CN115303316A - 一种轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，包括：传感器组件、高度控制阀组件、以及控制单元；传感器组件和高度控制阀组件均与控制单元连接，多个传感器组件分别与车体和空气弹簧连接，空气弹簧安装在车体与转向架之间；与车体连接的传感器组件用于检测车体与转向架之间以及车体地板面与站台面之间的高度，并反馈至控制单元；与空气弹簧连接的传感器组件用于检测空气弹簧的状态变化，并反馈至控制单元；高度控制阀组件与空气弹簧连接，并根据控制单元发布的指令控制空气弹簧进行充气或排气。本发明还公开了轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制方法。本发明具有控制精准、提升了制动效率和检修效率、降低检修成本等优点。

Description

一种轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统及方法

技术领域

本发明属于轨道交通车辆技术领域，具体涉及一种轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统及方法。

背景技术

当前轨道交通车辆在运行过程中随着轮对磨耗加剧以及一系悬挂系统受环境的变化影响会出现转向架高度降低的情况，但是频繁的到站停车则不允许车辆车体的地板面高度变矮。所以为了保证停车时车体地板面高度不变，现有技术主要通过充气提高空气弹簧的工作高度来弥补转向架高度的变化量，但长期非正常高度运营对于空气弹簧使用寿命和安全会存在一定的风险。另外，空气弹簧本身在运用过程中会受到蠕变、老化、疲劳等环境影响而出现高度变化的情况，对于此变化过程，需要及时知晓转向架及空气弹簧高度的变化，否则其高度的变化都需要通过空气弹簧的非正常运行高度来进行弥补，需要报警通知检修人员及时检修以保证空气弹簧可以以正常高度进行工作。而检修人员则需要通过经常性检修作业进行测量才可知晓车体高度的状态变化，这其中存在的不足主要表现在：首先，目前轨道交通车辆线路的日常检修任务较为繁重，如果每日检测车体高度的变化难度较大；其次，当前用于控制空气弹簧充排气的高度控制连杆机构存在活动盲区，在低温情况下容易出现连杆运动迟缓或卡顿的现象，导致空气弹簧高度变化缓慢，存在震动较大的情况；再次，现有技术中，用于车辆制动参考的空气弹簧内压值都是从空气弹簧外部管道中获得，与空气弹簧内部压力存在一定的偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中采用机械控制连杆机构进行空气弹簧高度控制存在的不足，提供一种高度控制精准、避免低温环境影响、有利于提升制动效率且能够提高检修效率、降低检修成本的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，包括：传感器组件、高度控制阀组件、以及用于处理数据并发布指令的控制单元；所述传感器组件和高度控制阀组件均与控制单元连接，多个所述传感器组件分别与车体和空气弹簧连接，空气弹簧安装在车体与转向架之间；与车体连接的传感器组件用于检测车体与转向架之间以及车体地板面与站台面之间的高度，并反馈至控制单元；与空气弹簧连接的传感器组件用于检测空气弹簧的状态变化，并反馈至控制单元；所述高度控制阀组件与空气弹簧连接，并根据控制单元发布的指令控制空气弹簧进行充气或排气。

作为本发明的进一步改进，与车体连接的传感器组件包括第一高度传感器和第二高度传感器，所述第一高度传感器和第二高度传感器沿竖直方向分别安装在车体底部两侧，通过第一高度传感器和第二高度传感器分别检测车体底部两侧与转向架之间的高度，并检测高度传感器的安装位置与竖直方向之间的夹角。

作为本发明的进一步改进，与车体连接的传感器组件还包括第三高度传感器和第四高度传感器，所述第三高度传感器和第四高度传感器沿水平方向分别安装在车体两侧部，且第三高度传感器和第四高度传感器距离车体地板面的高度分别预设为h5和h6，通过第三高度传感器和第四高度传感器分别检测车体两侧地板面与站台面之间的高度。

作为本发明的进一步改进，与空气弹簧连接的传感器组件包括用于检测空气弹簧内部间隙的位移传感器、用于检测空气弹簧内部压力的压力传感器和用于检测车辆运行加速度的加速度传感器。

