CN114759954A - 一种轮轨力无线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮轨力无线检测装置。其包括：信号获取模块，所述信号获取模块用于安装在轨道车辆的转向架的车轮上获得车轮应变信号，并通过信号传输线发送给信号采集模块；信号采集模块，所述信号采集模块用于安装在所述转向架的轮对之间的轮轴上随轮轴同步旋转，并将采集信号无线发送给信号接收模块；信号接收模块，所述信号接收模块用于安装在所述转向架中位于所述轮轴侧向的转向架构架上，并无线接收所述信号采集模块发送信号；结果生成模块，所述结果生成模块用于对所述信号接收模块接收信号进行处理，并生成轮轨力检测结果。通过信号采集模块以短距离无线传输方式发送给转向架构架上的信号接收模块，从而避免使用集流环。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆轮轨力检测技术，尤其涉及一种轮轨力无线检测装置。
背景技术
轮轨力检测是轨道车辆动力学测试的重要组成部分。现有轨道车辆轮轨力检测方式（例如公开号为CN113155330A的专利文献披露的检测方法）中，通过在车辆转向架的车轮腹板上粘贴电阻应变片组成的测量电桥桥路输出应变信号，然后通过安装在轮轴端部的集流环将信号经由信号传输线传输给车上的信号处理系统，信号处理系统经过信号放大等处理后生成检测结果。上述检测方式存在的主要问题有：集流环的安装需要对轮轴进行打孔（参见上述专利文献说明书附图5），影响轮对结构强度和服役寿命；通过集流环和信号传输线进行模拟信号的传输会引入噪声，影响检测精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轮轨力无线检测装置，可将车轮应变信号通过安装在轮轴上的信号采集模块以短距离无线传输方式发送给转向架构架上的信号接收模块，从而避免使用集流环。
根据本发明的一个方面，提供了一种轮轨力无线检测装置。其包括：信号获取模块，所述信号获取模块用于安装在轨道车辆的转向架的车轮上获得车轮应变信号，并通过信号传输线发送给信号采集模块；信号采集模块，所述信号采集模块用于安装在所述转向架的轮对之间的轮轴上随轮轴同步旋转，并将采集信号无线发送给信号接收模块；信号接收模块，所述信号接收模块用于安装在所述转向架中位于所述轮轴侧向的转向架构架上，并无线接收所述信号采集模块发送信号；结果生成模块，所述结果生成模块用于对所述信号接收模块接收信号进行处理，并生成轮轨力检测结果；其中，所述信号采集模块通过该信号采集模块中与所述轮轴同轴设置并随该轮轴同步旋转的无线通信感应线圈进行信号发送，所述信号接收模块具有与所述无线通信感应线圈保持设定距离的无线信号接收探头。
上述轮轨力无线检测装置可将车轮应变信号通过安装在轮轴上的信号采集模块以短距离无线传输方式发送给转向架构架上的信号接收模块，从而避免使用集流环。短距离无线传输方式信号干扰少，有助于提高检测精度。
可选的，所述信号接收模块包含悬臂式支座，所述悬臂式支座的后部安装在所述转向架构架上，所述悬臂式支座的前部向所述信号获取模块伸出，所述无线信号接收探头安装在所述悬臂式支座前部。
可选的，所述悬臂式支座包含由多个板形结构经焊接和/或铸造成型的支架，该支架包含：第一板形结构，所述第一板形结构沿第一平面设置，所述第一平面为竖向平面且所述第一平面的法线指向所述信号采集模块；第二板形结构，所述第二板形结构沿第二平面设置并连接于所述第一板形结构的前侧，所述第二平面为水平面并与所述第一平面垂直；第三板形结构，所述第三板形结构沿第三平面设置并连接于所述第一板形结构的前侧和所述第二板形结构的右侧，所述第三平面为竖向平面并分别与所述第一平面和所述第二平面垂直；第四板形结构，所述第四板形结构沿第四平面设置并连接于所述第一板形结构的前侧和所述第二板形结构的左侧，所述第四平面为竖向平面并分别与所述第一平面和所述第二平面垂直；第五板形结构，所述第五板形结构沿第五平面设置并连接于所述第一板形结构的后侧且靠近所述第一板形结构的上端，所述第五平面为水平面并与所述第一平面垂直；其中，所述第二板形结构的前端用于与所述无线信号接收探头适配连接，所述第一板形结构用于通过与所述第一平面垂直安装的紧固螺栓与所述转向架构架上的侧面定位平台适配连接，所述第五板形结构用于通过与所述第五平面垂直安装的紧固螺栓与所述转向架构架上的顶面定位平台适配连接，所述第五板形结构还设有用于与所述顶面定位平台卡接适配的卡接结构，所述卡接结构至少能够使所述第五板形结构进行向前、前后以及向下的限位。
可选的，所述支架中，所述卡接结构包括设置在所述第五板形结构底部平面上沿左右方向延伸的定位凹槽，所述定位凹槽用于与设置在所述顶面定位平台上的定位凸缘卡接适配。可选的，所述支架中，所述第三板形结构和/或所述第四板形结构的上下边缘为弧形而使所述第三板形结构和/或所述第四板形结构的宽度从后向前逐渐缩小。可选的，所述支架中，所述第一板形结构和/或所述第二板形结构上布置有减重孔。可选的，所述支架中，所述第一板形结构与所述第二板形结构之间连接有加强肋。
