CN114368412A - 铁路货车脱轨检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁路货车脱轨检测系统及方法。所述铁路货车脱轨检测系统包括：总控机构与多个脱轨检测机构，多个所述脱轨检测机构用于与多个铁路车辆单元一一对应装设，所述总控机构与所述脱轨检测机构电性连接，所述脱轨检测机构用于检测所述铁路车辆单元运行时的实时加速度，且所述脱轨检测机构预设脱轨加速度信号，当所述实时加速度信号大于所述脱轨加速度信号时，所述脱轨检测机构向所述总控机构反馈脱轨报警信号。根据脱轨报警信号便能够提醒操控中心或工作人员对车辆的行驶状态进行及时察看或预防。因此，上述铁路货车脱轨检测系统能够实现对铁路货车脱轨情况进行判断。

Description

铁路货车脱轨检测系统及方法

技术领域

本发明涉及铁路货车的技术领域，特别是涉及铁路货车脱轨检测系统及方法。

背景技术

铁道车辆在运行过程中，由于天气、轨道、操纵、车辆等原因影响有时会发生车辆脱离轨道的事故。但是，传统铁道车辆无法及时发现脱轨情况，即针对铁道车辆无法及时反应停车处理，脱轨车辆容易带动其它车辆脱轨，且脱轨车辆仍在机车牵引下继续行驶，会使车辆、货物、路基及信号设备严重损坏，同时危及人员安全，并使线路运行中断。

发明内容

基于此，有必要针对传统铁道车辆无法对脱轨情况进行判断的问题，提供一种铁路货车脱轨检测系统及方法。

一种铁路货车脱轨检测系统，所述铁路货车脱轨检测系统包括：总控机构与多个脱轨检测机构，多个所述脱轨检测机构用于与多个铁路车辆单元一一对应装设，所述总控机构与所述脱轨检测机构电性连接，所述脱轨检测机构用于检测所述铁路车辆单元运行时的实时加速度，且所述脱轨检测机构预设脱轨加速度信号，当所述实时加速度信号大于所述脱轨加速度信号时，所述脱轨检测机构向所述总控机构反馈脱轨报警信号。

一种铁路货车脱轨检测方法，采用所述的铁路货车脱轨检测系统，包括如下步骤：通过所述脱轨检测机构对所述铁路汽车单元的实时加速度检测；通过所述脱轨检测机构对所述实时加速度信号与所述预设脱轨加速度信号进行比较；当所述实时加速度信号大于所述脱轨加速度信号时，所述脱轨检测机构向所述总控机构反馈所述脱轨报警信号。

在其中一个实施例中，所述脱轨检测机构包括车辆控制器、制动机构与加速度传感器，所述制动机构与所述加速度传感器均与所述车辆控制器电性连接，所述车辆控制器与所述总控机构电性连接，所述加速度传感器用于检测所述车辆单元在行驶时的加速度并向所述车辆控制器反馈所述实时加速度信号，所述车辆控制器预设所述脱轨加速信号，当所述实时加速度信号大于所述脱轨加速度信号时，所述车辆控制器控制所述制动机构对车辆单元进行制动，且所述车辆控制器向所述总控机构反馈所述脱轨报警信号。

在其中一个实施例中，当所述总控机构接收到所述车辆控制器反馈的所述脱轨报警信号时，所述总控机构控制多个所述铁路车辆单元上的制动机构同时进行制动操作。

在其中一个实施例中，当所述总控机构接收到所述车辆控制器反馈的所述脱轨报警信号时，所述总控机构向多个所述铁路车辆单元上的车辆控制器反馈同步制动信号，所述车辆控制器根据所述同步制动信号控制所述制动机构进行制动操作。

在其中一个实施例中，通过所述加速度传感器获取所述铁路车辆单元的实时垂向加速度和/或实时横向加速度，所述车辆控制器预设垂向脱轨加速度信号与横向脱轨加速度信号，当所述实时垂向加速度信号大于所述垂向脱轨加速度信号时，或所述实时横向加速度信号大于所述横向脱轨加速度信号时，所述车辆控制器向所述总控机构反馈所述脱轨报警信号。

在其中一个实施例中，所述垂向脱轨加速度信号值为11.5g，所述横向脱轨加速度值为30g，当所述实时垂向加速度信号大于11.5g时，或所述实时横向加速度信号大于30g时，所述车辆控制器向所述总控机构反馈所述脱轨报警信号。

在其中一个实施例中，所述制动机构包括电制动缸、第一制动梁与第二制动梁，所述电制动缸与所述车辆控制器电性连接，所述电制动缸的两端分别与所述第一制动梁与所述第二制动梁安装配合，所述第一制动梁与所述第二制动梁均用于与铁路货车的车轮制动抵触。