作为本发明的进一步改进，还包括控制单元连接的第一报警单元和第二报警单元；当车体与转向架之间的实际高度保持在预设范围内的时间达到预设时间后，若转向架的高度变化超出预设值，则第一报警单元进行报警，直至检修人员处理关闭报警组件；若空气弹簧内部检测到的间隙值超出预设范围值，则第二报警单元进行报警，直至检修人员处理关闭报警单元。

作为本发明的进一步改进，所述高度控制阀组件分别与空气弹簧上的进气阀门、出气阀门和主风管连接，并根据控制单元发布的指令控制空气弹簧进行充气或排气。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制方法，利用上述任意一项所述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，所述控制方法包括：

根据车辆技术要求和空气弹簧技术要求，分别设置车辆正常运行时车体与转向架之间的高度范围值、车体地板面与站台面之间的高度值、空气弹簧内部的间隙范围值；

获取车辆实际运行时，车体与转向架之间的高度检测值、车体地板面与站台面之间的高度检测值和空气弹簧内部的间隙检测值；

根据车体与转向架之间的高度检测值控制空气弹簧进行充气或排气，观察检测值的变化趋势，直到车体与转向架之间的高度检测值在预设的时间内趋于稳定，且不发生持续性或长时间振荡，使车体与转向架之间的实际高度值保持在预设范围内，所述车体与转向架之间的实际高度值是由高度检测值结合高度传感器的检测角度折算出来的；

在预设时间内，车体与转向架之间的实际高度值保持在预设范围的时间达到预设时间后，报警单元根据车体地板面与站台面之间的高度检测值或空气弹簧内部的间隙检测值进行报警，以提醒检修人员进行检修。

作为本发明的进一步改进，所述空气弹簧进行充气或排气的具体控制过程为：

车体与转向架之间的实际高度值持续低于预设高度范围值的时间达到预设时间后，控制单元指示高度控制阀组控制空气弹簧进行充气；

车体与转向架之间的实际高度值持续高于预设高度范围值的时间达到预设时间后，控制单元指示高度控制阀组控制空气弹簧进行排气。

作为本发明的进一步改进，报警单元进行报警的控制过程为：

车辆进站停车时，车体与转向架之间的实际高度保持在预设范围内的时间达到预设时间后，若第三高度传感器和/或第四高度传感器在水平方向检测到障碍物，则第一报警单元进行报警，直至检修人员处理关闭报警组件；

车辆运营过程中，车体与转向架之间的实际高度保持在预设范围内的时间达到预设时间后，若空气弹簧内部检测到的间隙值超出预设范围值，则第二报警单元进行报警，直至检修人员处理关闭报警单元。

作为本发明的进一步改进，所述车体与转向架之间的实际高度值的折算表达式为：

h＝hi×cosθi

其中，h为车体与转向架之间的实际高度值，hi为通过高度传感器获取的高度检测值，θi是高度传感器的安装位置与竖直方向之间的夹角，也即高度传感器的检测角度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，通过沿竖直方向在车体底部两侧设置高度传感器对车体与转向架之间的高度进行检测，沿水平方向在车体两侧部安装高度传感器对车体地板面与站台面之间的高度进行检测，也就是对转向架的高度变化进行检测，以及在空气弹簧内部设置传感器组件对空气弹簧的运行状态进行检测，并将所有传感信号汇总至控制单元系统，然后由控制单元系统向高度控制阀组件发出指令，控制空气弹簧进行充气或排气，同时通过计算可以判断出转向架的高度是否发生了较大变化，以及空气弹簧本身高度是否发生较大变化，通过控制单元发布指令控制报警组件进行报警指示，精准提醒检修人员针对高度的变化进行检修作业。同时，本发明的控制系统能够通过检测空气弹簧内部的压力变化以提供更精确的车载重量参数，以利于提升车辆制动系统的制动效率，本发明替代了原有的机械控制连杆机构的高度控制方式，提高了高度变化过程中的控制效率以及可以避免低温等环境温度对于高度控制的影响。