可选的，所述信号采集模块通过该信号采集模块中与所述轮轴同轴设置并随该轮轴同步旋转的无线充电感应线圈进行无线充电；并且，所述信号接收模块还具有与所述无线充电感应线圈保持设定距离的无线充电探头。
可选的，所述信号接收模块包含悬臂式支座，所述悬臂式支座的后部安装在所述转向架构架上，所述悬臂式支座的前部向所述信号获取模块伸出；并且，所述无线充电探头安装在所述悬臂式支座前部靠左或靠右一侧，所述无线信号接收探头安装在所述悬臂式支座前部上并位于所述无线充电探头的旁侧，所述无线信号接收探头的前端工作部位于所述无线充电探头的前端工作部的侧后方。
可选的，所述信号采集模块采用旋转轴装传感器，所述旋转轴装传感器包括：轴装固定机构，所述轴装固定机构包含轴环，所述轴环由两个半环形基体通过连接件对接而成并形成用于与所述轮轴紧密配合的轴环孔，所述两个半环形基体中均开设有环向卡槽，所述两个半环形基体对接后它们之间的环向卡槽对接形成环形卡槽，所述轴环中至少一个半环形基体上开设有电路安装槽；无线传输机构，所述无线传输机构包含第一线盘和所述无线通信感应线圈，所述第一线盘为绝缘材料制成的环形结构且内缘上设有环形卡接结构而外缘上设有环形布线槽，所述第一线盘的环形卡接结构用于与所述轴环的对应环形卡槽卡接适配，所述第一线盘的环形布线槽内用于布设所述无线通信感应线圈；其中，所述电路安装槽用于安装信号收发处理电路，所述信号收发处理电路的信号接收端用于通过第一传输线与所述信号获取模块相连，所述信号收发处理电路的信号发送端用于通过第二传输线与所述无线通信感应线圈相连。
可选的，所述无线传输机构还包含无线充电感应线圈，所述无线充电感应线圈用于通过第三传输线与所述信号收发处理电路的电源相连，所述无线充电感应线圈通过下列方式一或方式二设置于所述无线传输机构中；方式一：所述第一线盘上设有两个所述环形布线槽，所述两个所述环形布线槽彼此独立，所述无线充电感应线圈布设于所述第一线盘上的对应环形布线槽中；方式二：所述无线传输机构包含第二线盘，所述第二线盘为绝缘材料制成的环形结构且内缘上设有环形卡接结构而外缘上设有环形布线槽，所述第二线盘的环形卡接结构用于与所述轴环的对应环形卡槽卡接适配，所述第二线盘的环形布线槽内用于布设所述无线充电感应线圈。
可选的，所述第一线盘与所述第二线盘相对地分别设置在所述轴环的两端。可选的，所述第一线盘和/或所述第二线盘由两个半环形结构拼接而成，所述两个半环形结构之间的拼接面与所述两个半环形基体之间的对接面对齐。可选的，若以同时经过所述轴环孔的中心线和与该中心线垂直的径向线确定的一个平面对所述第一线盘和/或所述第二线盘进行切割而在所述第一线盘和/或所述第二线盘上形成的截面为横截面，则所述第一线盘和/或所述第二线盘的环形卡接结构横截面形状为土字形。
可选的，所述两个半环形基体中任意一个半环形基体上用于与另一个半环形基体对接的对接部位设有凸出于所在半环形基体的外圆柱面上的凸肩，所述凸肩中设有螺纹连接件安装孔，相互对接的两个所述对接部位之间通过安装在它们的螺纹连接件安装孔中的螺纹连接件以及与该螺纹连接件连接的防松机构相连接。
可选的，所述两个半环形基体中一个半环形基体上用于与另一个半环形基体对接的对接部位设有凹陷于所在半环形基体的外圆柱面上的沉槽，所述沉槽中以及与所述沉槽所在的对接部位对接的另一对接部位中设有螺纹连接件安装孔，相互对接的两个所述对接部位之间通过安装在它们的螺纹连接件安装孔中的螺纹连接件以及与该螺纹连接件连接的防松机构相连接。
可选的，所述无线传输机构设置于所述轴环的端部；所述轴装固定机构还包含安装在所述轴环外圆柱面上的盖板，所述盖板用于封盖住所述电路安装槽并使得旋转轴装传感器上位于所述无线传输机构以外的整个外表面呈圆柱面。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明的附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过实践了解到。
附图说明
构成本说明书的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本说明书中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例的一种无线测力轮对的结构示意图。
图2为本发明实施例的一种旋转轴装传感器的结构示意图。
图3为图2所示的旋转轴装传感器揭开半圆形盖板后的结构示意图。
图4为图2所示的旋转轴装传感器其中一半的结构示意图。
图5为本发明实施例的一种旋转轴装传感器的结构示意图。
图6为本发明实施例的一种旋转轴装传感器的结构示意图。
图7为本发明实施例的一种悬臂式支座的结构示意图。