在其中一个实施例中，所述铁路货车脱轨检测系统，还包括控制开关，所述控制开关与多个所述脱轨检测机构电性连接。

在其中一个实施例中，当所述总控机构接收所述脱轨报警信号，所述总控机构进行报警操作。

上述铁路货车脱轨检测系统在进行检测时，首先根据铁路车辆单元的运行情况确定脱轨检测机构在铁路车辆单元上的安装位置，从而保证脱轨检测机构可以有效检测铁路车辆单元在运行时的加速度。其次，总控机构可以是总控网络设备或总控计算机。根据铁路车辆单元自身的重量以及运行速度的要求，在脱轨检测机构预设相应的脱轨加速度信号。当铁路车辆单元在运行时，脱轨检测机构对铁路货车单元的加速度进行实时检测，即脱轨检测机构会将实时加速度信号与脱轨加速度信号进行对比，当出现实时加速度信号大于脱轨加速度信号时，脱轨检测机构便会向总控机构反馈脱轨报警信号，即根据脱轨报警信号便能够提醒操控中心或工作人员对车辆的行驶状态进行及时察看或预防。因此，上述铁路货车脱轨检测系统能够实现对铁路货车脱轨情况进行判断。

上述铁路货车脱轨检测方法在使用时，根据铁路车辆单元自身的重量以及运行速度的要求，在脱轨检测机构预设相应的脱轨加速度信号。当铁路车辆单元在运行时，脱轨检测机构对铁路货车单元的加速度进行实时检测，即脱轨检测机构会将实时加速度信号与脱轨加速度信号进行对比，当出现实时加速度信号大于脱轨加速度信号时，脱轨检测机构便会向总控机构反馈脱轨报警信号，即根据脱轨报警信号便能够提醒操控中心或工作人员对车辆的行驶状态进行及时察看或预防。因此，上述铁路货车脱轨检测系统能够实现对铁路货车脱轨情况进行判断。

附图说明

图1为铁路货车脱轨检测系统的电性装配图；

图2为铁路货车脱轨检测方法的流程图。

100、总控机构，200、脱轨检测机构，210、车辆控制器，220、制动机构，230、加速器传感器，300、铁路车辆单元。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

结合图1所示，在一个实施例中，所述铁路货车脱轨检测系统包括：总控机构100与多个脱轨检测机构200，多个所述脱轨检测机构200用于与多个铁路车辆单元300一一对应装设，所述总控机构100与所述脱轨检测机构200电性连接，所述脱轨检测机构200用于检测所述铁路车辆单元300运行时的实时加速度，且所述脱轨检测机构200预设脱轨加速度信号，当所述实时加速度信号大于所述脱轨加速度信号时，所述脱轨检测机构200向所述总控机构100反馈脱轨报警信号。

上述铁路货车脱轨检测系统在进行检测时，首先根据铁路车辆单元300的运行情况确定脱轨检测机构200在铁路车辆单元300上的安装位置，从而保证脱轨检测机构200可以有效检测铁路车辆单元300在运行时的加速度。其次，总控机构100可以是总控网络设备或总控计算机。根据铁路车辆单元300自身的重量以及运行速度的要求，在脱轨检测机构200预设相应的脱轨加速度信号。当铁路车辆单元300在运行时，脱轨检测机构200对铁路货车单元的加速度进行实时检测，即脱轨检测机构200会将实时加速度信号与脱轨加速度信号进行对比，当出现实时加速度信号大于脱轨加速度信号时，脱轨检测机构200便会向总控机构100反馈脱轨报警信号，即根据脱轨报警信号便能够提醒操控中心或工作人员对车辆的行驶状态进行及时察看或预防。因此，上述铁路货车脱轨检测系统能够实现对铁路货车脱轨情况进行判断。

结合图1和图2所示，在一个实施例中，一种铁路货车脱轨检测方法，采用所述的铁路货车脱轨检测系统，包括如下步骤：

S100、通过所述脱轨检测机构200对所述铁路汽车单元的实时加速度检测；

S200、通过所述脱轨检测机构对所述实时加速度信号与所述预设脱轨加速度信号进行比较；

S300、当所述实时加速度信号大于所述脱轨加速度信号时，所述脱轨检测机构200向所述总控机构100反馈所述脱轨报警信号。

上述铁路货车脱轨检测方法在使用时，根据铁路车辆单元300自身的重量以及运行速度的要求，在脱轨检测机构200预设相应的脱轨加速度信号。当铁路车辆单元300在运行时，脱轨检测机构200对铁路货车单元的加速度进行实时检测，即脱轨检测机构200会将实时加速度信号与脱轨加速度信号进行对比，当出现实时加速度信号大于脱轨加速度信号时，脱轨检测机构200便会向总控机构100反馈脱轨报警信号，即根据脱轨报警信号便能够提醒操控中心或工作人员对车辆的行驶状态进行及时察看或预防。因此，上述铁路货车脱轨检测系统能够实现对铁路货车脱轨情况进行判断。