2、本发明的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，通过设置空气弹簧与传感器组件连接，可以直接且精确的测量出空气弹簧运行时内部间隙距离的变化，同时可以精确测量空气弹簧内压值，可使得制动系统的制动效率更高。通过测量车体与转向架的高度、空气弹簧内部间隙数值变化量可得知空气弹簧本体的高度在车辆运营过程中是否发生变化，并通过报警组件进行提示检修作业，提高了检修人员的检修效率，节约了检修成本。通过测量车体与转向架的高度、车体地板面与站台面的高度数值变化量可得知转向架的高度在车辆运营过程中是否发生变化，并通过报警组件进行提示检修作业，提高了检修人员的检修效率，节约了检修成本。

3、本发明的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制方法，通过实时检测车辆运营过程中车体与转向架之间的高度变化、转向架下降高度变化和空气弹簧内部的间隙变化，并将实时数据汇总至控制单元，控制单元向高度控制阀组件发布指令以控制空气弹簧进行充气或排气，实现了转向架和空气弹簧高度的精准调整，也就是提高了转向架和空气弹簧高度控制的智能化程度。当车体与转向架之间的高度保持在预设范围，检测到车体地板面与站台面之间的高度低于预设的高度值或是空气弹簧内部的实际间隙值超出预设的间隙范围值时，控制单元指示报警组件进行报警，只要报警组件报警后，不管车辆后续的运营状态如何变化，报警组件一直处于报警状态，直至检修人员处理关闭报警组件。同时，为了避免车辆随机振动而造成的误差干扰，本发明采用车辆加速度为零时至少持续5秒以上的实时检测数据作为报警依据，提高了车辆运营稳定性的同时，也有效提高了检修人员的检修效率、节约了检修成本。

附图说明

图1为本发明的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统的结构原理示意图。

图例说明：

1a、第一高度传感器；1b、第二高度传感器；2a、第三高度传感器；2b、第四高度传感器；3a、第一高度控制阀组件；3b、第二高度控制阀组件；4a、第一报警组件；4b、第二报警组件；4c、第三报警组件；4d、第四报警组件；5、控制单元；6a、第一传感器组件；6b、第二传感器组件；7、车体；8、转向架；9a、第一空气弹簧；9b、第二空气弹簧。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例

如图1所示，本发明的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，包括：传感器组件、高度控制阀组件、以及用于处理数据并发布指令的控制单元5。传感器组件和高度控制阀组件均与控制单元5连接，多个传感器组件分别安装在车体7外部和空气弹簧内部。第一空气弹簧9a和第二空气弹簧9b以两个为一组并排安装在车体7与转向架8之间，且第一空气弹簧9a和第二空气弹簧9b的结构设置完全相同。安装在车体7外部的传感器组件用于检测车体7与转向架8之间以及车体7地板面与站台面之间的高度，并将检测数据实时反馈至控制单元5。安装在空气弹簧内部的传感器组件用于检测空气弹簧的状态变化，并将检测数据实时反馈至控制单元5。高度控制阀组件与空气弹簧连接，并根据控制单元5发布的指令控制空气弹簧进行充气或排气。可以理解，本实施例中，控制单元5为可编程修改程序的控制面板，包含硬件和软件系统。控制单元5具体可以采用现有的常规控制面板，只要能够实现实时数据统计并进行相应的程序控制即可。

如图1所示，本实施例中，安装在车体7外部的传感器组件包括第一高度传感器1a和第二高度传感器1b，第一高度传感器1a和第二高度传感器1b沿竖直方向分别安装在车体7底部两外侧。第一高度传感器1a用于检测车体7底部与转向架8平台之间的间距高度h1,以及第一高度传感器1a的安装位置与竖直方向之间的夹角θ1(图中未示出)，也就是第一高度传感器1a的检测角度。第二高度传感器1b用于检测车体7底部与转向架8平台之间的间距高度h2,以及第二高度传感器1b的安装位置与竖直方向之间的夹角θ2(图中未示出)，也就是第二高度传感器1b的检测角度。第一高度传感器1a和第二高度传感器1b将检测到的传感数据实时传送至控制单元5。可以理解，为了保持车辆的平稳运营，h1和h2需要维持在恒定的范围内，即无论车上的乘客人数多寡，车体7与转向架8之间的高度需要保持稳定，以确保乘坐的舒适性。可以理解，第一高度传感器1a和第二高度传感器1b具体可以选用但不限于激光位移传感器、电容式位移传感器或电涡流位移传感器。本实施例中，第一高度传感器1a和第二高度传感器1b均采用激光位移传感器。