图8为本发明实施例的一种轮轨力无线检测装置的信号传输示意图。
图中标记为：转向架10、轮轨力无线检测装置20、轮对11、转向架构架12、侧面定位平台121、顶面定位平台122、定位凸缘122a、车轮111、轮轴112、信号采集模块21、信号接收模块22、轴装固定机构211、轴环2111、半环形基体2112、沉槽2112a、凸肩2112b、螺纹连接件安装孔2112c、轴环孔2113、环形卡槽2114、电路安装槽2115、第一布线通道2116、第二布线通道2117、盖板2118、半环形盖板2119、无线传输机构212、第一线盘2121、环形卡接结构2122、侧翼板2122a、环形布线槽2123、第三布线通道2124、第四布线通道2125、第二线盘2126、半环形结构2127、悬臂式支座221、无线信号接收探头222、无线充电探头223、电缆固定结构224、第一板形结构2211、第二板形结构2212、第三板形结构2213、第四板形结构2214、第五板形结构2215、定位凹槽2215a、减重孔2216、加强肋2217、无线充电探头安装平台2212a、无线信号接收探头安装缺口2212b、无线信号接收探头安装平台2212c。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案、技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案、技术特征可以相互组合。此外，在可能的情况下，这些技术方案、技术特征及有关的组合均可以被赋予特定的技术主题而被相关专利所保护。
下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是一部分实施例而不是全部实施例，基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于专利保护的范围。
关于本说明书中术语和单位：本说明书及相应权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本说明书及相应权利要求书及有关的部分中的术语“前”、“后”、“左”、“右”表示为基于附图的相对位置关系。此外，其他相关术语和单位，均可基于本说明书提供相关内容得到合理的解释。
图1为本发明实施例的一种无线测力轮对的结构示意图。该无线测力轮对主要由轨道车辆的转向架10与轮轨力无线检测装置20构成。
其中，转向架10包括轮对11和转向架构架12，轮对11包括一对车轮111和轮轴112，轮轴112通过轴承安装在转向架构架12上。轨道车辆运行过程中，轮对11在轨道上滚动行进，轮对11相对于转向架构架12做旋转运动。
以往，轮轨力检测中，为了通过信号传输线将做旋转运动的车轮111上产生的应变信号（具体可由车轮腹板上粘贴电阻应变片组成的测量电桥桥路获取）输出，需要在轮轴112的轴端安装集流环，由此产生了以下问题：第一，流环的安装需要对轮轴进行打孔从而影响轮对结构强度和服役寿命；第二，通过集流环和信号传输线进行模拟信号的传输会引入噪声影响检测精度。
而本发明实施例的无线测力轮对采用一种轮轨力无线检测装置20，可避免使用集流环。
图1展示了本发明实施例的一种轮轨力无线检测装置。图8为本发明实施例的一种轮轨力无线检测装置的信号传输示意图。如图1和图8所示，轮轨力无线检测装置20具体包括：信号获取模块（图中未示）、信号采集模块21、信号接收模块22和结果生成模块（图中未示）。
其中，所述信号获取模块用于安装在轨道车辆的转向架10的车轮111上获得车轮111应变信号，并通过信号传输线发送给信号采集模块21。信号获取模块可以采用应变片测量电路，例如电阻应变片组成的测量电桥桥路。
其中，所述信号采集模块21用于安装在所述转向架10的轮对11之间的轮轴112上随轮轴112同步旋转，并将采集信号无线发送给信号接收模块22。
其中，所述信号接收模块22用于安装在所述转向架10中位于所述轮轴112侧向的转向架构架12上，并无线接收所述信号采集模块21发送信号。
可见，信号采集模块21通过信号传输线与信号获取模块连接从而采集信号获取模块发送的应变信号；然后，信号采集模块21会将信号采集模块21采集的信息无线发送给信号接收模块22。
通常而言，信号采集模块21接收到从信号获取模块发送的应变信号（通常为模拟信号）后，会先进行信号放大、AD转换（即将模拟信号转换为数字信号）以及数据编码等处理，然后再将处理后的信息无线发送给信号接收模块22。信号接收模块22接收到信号采集模块21传来的信息后可以进行数据解码。这样，对车轮111应变信号的放大和AD转换功能可在无线测力轮对上完成，并且信号采集模块21与信号接收模块22距离较近，因此，有助于减少信息传输过程中受到的干扰，提高测试精度。