结合图1所示，在一个实施例中，所述脱轨检测机构200包括车辆控制器210、制动机构220与加速度传感器，所述制动机构220与所述加速度传感器均与所述车辆控制器210电性连接，所述车辆控制器210与所述总控机构100电性连接，所述加速度传感器用于检测所述车辆单元在行驶时的加速度并向所述车辆控制器210反馈所述实时加速度信号，所述车辆控制器210预设所述脱轨加速信号，当所述实时加速度信号大于所述脱轨加速度信号时，所述车辆控制器210控制所述制动机构220对车辆单元进行制动，且所述车辆控制器210向所述总控机构100反馈所述脱轨报警信号。具体地，首先根据铁路车辆单元300的运行情况确定加速度传感器在铁路车辆单元300上的安装位置，从而保证加速度传感器可以有效检测铁路车辆单元300在运行时的加速度。例如：加速度传感器可以装设在铁路车辆单元300端部牵引梁处或牵引梁附近、加速度传感器还可以装设在铁路车辆单元300的枕梁、心盘等位置。上述位置均能保证加速度传感器对铁路车辆单元300进行有效的加速度检测。进一步地，将加速度传感器与制动机构220与车辆控制器210电性连接，为了避免铁路车辆单元300脱轨情况的出现，当车辆控制器210向总控机构100发送脱轨报警信号时，车辆控制器210会再控制制动机构220进行制动，从而能够及时控制目标铁路车辆单元300的运行速度。

结合图1和图2所示，在一个实施例中，当所述总控机构100接收到所述车辆控制器210反馈的所述脱轨报警信号时，所述总控机构100控制多个所述铁路车辆单元300上的制动机构220同时进行制动操作。当所述总控机构100接收到所述车辆控制器210反馈的所述脱轨报警信号时，所述总控机构100向多个所述铁路车辆单元300上的车辆控制器210反馈同步制动信号，所述车辆控制器210根据所述同步制动信号控制所述制动机构220进行制动操作。具体地，因为铁路货车在铁轨上运行时，铁路货车会带动多个铁路车辆单元300进行同步运行，所以，当有某个铁路车辆单元300出现脱轨趋势时，若只针对该铁路车辆单元300进行制动，制动效果较差，即一部分制动力会被其他铁路车辆单元300的运行作用力中和。因此，当一个或几个铁路车辆单元300检测到实时加速度信号大于脱轨加速度信号时，总控机构100在接收到脱轨报警信号后，对铁路货车的全部铁路车辆单元300进行制动控制，从而可以更加有效、快速的解决目标铁路车辆单元300(指出现实时加速度信号大于脱轨加速度信号的铁路车辆单元300)的脱轨风险。

在一个实施例中，通过所述加速度传感器获取所述铁路车辆单元300的实时垂向加速度和/或实时横向加速度，所述车辆控制器210预设垂向脱轨加速度信号与横向脱轨加速度信号，当所述实时垂向加速度信号大于所述垂向脱轨加速度信号时，或所述实时横向加速度信号大于所述横向脱轨加速度信号时，所述车辆控制器210向所述总控机构100反馈所述脱轨报警信号。所述垂向脱轨加速度信号值为11.5g，所述横向脱轨加速度值为30g，当所述实时垂向加速度信号大于11.5g时，或所述实时横向加速度信号大于30g时，所述车辆控制器210向所述总控机构100反馈所述脱轨报警信号。具体地，铁路货车出现脱轨情况是由于铁路货车朝铁轨横向(铁轨从左到右的方向)的作用力过大或者铁路货车朝铁轨垂向(指由下到上垂直于铁轨的方向，例如：按右手螺栓，从下向上。)的作用力过大引起的。因此，通过加速度传感器对铁路车辆单元300垂向加速度(指由下到上垂直于铁轨的方向，例如：按右手螺栓，从下向上。)与横向加速度(铁轨从左到右的方向)进行检测，并对垂向加速度和/或横向加速度进行对比。因此，上述这种加速度检测方式，可以对铁路车辆单元300进行更加准确的脱轨检测。进一步地，g为重力加速度。

在一个实施例中，所述制动机构220包括电制动缸、第一制动梁与第二制动梁，所述电制动缸与所述车辆控制器210电性连接，所述电制动缸的两端分别与所述第一制动梁与所述第二制动梁安装配合，所述第一制动梁与所述第二制动梁均用于与铁路货车的车轮制动抵触。具体地，通过利用电制动缸为制动机构220提供制动力，即实现了铁路货车的电制动控制。相较于传统的空气制动控制，上述电制动控制可以更加稳定的进行制动力输出，以及可以更加方便的对制动力进行调整。