如图1所示，本实施例中，安装在车体7外部的传感器组件还包括第三高度传感器2a和第四高度传感器2b，第三高度传感器2a和第四高度传感器2b沿水平方向分别安装在车体7两侧部。具体地，第三高度传感器2a沿水平方向安装在距离车体7地板面高度h5的外侧，用于车辆进站停车后测量车体7地板面与站台面的高度位置是否超出了预设的距离h5。第四高度传感器2b沿水平方向安装在距离车体7地板面高度h6的外侧，用于车辆进站停车后测量车体7地板面与站台面的高度位置是否超出了预设的距离h6。第三高度传感器2a和第四高度传感器2b将检测到的传感数据实时传送至控制单元5。可以理解，在车辆运营过程中，一系弹簧或是车轮对的高度发生了变化，则转向架8的高度也会相应发生变化。本实施例中，h5和h6相当于转向架8自身两侧允许的下降量，若转向架8任意一侧下降的距离超过了预设的高度值，则第三高度传感器2a或第四高度传感器2b发出的检测信号就会被站台挡住，报警组件就会进行报警，提示转向架8的下降高度超过了限度值。h5和h6的设定值可以根据车辆技术要求进行确定。可以理解，第三高度传感器2a和第四高度传感器2b具体可以选用但不限于激光位移传感器、电容式位移传感器或电涡流位移传感器。本实施例中，第三高度传感器2a和第四高度传感器2b均采用激光位移传感器。

本实施例中，安装在空气弹簧内部的传感器组件包括用于检测空气弹簧内部间隙的位移传感器、用于检测空气弹簧内部压力的压力传感器和用于检测车辆运行加速度的加速度传感器。具体地，在第一空气弹簧9a内部设有第一传感器组件6a，第一传感器组件6a包含位移传感器、压力传感器和加速度传感器，通过第一传感器组件6a实时检测第一空气弹簧9a内部间隙h3、第一空气弹簧9a内部压力P1以及车辆运行加速度a，并将上述检测数据实时传送至控制单元5。可以理解，为了便于安装检测，加速度传感器也可以安装在第一空气弹簧9a的外侧壁上。在第二空气弹簧9b内部设有第二传感器组件6b，第二传感器组件6b包含位移传感器和压力传感器，通过第二传感器组件6b实时检测第二空气弹簧9b内部间隙h4和内部压力P2，并将上述检测数据实时传送至控制单元5。可以理解，本实施例中，位移传感器、压力传感器和加速度传感器均可选用常规的传感器组件，无需作出特别限定。可以理解，h3和h4所代表的空气弹簧内部间隙值，是指上盖板到磨耗板之间的间距，且空气弹簧内部间隙的预设范围值是根据空气弹簧的技术要求进行确定的。

本实施例中，还包括与控制单元5连接的第一报警单元和第二报警单元，即红色灯报警组件和黄色灯报警组件。当车辆进站停车，车体7与转向架8之间的实际高度保持在预设范围内的时间达到预设时间(如5秒)后，若第三高度传感器2a和/或第四高度传感器2b在水平方向检测到障碍物，说明转向架8的实际下降高度超出了预设值，则红色灯报警组件进行报警，直至检修人员处理关闭报警组件。在车辆运营过程中，车体7与转向架8之间的实际高度保持在预设范围内的时间达到预设时间(如5秒)后，若空气弹簧内部间隙值超出预设范围值，则黄色灯报警组件进行报警，直至检修人员处理关闭报警组件。具体地，红色灯报警组件包括第一报警组件4a和第二报警组件4b，黄色灯报警组件包括第三报警组件4c和第四报警组件4d，第一报警组件4a和第三报警组件4c设置在车体7的同一侧，第二报警组件4b和第四报警组件4d设置在车体7的另一侧，即车体7两侧均同时设置了红色灯报警组件和黄色灯报警组件。