其中，结果生成模块用于对所述信号接收模块21接收信息进行处理并生成轮轨力检测结果。结果生成模块可以包括至少一个处理器、至少一个存储器和至少一个通信接口。处理器、存储器与通信接口相连，例如通过各类接口、传输线或总线相连。可选的，结果生成模块还可以包括输入设备和输出设备。
处理器可以包括中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、微处理器、特定集成电路(Application Special Integrated Circuit，ASIC)、微控制器(MCU)、现场可编程门阵列(FPGA)或者用于实现逻辑运算的一个或多个集成电路。处理器可以用于为结果生成模块实现所需的功能，例如用于对结果生成模块实现所需的信号处理。
存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除（或固定）的介质。在合适的情况下，存储器可在处理器的内部或外部。在特定实施例中，存储器是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器包括只读存储器(ROM)；在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。存储器可以用于储存轮轨力检测结果数据以及计算机程序或指令，所述计算机程序或指令可以被所述处理器执行而实现结果生成模块所需的功能。
通信接口用于使结果生成模块通过通信链路与信号接收模块22相连。输入设备与处理器通信，可以以多种方式接受用户的输入。例如，输入设备可以是鼠标、键盘、触摸屏设备或传感器。输出设备与处理器通信，可以以多种方式来显示信息。例如，输出设备可以是液晶显示器、发光二极管显示设备、阴极射线管显示设备或投影仪等。结果生成模块可以通过输出设备来显示轮轨力检测结果。
上述信号采集模块21和/或信号接收模块22中同样可以包括处理器、存储器、通信接口等所需部分。这些处理器、存储器以及通信接口可以参考上述内容。信号采集模块21中的信号收发处理电路可以通过相应处理器实现信号放大、AD转换、数据编码等功能，同理，信号接收模块21可以通过相应处理器实现数据解码等功能。
所述信号采集模块21与所述信号接收模块22之间可以采用多种短距离无线传输方案实现无线通信，例如采用RFID（非接触射频识别）、NFC（近场通信）技术等。
上述信号接收模块22可以包含独立的控制器，所述控制器可以部署在车上。可以将信号接收模块22中的一些处理器、存储器、通信接口等部署在所述控制器中，控制器可以用于控制信号接收模块22中无线信号接收探头222和无线充电探头223（下文中将会对这些探头进行说明）。此外，结果生成模块还可以通过所述控制器来接收信号接收模块22发送信息。
关于信号采集模块的具体结构如下。
图2为本发明实施例的一种旋转轴装传感器的结构示意图。图3为图2所示的旋转轴装传感器揭开半圆形盖板2119后的结构示意图。图4为图2所示的旋转轴装传感器其中一半的结构示意图。如图2-4所示，本发明的轮轨力无线检测装置中的信号采集模块21可以采用如下旋转轴装传感器：该旋转轴装传感器用于安装在轮轴112上随轮轴112同步旋转并将采集信号无线发送给信号接收模块22，其包括轴装固定机构211和无线传输机构212。
其中，所述轴装固定机构211包含轴环2111，所述轴环2111由两个半环形基体2112通过连接件对接而成并形成用于与所述轮轴112紧密配合的轴环孔2113，所述两个半环形基体2112中均开设有环向卡槽，所述两个半环形基体2112对接后它们之间的环向卡槽对接形成环形卡槽2114，所述轴环2111中至少一个半环形基体2112上开设有电路安装槽2115。
其中，所述无线传输机构212包含第一线盘2121和无线通信感应线圈（图中未示），所述第一线盘2121为绝缘材料制成的环形结构且内缘上设有环形卡接结构2122而外缘上设有环形布线槽2123，所述第一线盘2121的环形卡接结构2122用于与所述轴环2111的对应环形卡槽2114卡接适配，所述第一线盘2121的环形布线槽2123内用于布设所述无线通信感应线圈。
此外，所述电路安装槽2115用于安装信号收发处理电路，所述信号收发处理电路的信号接收端用于通过第一传输线与安装在与所述轮轴112连接的目标机构（这里的目标机构显然是指车轮111）上的信号获取模块相连，所述信号收发处理电路的信号发送端用于通过第二传输线与所述无线通信感应线圈相连。“传输线”是指任何形式的能够实现信号有线传输功能的零件。
上述旋转轴装传感器可以通过“包夹”的方式安装轮轴112上，不损伤轮轴112，不影响轮对结构强度和服役寿命。通过第一线盘2121构形的无线通信感应线圈可与轮轴112同轴设置，因此，当旋转轴装传感器随着轮轴112旋转时基本不改变无线通信感应线圈与无线信号接收探头222之间的距离，故可连续地无线输出采集信号。
所述轴环2111的两个半环形基体2112可以优选轻质、高刚性和高强度的材料制作。例如，半环形基体2112可以采用硬质铝合金制作。