在一个实施例中，所述铁路货车脱轨检测系统，还包括控制开关，所述控制开关与多个所述脱轨检测机构200电性连接。具体地，铁路货车在轨道上有时需要进行运行测试或检查，此时脱轨检测机构200容易向中控机构反馈脱轨报警信号，从而会影响铁路货车的正常测试或检测。因此，通过控制开关控制脱轨检测机构200的运行与关闭，避免脱轨检测机构200发送误信号(指非正常检测情况下所出现的脱轨报警信号)。

在一个实施例中，当所述总控机构100接收所述脱轨报警信号，所述总控机构100进行报警操作。具体地，当总控机构100接收到脱轨报警信号时，总控机构100可以进行相应的光亮报警(例如警示灯亮起)或声音报警(例如：蜂鸣器)。

在一个实施例中，铁路车辆单元300包括机车单元与车辆(或车箱)单元，机车单元与车辆单元均能够装设脱轨检测机构200。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种铁路货车脱轨检测系统，其特征在于，所述铁路货车脱轨检测系统包括：总控机构与多个脱轨检测机构，多个所述脱轨检测机构用于与多个铁路车辆单元一一对应装设，所述总控机构与所述脱轨检测机构电性连接，所述脱轨检测机构用于检测所述铁路车辆单元运行时的实时加速度，且所述脱轨检测机构预设脱轨加速度信号，当所述实时加速度信号大于所述脱轨加速度信号时，所述脱轨检测机构向所述总控机构反馈脱轨报警信号。

2.一种铁路货车脱轨检测方法，其特征在于，采用权利要求1所述的铁路货车脱轨检测系统，包括如下步骤：

通过所述脱轨检测机构对所述铁路汽车单元的实时加速度检测；

通过所述脱轨检测机构对所述实时加速度信号与所述预设脱轨加速度信号进行比较；

当所述实时加速度信号大于所述脱轨加速度信号时，所述脱轨检测机构向所述总控机构反馈所述脱轨报警信号。

3.根据权利要求1所述的铁路货车脱轨检测方法，其特征在于，所述脱轨检测机构包括车辆控制器、制动机构与加速度传感器，所述制动机构与所述加速度传感器均与所述车辆控制器电性连接，所述车辆控制器与所述总控机构电性连接，所述加速度传感器用于检测所述车辆单元在行驶时的加速度并向所述车辆控制器反馈所述实时加速度信号，所述车辆控制器预设所述脱轨加速信号，当所述实时加速度信号大于所述脱轨加速度信号时，所述车辆控制器控制所述制动机构对车辆单元进行制动，且所述车辆控制器向所述总控机构反馈所述脱轨报警信号。

4.根据权利要求3所述的铁路货车脱轨检测方法，其特征在于，当所述总控机构接收到所述车辆控制器反馈的所述脱轨报警信号时，所述总控机构控制多个所述铁路车辆单元上的制动机构同时进行制动操作。

5.根据权利要求3所述的铁路货车脱轨检测方法，其特征在于，当所述总控机构接收到所述车辆控制器反馈的所述脱轨报警信号时，所述总控机构向多个所述铁路车辆单元上的车辆控制器反馈同步制动信号，所述车辆控制器根据所述同步制动信号控制所述制动机构进行制动操作。

6.根据权利要求3所述的铁路货车脱轨检测方法，其特征在于，通过所述加速度传感器获取所述铁路车辆单元的实时垂向加速度和/或实时横向加速度，所述车辆控制器预设垂向脱轨加速度信号与横向脱轨加速度信号，当所述实时垂向加速度信号大于所述垂向脱轨加速度信号时，或所述实时横向加速度信号大于所述横向脱轨加速度信号时，所述车辆控制器向所述总控机构反馈所述脱轨报警信号。

7.根据权利要求6所述的铁路货车脱轨检测方法，其特征在于，所述垂向脱轨加速度信号值为11.5g，所述横向脱轨加速度值为30g，当所述实时垂向加速度信号大于11.5g时，或所述实时横向加速度信号大于30g时，所述车辆控制器向所述总控机构反馈所述脱轨报警信号。

8.根据权利要求3所述的铁路货车脱轨检测方法，其特征在于，所述制动机构包括电制动缸、第一制动梁与第二制动梁，所述电制动缸与所述车辆控制器电性连接，所述电制动缸的两端分别与所述第一制动梁与所述第二制动梁安装配合，所述第一制动梁与所述第二制动梁均用于与铁路货车的车轮制动抵触。

9.根据权利要求3所述的铁路货车脱轨检测方法，其特征在于，所述铁路货车脱轨检测系统，还包括控制开关，所述控制开关与多个所述脱轨检测机构电性连接。

10.根据权利要求2所述的铁路货车脱轨检测方法，其特征在于，当所述总控机构接收所述脱轨报警信号，所述总控机构进行报警操作。

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