当轨道车辆过弯道时，车辆内外侧高度会发生变化，以第一空气弹簧9a和第二空气弹簧9b为代表的左右两侧空气弹簧支撑的车体7与转向架8之间的高度控制需要进行综合协调计算，以保持车辆运行高度合理。当车辆进站停车后，以第一空气弹簧9a和第一高度传感器1a为车辆右侧为例，结合第一高度传感器1a获取的车体7与转向架8之间的检测高度h1与检测角度θ1计算的实际高度值h在预设高度范围值H内，同时，第三高度传感器2a在预设的高度范围h5内未探测到障碍物，则说明转向架8的高度变化在合理范围之内，此时控制单元5和第一高度控制阀系统3a不进行任何操作。如果第三高度传感器2a在预设的高度范围h5内探测到障碍物，则说明转向架8高度下降超过了预设范围值，此时控制单元5指示第一报警组件4a亮起红灯进行示警，提醒检修人员进行维护。为避免车体7随机振动而造成的误差干扰，可以设置采用车辆停车至少5秒以上的高度检测结果作为判断依据。为了提高检测准确度，也可以在车辆进站和出站过程中分别进行检测。本实施例中，只要第一报警组件4a的指示灯亮红灯后，不管车辆后续的运营状态变化如何，红色指示灯一直亮着，直至车辆进站后检修人员处理关闭。预设高度范围值H的具体取值可以根据车辆技术要求进行确定。

车辆运营过程中，若车辆右侧第一高度传感器1a获取的车体7与转向架8之间的检测高度h1与检测角度θ1计算的实际高度值h在预设高度范围值H内，而测量的第一空气弹簧9a内部间隙h3超出了预设范围值，则可以判断第一空气弹簧9a本体高度变化超过了正常工作范围，此时控制单元5指示第三报警组件4c亮起黄灯，提醒检修人员后续进行维护。为避免车体7随机振动而造成的误差干扰，可以设置采用车体7与转向架8之间的实际高度值h保持在预设高度范围内至少持续5秒以上，检测到的第一空气弹簧9a内部间隙h3才能作为判断依据。同时，只要第三报警组件4c的黄色指示灯亮灯后，不管车辆后续的运营状态变化如何，黄色指示灯一直亮着，直至车辆进站后检修人员处理关闭。可以理解，以第二高度传感器1b和第二空气弹簧9b为车辆左侧的车体7与转向架8高度控制与上述过程相似，仅方位不同。

本实施例中，高度控制阀组件分别与空气弹簧上的进气阀门、出气阀门和主风管连接，并根据控制单元5发布的指令控制空气弹簧进行充气或排气。具体地，第一高度控制阀组件3a分别与第一空气弹簧9a的进气阀门、出气阀门和主风管连接，并且与控制单元5连接，根据控制单元5发布的指令，第一高度控制阀组件3a控制第一空气弹簧9a进行充气或排气。同理，第二高度控制阀组件3b控制第二空气弹簧9b进行充气或排气。

本实施例中，通过设置空气弹簧内部传感器组件，可以直接且精确的测量出空气弹簧运行间隙距离的变化，同时可以精确测量空气弹簧内压值，可使得制动系统的制动效率更高。通过测量车体与转向架的高度、空气弹簧内部间隙数值变化量可得知空气弹簧本体的高度在车辆运营过程中是否发生变化，并通过报警组件进行提示检修作业，提高了检修人员的检修效率，节约了检修成本。通过测量车体与转向架的高度、车体地板面与站台面的高度数值变化量可得知转向架的高度在车辆运营过程中是否发生变化，并通过报警组件进行提示检修作业，提高了检修人员的检修效率，节约了检修成本。

同时，本实施例还公开了一种轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制方法，利用上述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，控制方法包括：

1、根据车辆技术要求和空气弹簧技术要求，通过控制单元5设置车辆正常运行时车体7与转向架8之间的高度范围值、车体7地板面与站台面之间的高度范围值、空气弹簧内部的间隙范围值。

2、通过第一高度传感器1a、第二高度传感器1b、第三高度传感器2a、第四高度传感器2b、第一传感器组件6a、第二传感器组件6b等传感器获取车辆实际运行时的检测值，即车体7与转向架8之间的高度检测值、车体7地板面与站台面之间的高度检测值和空气弹簧内部的间隙高度检测值。