通常而言，所述轴环2111上，所述电路安装槽2115开设在所述至少一个半环形基体2112的外圆柱面上，所述环向卡槽开设在所述电路安装槽2115的旁侧。这样，可以避免环向卡槽与电路安装槽2115之间干涉，也能够更大限度的开发利用半环形基体2112的外圆柱面上的空间来设置电路安装槽2115。
其中，所述电路安装槽2115的侧壁上可分别开设用于布设第一传输线的第一布线通道2116和/或用于布设第二传输线的第二布线通道2117。由此，可以通过电路安装槽2115的侧部的布线通道来进行第一传输线和第二传输线的走线，减小第一传输线和第二传输线的外露，使得旋转轴装传感器表面更简洁光滑，第一传输线和第二传输线可得到更好的保护，此外旋转轴装传感器随轮轴112高速旋转时受到的气流阻力更小。
其中，所述第一线盘2121上可开设用于布设第二传输线的第三布线通道2124，所述第一线盘2121的环形卡接结构2122与所述轴环2111的环形卡槽2114卡接适配后所述第三布线通道2124与所述第二布线通道2117连通。
其中，所述第一线盘2121上可开设用于布设第一传输线的第四布线通道2125，所述第一线盘2121的环形卡接结构2122与所述轴环2111的环形卡槽2114卡接适配后所述第四布线通道2125与所述第一布线通2116道连通。
其中，所述电路安装槽2115可为长度沿所述轴环环向延伸的长槽，从而充分扩展电路安装槽2115空间。
此外，所述无线传输机构212还可包含无线充电感应线圈，所述无线充电感应线圈用于通过第三传输线与所述信号收发处理电路的电源相连。通过无线充电感应线圈可以接收无线充电设备的无线充电，从而向信号收发处理电路提供所需的电源，这样，就可以避免对旋转轴装传感器中的电池进行频繁更换。
所述无线充电感应线圈可以通过下列方式一或方式二设置于所述无线传输机构212中。
方式一：所述第一线盘2121上设有两个所述环形布线槽2123，所述两个所述环形布线槽2123彼此独立，所述无线充电感应线圈布设于所述第一线盘2121上的对应环形布线槽2123中。
方式二：所述无线传输机构212包含第二线盘2126，所述第二线盘2126为绝缘材料制成的环形结构且内缘上设有环形卡接结构2122而外缘上设有环形布线槽2123，所述第二线盘2126的环形卡接结构2122用于与所述轴环2111的对应环形卡槽2114卡接适配，所述第二线盘2126的环形布线槽2123内用于布设所述无线充电感应线圈。
上述方式一的线盘的数量虽少，但无线充电感应线圈与无线通信感应线圈往往排列较近，不便于信号接收模块22的设置，容易造成干扰。因此，更推荐采用上述方式二。
优选的，所述第一线盘2121与所述第二线盘2126相对地分别设置在所述轴环2111的两端。这样既可以使无线充电感应线圈与无线通信感应线圈离的较远而减小相互干扰，同时也方便电路安装槽2115的设置，并有利于信号收发处理电路散热。
此外，所述第一线盘2121和/或所述第二线盘2126可由两个半环形结构2127拼接而成，所述两个半环形结构2127之间的拼接面与所述两个半环形基体2112之间的对接面对齐。这样，可便于第一线盘2121和/或所述第二线盘2127与轴环2111之间的组装。
当前实施例的旋转轴装传感器中，各半环形结构2127直接在对应的半环形基体2112上注塑成型，即将半环形基体2112作为半环形结构2127的注塑成型模具的一部分实现半环形基体2112的注塑成型。各半环形结构2128具体由MC尼龙（聚己内酰胺）材料制成。
当前实施例的旋转轴装传感器中，若以同时经过所述轴环孔2113的中心线和与该中心线垂直的径向线确定的一个平面对所述第一线盘2121和/或所述第二线盘2127进行切割而在所述第一线盘2121和/或所述第二线盘2127上形成的截面为横截面，则所述第一线盘2121和/或所述第二线盘2127的环形卡接结构2122横截面形状为土字形（如图4所示）。
具体而言，所述第一线盘2121和/或所述第二线盘2127的环形卡接结构2122类似于在T形头（T形头本身具有一对侧翼板2122a）又增加了一对侧翼板2122a。采用这种形式的环形卡接结构2122时，对应环形卡槽2114更复杂，环形卡接结构2122与环形卡槽2114配合后可以有效防止所述第一线盘2121和/或所述第二线盘2127松动。
此外，所述两个半环形基体2112中一个半环形基体2112上用于与另一个半环形基体2112对接的对接部位还设有凹陷于所在半环形基体2112的外圆柱面上的沉槽2112a，所述沉槽沉槽2112a中以及与所述沉槽2112a所在的对接部位对接的另一对接部位中设有螺纹连接件安装孔2112c，相互对接的两个所述对接部位之间通过安装在它们的螺纹连接件安装孔2112c中的螺纹连接件（这里具体为螺钉）以及与该螺纹连接件连接的防松机构相连接。由于设计了沉槽2112a，连接件可以不必凸出于轴环2111的外圆柱面。
