端运动零件检测件3，在其轴线上一定距离处固定安装前端运动零件检测头4，两者构成电机轴1-5转角传感器，在A动作杆1-1表面安装后端运动零件检测件1，在其运动路径的垂向一定距离处固定安装后端运动零件检测头2，两者构成A动作杆1-1位移传感器，位移传感器和转角传感器数据输入数据采集处理模块进行运算处理。

根据图2结构参数特点可知，若电机轴1-5转速为P（rpm），油泵排量为q（mL/r），液压缸活塞杆有效截面积为s（mm²），则当溢流阀不发生溢流时，由电机轴1-5转速计算动作杆1-3的理论速度v（mm/s）使用如下公式：

设定A动作杆1-1速度差阈值，及超阈值连续累计次数作为判断阈值，例如，速度差阈值选为1mm/s，超阈值连续累计次数选为5，实际应用中需要结合试验数据进行确定。根据传动锁闭结构参数，设定转辙机处于转换过程时，A动作杆1-1对应的位置范围。

则判断溢流阀是否溢流，并生成溢流信息的步骤如下进行：

步骤1，读入设定的后端运动零件速度差阈值及超阈值连续累计次数；

步骤2，采集后端运动零件位移参数，判断转辙机是否处于转换中。

步骤3，若转辙机没有处于转换中，返回步骤2，否则进入下一步；

步骤4，将计数值清零；

步骤5，采集后端运动零件位移参数及前端运动零件角位移参数，计算前端运动零件实测转速及后端运动零件实测速度数值；

步骤,6，将前端运动零件实测转速代入后端运动零件理论速度的计算公式，得出后端运动零件理论速度；

步骤7，计算后端运动零件速度差，后端运动零件速度差=ABS（后端运动零件理论速度）-ABS（后端运动零件实测速度），ABS（）表示求绝对值；

步骤8，若后端运动零件速度差小于后端运动零件速度差阈值，将计数值清零，若大于等于后端运动零件速度差阈值，计数值加一。

步骤9，将计数值与超阈值连续累计次数比较，若计数值大于等于超阈值连续累计次数，输出溢流阀发生溢流的信息及后端运动零件位移信息；

步骤10，由后端运动零件位移参数，判断转辙机是否处于转换中，若是，返回步骤5；若否，返回步骤2。

其余与实施例1相同或类似，不再详细描述。

实施例7

如实施例6所属，在液压缸缸体上安装动作板1-8，选择动作板1-8为后端运动零件，选择电机轴1-5为前端运动零件，在电机轴1-5端头轴心安装前端运动零件检测件3，在其轴线上一定距离处固定安装前端运动零件检测头4，两者构成齿轮轴1-4转角传感器，在动作板1-8表面安装后端运动零件检测件1，在其运动路径的垂向一定距离处固定安装后端运动零件检测头2，两者构成动作板1-8位移传感器，位移传感器和转角传感器数据输入数据采集处理模块进行运算处理。

根据传动结构参数特点可知，若电机轴1-5转速为P（rpm），油泵排量为q（mL/r），液压缸活塞杆有效截面积为s（mm²），则当溢流阀不发生溢流时，由电机轴1-5转速计算动作板1-8的理论速度v（mm/s）使用如下公式：

设定动作板1-8速度差阈值，及超阈值连续累计次数作为判断阈值，例如，速度差阈值选为1mm/s，超阈值连续累计次数选为5，实际应用中需要结合试验数据进行确定。根据传动锁闭结构参数，设定转辙机处于转换过程时，动作板1-8对应的位置范围。

则判断溢流阀是否溢流，并生成溢流信息的步骤与实施例6相同，不再详细描述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法，其特征是：按照转辙机动力传递路径，选择摩擦联结器或者溢流阀输入端之前的一个运动零件为前端运动零件，选择摩擦联结器或者溢流阀输出端之后的一个运动零件为后端运动零件，在后端运动零件上固定安装后端运动零件检测件（1），在其附近固定安装后端运动零件检测头（2），组成后端运动零件监测传感器，在前端运动零件上固定安装前端运动零件检测件（3），在其附近固定安装前端运动零件检测头（4），组成前端运动零件监测传感器，前端运动零件或后端运动零件为转动时，检测件安装在转动轴线上，检测头固定在轴线上和检测件保持一定距离处，前端运动零件或后端运动零件为线性平动时，检测件沿其运动方向安装于表面，在检测件运动路径垂向上一定距离处固定检测头，将前端运动零件检测数据，代入后端运动零件理论速度计算公式计算后端运动零件理论速度，对后端运动零件的检测速度和理论速度进行比较，判断摩擦联结器是否打滑或者溢流阀是否溢流并产生预警报警信息。

2.根据权利要求1所述的一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法，其特征是：后端运动零件理论速度计算公式是在摩擦联结器不打滑或者溢流阀不溢流时，根据传动结构参数特征确定的用前端运动零件实测速度计算后端运动零件理论速度的计算公式。

3.根据权利要求1所述的一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法，其特征是：判断摩擦联结器是否打滑或者溢流阀是否溢流的方法按照下述步骤进行：

步骤1，读入设定的后端运动零件速度差阈值及超阈值连续累计次数；

步骤2，采集前端运动零件、后端运动零件运动参数，判断转辙机是否处于转换中；

步骤3，若转辙机处于转换中，进入下一步，否则返回步骤2；

步骤4，将计数值清零；

步骤5，采集前端运动零件、后端运动零件运动参数，计算其速度数值，分别作为前端运动零件实测速度及后端运动零件实测速度；

步骤6，将前端运动零件实测速度代入后端运动零件理论速度的计算公式，得出后端运动零件理论速度；

步骤7，计算后端运动零件速度差，后端运动零件速度差=ABS（后端运动零件理论速度）-ABS（后端运动零件实测速度），ABS（）表示求绝对值；

步骤8，若后端运动零件速度差小于后端运动零件速度差阈值，将计数值清零，若大于等于后端运动零件速度差阈值，计数值加一；

步骤9，将计数值与超阈值连续累计次数比较，若计数值大于等于超阈值连续累计次数，生成摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流信息，将后端运动零件位移值和此信息输出；

步骤10，根据前端运动零件或后端运动零件参数判断转辙机是否正在转换中，若是，返回步骤5；若否，返回步骤2。

4.根据权利要求3所述的一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法，其特征是：所述的后端运动零件速度差阈值，及超阈值连续累计次数用作判断阈值，其取值根据具体传动结构结合试验数据进行确定。

5.根据权利要求3所述的一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法，其特征是：步骤1和步骤8所述的后端运动零件速度差阈值可以分为预警阈值及报警阈值等不同级别阈值。

6.根据权利要求3所述的一种转辙机摩擦联结器打滑或者溢流阀溢流的检测方法，其特征是：步骤2和步骤10所述的判断转辙机是否处于转换中的依据，是以后端运动零件的位移数值是否处于根据转辙机的结构参数及位移零位确定的一定数值范围。

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