3、控制单元5根据第一高度传感器1a、第二高度传感器1b、第三高度传感器2a、第四高度传感器2b、第一传感器组件6a和第二传感器组件6b等传感器反馈的检测数值指示高度控制阀组件控制空气弹簧进行充气或排气。

以第一空气弹簧9a和第一高度传感器1a为车辆右侧为例，第一空气弹簧9a进行充气或排气的具体控制过程为：

车体7与转向架8之间的实际高度值h持续低于预设高度范围值H的时间达到预设时间(如5秒)后，控制单元5指示第一高度控制阀组件3a打开第一空气弹簧9a上的主风管和进气阀门进行充气。

车体7与转向架8之间的实际高度值h持续高于预设高度范围值H的时间达到预设时间(如5秒)后，控制单元5指示第一高度控制阀组件3a打开第一空气弹簧9a上的主风管和排气阀门进行排气。

4、通过控制单元5的显示屏观察车体7与转向架8之间高度检测数值的变化趋势。

5、控制单元5根据第一高度传感器1a反馈的检测数据，指示高度控制阀组件进一步调整空气弹簧进行排气或充气，直到车体7与转向架8之间的高度检测值在预设时间(如10秒)内趋于稳定，且不发生持续性或长时间振荡，使车体7与转向架8之间的实际高度值保持在要求范围内。

本实施例中，以第一空气弹簧9a和第一高度传感器1a为车辆右侧为例，车体7与转向架8之间的实际高度值的折算表达式为：

h＝h1×cosθ1

其中，h为车体7与转向架8之间的实际高度值，h1为通过第一高度传感器1a获取的高度检测值，θ1是第一高度传感器1a的安装位置与竖直方向之间的夹角，也即第一高度传感器1a的检测角度。

本实施例的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统还具有报警功能，报警单元根据车体地板面与站台面之间的高度检测值或空气弹簧内部的间隙检测值进行报警，以提醒检修人员进行检修。

报警单元进行报警的控制过程为：车辆进站停车时，车体7与转向架8之间的实际高度保持在预设范围内的时间达到预设时间(如5秒)后，若车体7地板面与站台面之间的高度低于预设的高度值，也就是第三高度传感器2a和/或第四高度传感器2b在水平方向检测到障碍物，表明转向架8的下降高度已经超过了允许的最大下降高度，控制单元5指示第一报警组件4a亮起红灯进行示警，直至检修人员处理关闭报警组件。

车辆运营过程中，车体7与转向架8之间的实际高度保持在预设范围内的时间达到预设时间(如5秒)后，若第一空气弹簧9a内部的实际间隙值h3超出预设的间隙范围值，则表明空气弹簧的高度变化异常，控制单元5指示第三报警组件4c亮起黄灯进行示警，直至检修人员处理关闭报警组件。

本实施例中，通过实时检测车辆运营过程中车体7与转向架8之间的高度变化、转向架8下降高度变化和空气弹簧内部的间隙变化，并将实时数据汇总至控制单元5，控制单元5向高度控制阀组件发布指令以控制空气弹簧进行充气或排气，实现了转向架8和空气弹簧高度的精准调整，也就提高了空气弹簧高度控制的智能化程度。当检测到车体7地板面与站台面之间的高度低于预设的高度值或是空气弹簧内部的实际间隙值超出预设的间隙范围值时，控制单元5指示报警组件进行报警，只要报警组件报警后，不管车辆后续的运营状态如何变化，报警组件一直处于报警状态，直至检修人员处理关闭报警组件。同时，为了避免车辆随机振动误差而造成的干扰，本发明采用车辆加速度为零时至少持续5秒以上的实时检测数据作为报警依据，提高了车辆运营稳定性的同时，也有效提高了检修人员的检修效率、节约了检修成本。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，其特征在于，包括：传感器组件、高度控制阀组件、以及用于处理数据并发布指令的控制单元(5)；所述传感器组件和高度控制阀组件均与控制单元(5)连接，多个所述传感器组件分别与车体(7)和空气弹簧连接，空气弹簧安装在车体(7)与转向架(8)之间；与车体(7)连接的传感器组件用于检测车体(7)与转向架(8)之间以及车体(7)地板面与站台面之间的高度，并反馈至控制单元(5)；与空气弹簧连接的传感器组件用于检测空气弹簧的状态变化，并反馈至控制单元(5)；所述高度控制阀组件与空气弹簧连接，并根据控制单元(5)发布的指令控制空气弹簧进行充气或排气。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，其特征在于，与车体(7)连接的传感器组件包括第一高度传感器(1a)和第二高度传感器(1b)，所述第一高度传感器(1a)和第二高度传感器(1b)沿竖直方向分别安装在车体(7)底部两侧，通过第一高度传感器(1a)和第二高度传感器(1b)分别检测车体(7)底部两侧与转向架(8)之间的高度，并检测高度传感器的安装位置与竖直方向之间的夹角。