所述防松机构可以采用任何适宜的构造，比如内六角尖端紧定螺丝防松、棘轮垫片防松等等。内六角尖端紧定螺丝防松、棘轮垫片防松均是现有技术。
上述轴装固定机构211还可包含安装在所述轴环2111外圆柱面上的盖板2118，所述盖板2118用于封盖住所述电路安装槽2115并使得旋转轴装传感器上位于所述无线传输机构212以外的整个外表面趋近于圆柱面。这样，旋转轴装传感器随轮轴112高速旋转时不会产生大的气流扰动冲击无线信号接收探头222和无线充电探头223而影响检测。
电路安装槽2115的边缘还可以安装密封条，通过盖板2118压住密封条实现电路安装槽2115a与盖板2118外侧的密封。
一种具体实施方式中，所述盖板2118由两个半环形盖板2119构成。这两个半环形盖板2119可以通过螺钉安装在对应半环形基体2112的外圆柱面上。
所述第一线盘2121与所述第二线盘2126的形状构造可以是相同的，甚至是可以互换的。第二线盘2126上也可以设置所需的布线通道。
图5为本发明实施例的一种旋转轴装传感器的结构示意图。如图5所示的旋转轴装传感器，相比于前一实施例的旋转轴装传感器，所述两个半环形基体2112中任意一个半环形基体2112上用于与另一个半环形基体2112对接的对接部位设有凸出于所在半环形基体2112的外圆柱面上的凸肩2112b，所述凸肩2112b中设有螺纹连接件安装孔，相互对接的两个所述对接部位之间通过安装在它们的螺纹连接件安装孔中的螺纹连接件（具体为螺栓，螺栓上还安装有螺母）以及与该螺纹连接件连接的防松机构相连接。
同样的，防松机构可以采用任何适宜的构造，比如内六角尖端紧定螺丝防松、棘轮垫片防松等。
当前实施例的旋转轴装传感器中，由于凸肩2112b的存在，旋转轴装传感器上位于所述无线传输机构212以外的整个外表面不是完整的圆柱面，旋转轴装传感器随轮轴112高速旋转时，凸肩2112b产生的气流会对控制信号接收模块22中无线信号接收探头和无线充电探头产生一定冲击。
图6为本发明实施例的一种旋转轴装传感器的结构示意图。如图6所示的旋转轴装传感器，所述盖板2118采用缠绕在轴环2111的金属环，缠绕后该金属环的一端覆盖于另一端上再通过螺钉锁紧在轴环2111上。
关于信号接收模块的具体结构如下。
如图1所示，所述信号接收模块22包含悬臂式支座221，所述悬臂式支座221的后部安装在所述转向架构架12上而前部向所述信号获取模块21伸出，所述悬臂式支座221前部安装有无线信号接收探头222，所述无线信号接收探头222与所述无线通信感应线圈2121保持设定距离。当所述无线传输机构212包含无线充电感应线圈时，所述悬臂式支座221前部还安装有无线充电探头223，所述无线充电探头223与所述无线充电感应线圈保持设定距离。
前面指出，上述信号接收模块22可以包含独立的控制器，所述控制器可以部署在车上。可以将信号接收模块22中的一些处理器、存储器、通信接口等部署在所述控制器中，控制器可以用于控制信号接收模块22中无线信号接收探头222和无线充电探头223。此外，结果生成模块还可以通过所述控制器来接收信号接收模块22发送信息。控制器一般通过电缆分别与无线信号接收探头222和无线充电探头223连接，因此，所述悬臂式支座221上可以设置电缆固定结构224，以防止电缆受到悬臂式支座221的振动而与悬臂式支座221发生摩擦造成破损。电缆固定结构224可以采用电缆套管、卡扣等。
图7为本发明实施例的一种悬臂式支座的结构示意图。如图1和图7所示，所述悬臂式支座221包含由多个板形结构经焊接和/或铸造（即所述多个板形结构之间可以全部焊接、全部铸造或部分焊接而部分铸造）成型的支架；该支架包含：第一板形结构2211、第二板形结构2212、第三板形结构2213、第四板形结构2214和第五板形结构2215。
其中，所述第一板形结构2211沿第一平面设置，所述第一平面为竖向平面且所述第一平面的法线指向所述信号采集模块21；所述第二板形结构2212沿第二平面设置并连接于所述第一板形结构2211的前侧，所述第二平面为水平面并与所述第一平面垂直；所述第三板形结构2213沿第三平面设置并连接于所述第一板形结构2211的前侧和所述第二板形结构2212的右侧，所述第三平面为竖向平面并分别与所述第一平面和所述第二平面垂直；所述第四板形结构2214沿第四平面设置并连接于所述第一板形结构2211的前侧和所述第二板形结构2212的左侧，所述第四平面为竖向平面并分别与所述第一平面和所述第二平面垂直；所述第五板形结构2215沿第五平面设置并连接于所述第一板形结构2211的后侧且靠近所述第一板形结构2211的上端，所述第五平面为水平面并与所述第一平面垂直；所述第二板形结构2212的前端用于与所述无线信号接收探头222和所述无线充电探头223适配连接，所述第一板形结构2211用于通过与所述第一平面垂直安装的紧固螺栓与所述转向架构架12上的侧面定位平台121适配连接，所述第五板形结构2215用于通过与所述第五平面垂直安装的紧固螺栓与所述转向架构架12上的顶面定位平台122适配连接，所述第五板形结构2215还设有用于与所述顶面定位平台122卡接适配的卡接结构，所述卡接结构至少能够使所述第五板形结构2215进行向前、前后以及向下的限位。
上述悬臂式支座221根据转向架构架多种使用工况专门进行设计，满足静强度、疲劳强度要求，可以实现对信号接收模块22的长期、稳定支撑，方便信号接收模块22中无线信号接收探头222、无线充电探头223和电缆的布置和安装。可利用转向架构架12上的侧面定位平台121和顶面定位平台122，方便悬臂式支座221的安装。通过卡接结构提高悬臂式支座221的稳定性。
其中，所述卡接结构具体包括设置在所述第五板形结构2215底部平面上沿左右方向延伸的定位凹槽2215a，所述定位凹槽2215a用于与设置在所述顶面定位平台122上的定位凸缘122a卡接适配。
其中，所述第三板形结构2213和/或所述第四板形结构2214的上下边缘为弧形而使所述第三板形结构2213和/或所述第四板形结构2214的宽度从后向前逐渐缩小。
其中，所述第一板形结构2213和/或所述第二板形结构2214上布置有减重孔2216。此外，所述第一板形结构2211与所述第二板形结构2212之间还连接有加强肋2217。
此外，所述第二板形结构2212前部靠左或靠右一侧设有无线充电探头安装平台2212a以及位于所述无线充电探头安装平台2212a旁侧的无线信号接收探头安装缺口2212b，所述第二板形结构2212前部位于所述无线信号接收探头安装缺口2212b内设有无线信号接收探头安装平台2212c。
这样，无线充电探头223安装在无线充电探头安装平台2212a上，无线信号接收探头222安装在无线信号接收探头安装平台2212c上，使得所述无线信号接收探头222的前端工作部位于所述无线充电探头223的前端工作部的侧后方，从而可以降低无线充电对无线信号传输的干扰。
所述无线充电探头223的前端工作部可以设置磁铁，当无线充电感应线圈转动时，可利用无线充电感应线圈切割该磁铁的磁力线或改变该磁铁的磁场强度从而在无线充电感应线圈上产生感应电流，实现无线充电目的。
以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本说明书的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于专利保护的范围。
Claims (10)
1.一种轮轨力无线检测装置，其特征在于，包括：
信号获取模块，所述信号获取模块用于安装在轨道车辆的转向架的车轮上获得车轮应变信号，并通过信号传输线发送给信号采集模块；
信号采集模块，所述信号采集模块用于安装在所述转向架的轮对之间的轮轴上随轮轴同步旋转，并将采集信号无线发送给信号接收模块；
信号接收模块，所述信号接收模块用于安装在所述转向架中位于所述轮轴侧向的转向架构架上，并无线接收所述信号采集模块发送信号；
结果生成模块，所述结果生成模块用于对所述信号接收模块接收信息进行处理，并生成轮轨力检测结果；
其中，所述信号采集模块通过该信号采集模块中与所述轮轴同轴设置并随该轮轴同步旋转的无线通信感应线圈进行信号发送；
并且，所述信号接收模块具有与所述无线通信感应线圈保持设定距离的无线信号接收探头。
2.如权利要求1所述的轮轨力无线检测装置，其特征在于：所述信号接收模块包含悬臂式支座，所述悬臂式支座的后部安装在所述转向架构架上，所述悬臂式支座的前部向所述信号获取模块伸出，所述无线信号接收探头安装在所述悬臂式支座前部；
其中，所述悬臂式支座包含由多个板形结构经焊接和/或铸造成型的支架，该支架包含：
第一板形结构，所述第一板形结构沿第一平面设置，所述第一平面为竖向平面且所述第一平面的法线指向所述信号采集模块；
第二板形结构，所述第二板形结构沿第二平面设置并连接于所述第一板形结构的前侧，所述第二平面为水平面并与所述第一平面垂直；
第三板形结构，所述第三板形结构沿第三平面设置并连接于所述第一板形结构的前侧和所述第二板形结构的右侧，所述第三平面为竖向平面并分别与所述第一平面和所述第二平面垂直；
第四板形结构，所述第四板形结构沿第四平面设置并连接于所述第一板形结构的前侧和所述第二板形结构的左侧，所述第四平面为竖向平面并分别与所述第一平面和所述第二平面垂直；
第五板形结构，所述第五板形结构沿第五平面设置并连接于所述第一板形结构的后侧且靠近所述第一板形结构的上端，所述第五平面为水平面并与所述第一平面垂直；
其中，所述第二板形结构的前端用于与所述无线信号接收探头适配连接，所述第一板形结构用于通过与所述第一平面垂直安装的紧固螺栓与所述转向架构架上的侧面定位平台适配连接，所述第五板形结构用于通过与所述第五平面垂直安装的紧固螺栓与所述转向架构架上的顶面定位平台适配连接，所述第五板形结构还设有用于与所述顶面定位平台卡接适配的卡接结构，所述卡接结构至少能够使所述第五板形结构进行向前、前后以及向下的限位。
3.如权利要求2所述的轮轨力无线检测装置，其特征在于：所述支架中，所述卡接结构包括设置在所述第五板形结构底部平面上沿左右方向延伸的定位凹槽，所述定位凹槽用于与设置在所述顶面定位平台上的定位凸缘卡接适配；
并且/或者，所述支架中，所述第三板形结构和/或所述第四板形结构的上下边缘为弧形而使所述第三板形结构和/或所述第四板形结构的宽度从后向前逐渐缩小；
并且/或者，所述支架中，所述第一板形结构和/或所述第二板形结构上布置有减重孔；
并且/或者，所述支架中，所述第一板形结构与所述第二板形结构之间连接有加强肋。
4.如权利要求1所述的轮轨力无线检测装置，其特征在于：所述信号采集模块通过该信号采集模块中与所述轮轴同轴设置并随该轮轴同步旋转的无线充电感应线圈进行无线充电；
并且，所述信号接收模块还具有与所述无线充电感应线圈保持设定距离的无线充电探头。
5.如权利要求4所述的轮轨力无线检测装置，其特征在于：所述信号接收模块包含悬臂式支座，所述悬臂式支座的后部安装在所述转向架构架上，所述悬臂式支座的前部向所述信号获取模块伸出；
并且，所述无线充电探头安装在所述悬臂式支座前部靠左或靠右一侧， 所述无线信号接收探头安装在所述悬臂式支座前部上并位于所述无线充电探头的旁侧，所述无线信号接收探头的前端工作部位于所述无线充电探头的前端工作部的侧后方。
6.如权利要求1所述的轮轨力无线检测装置，其特征在于：所述信号采集模块采用旋转轴装传感器，所述旋转轴装传感器包括：
轴装固定机构，所述轴装固定机构包含轴环，所述轴环由两个半环形基体通过连接件对接而成并形成用于与所述轮轴紧密配合的轴环孔，所述两个半环形基体中均开设有环向卡槽，所述两个半环形基体对接后它们之间的环向卡槽对接形成环形卡槽，所述轴环中至少一个半环形基体上开设有电路安装槽；
无线传输机构，所述无线传输机构包含第一线盘和所述无线通信感应线圈，所述第一线盘为绝缘材料制成的环形结构且内缘上设有环形卡接结构而外缘上设有环形布线槽，所述第一线盘的环形卡接结构用于与所述轴环的对应环形卡槽卡接适配，所述第一线盘的环形布线槽内用于布设所述无线通信感应线圈；
其中，所述电路安装槽用于安装信号收发处理电路，所述信号收发处理电路的信号接收端用于通过第一传输线与所述信号获取模块相连，所述信号收发处理电路的信号发送端用于通过第二传输线与所述无线通信感应线圈相连。
7.如权利要求6所述的轮轨力无线检测装置，其特征在于：所述无线传输机构还包含无线充电感应线圈，所述无线充电感应线圈用于通过第三传输线与所述信号收发处理电路的电源相连，所述无线充电感应线圈通过下列方式一或方式二设置于所述无线传输机构中；
方式一：所述第一线盘上设有两个所述环形布线槽，所述两个所述环形布线槽彼此独立，所述无线充电感应线圈布设于所述第一线盘上的对应环形布线槽中；
方式二：所述无线传输机构包含第二线盘，所述第二线盘为绝缘材料制成的环形结构且内缘上设有环形卡接结构而外缘上设有环形布线槽，所述第二线盘的环形卡接结构用于与所述轴环的对应环形卡槽卡接适配，所述第二线盘的环形布线槽内用于布设所述无线充电感应线圈。
8.如权利要求7所述的轮轨力无线检测装置，其特征在于：所述第一线盘与所述第二线盘相对地分别设置在所述轴环的两端；
并且/或者，所述第一线盘和/或所述第二线盘由两个半环形结构拼接而成，所述两个半环形结构之间的拼接面与所述两个半环形基体之间的对接面对齐；
并且/或者，若以同时经过所述轴环孔的中心线和与该中心线垂直的径向线确定的一个平面对所述第一线盘和/或所述第二线盘进行切割而在所述第一线盘和/或所述第二线盘上形成的截面为横截面，则所述第一线盘和/或所述第二线盘的环形卡接结构横截面形状为土字形。
9.如权利要求6所述的轮轨力无线检测装置，其特征在于：所述两个半环形基体中任意一个半环形基体上用于与另一个半环形基体对接的对接部位设有凸出于所在半环形基体的外圆柱面上的凸肩，所述凸肩中设有螺纹连接件安装孔，相互对接的两个所述对接部位之间通过安装在它们的螺纹连接件安装孔中的螺纹连接件以及与该螺纹连接件连接的防松机构相连接；
或者，所述两个半环形基体中一个半环形基体上用于与另一个半环形基体对接的对接部位设有凹陷于所在半环形基体的外圆柱面上的沉槽，所述沉槽中以及与所述沉槽所在的对接部位对接的另一对接部位中设有螺纹连接件安装孔，相互对接的两个所述对接部位之间通过安装在它们的螺纹连接件安装孔中的螺纹连接件以及与该螺纹连接件连接的防松机构相连接。
10.如权利要求6所述的轮轨力无线检测装置，其特征在于：所述无线传输机构设置于所述轴环的端部；所述轴装固定机构还包含安装在所述轴环外圆柱面上的盖板，所述盖板用于封盖住所述电路安装槽并使得旋转轴装传感器上位于所述无线传输机构以外的整个外表面呈圆柱面。
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