3.根据权利要求2所述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，其特征在于，与车体(7)连接的传感器组件还包括第三高度传感器(2a)和第四高度传感器(2b)，所述第三高度传感器(2a)和第四高度传感器(2b)沿水平方向分别安装在车体(7)两侧部，且第三高度传感器(2a)和第四高度传感器(2b)距离车体(7)地板面的高度分别预设为h5和h6，通过第三高度传感器(2a)和第四高度传感器(2b)分别检测车体(7)两侧地板面与站台面之间的高度。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，其特征在于，与空气弹簧连接的传感器组件包括用于检测空气弹簧内部间隙的位移传感器、用于检测空气弹簧内部压力的压力传感器和用于检测车辆运行加速度的加速度传感器。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，其特征在于，所述高度控制阀组件分别与空气弹簧上的进气阀门、出气阀门和主风管连接，并根据控制单元(5)发布的指令控制空气弹簧进行充气或排气。

6.根据权利要求3所述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，其特征在于，还包括与控制单元(5)连接的第一报警单元和第二报警单元；当车体(7)与转向架(8)之间的实际高度保持在预设范围内的时间达到预设时间后，若转向架(8)的高度变化超出预设值，则第一报警单元进行报警，直至检修人员处理关闭报警组件；若空气弹簧内部检测到的间隙值超出预设范围值，则第二报警单元进行报警，直至检修人员处理关闭报警单元。

7.一种轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制方法，其特征在于，利用权利要求1至6中任意一项所述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制系统，所述控制方法包括：

根据车辆技术要求和空气弹簧技术要求，分别设置车辆正常运行时车体(7)与转向架(8)之间的高度范围值、车体(7)地板面与站台面之间的高度值、空气弹簧内部的间隙范围值；

获取车辆实际运行时，车体(7)与转向架(8)之间的高度检测值、车体(7)地板面与站台面之间的高度检测值和空气弹簧内部的间隙检测值；

根据车体(7)与转向架(8)之间的高度检测值控制空气弹簧进行充气或排气，观察检测值的变化趋势，直到车体(7)与转向架(8)之间的高度检测值在预设的时间内趋于稳定，且不发生持续性或长时间振荡，使车体(7)与转向架(8)之间的实际高度值保持在预设范围内，所述车体(7)与转向架(8)之间的实际高度值是由高度检测值结合高度传感器的检测角度折算出来的；

车体(7)与转向架(8)之间的实际高度值保持在预设范围的时间达到预设时间后，报警单元根据车体(7)地板面与站台面之间的高度检测值或空气弹簧内部的间隙检测值进行报警，以提醒检修人员进行检修。

8.根据权利要求7所述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制方法，其特征在于，所述空气弹簧进行充气或排气的控制过程为：

车体(7)与转向架(8)之间的实际高度值持续低于预设高度范围值的时间达到预设时间后，控制单元(5)指示高度控制阀组控制空气弹簧进行充气；

车体(7)与转向架(8)之间的实际高度值持续高于预设高度范围值的时间达到预设时间后，控制单元(5)指示高度控制阀组控制空气弹簧进行排气。

9.根据权利要求7所述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制方法，其特征在于，报警单元进行报警的控制过程为：

车辆进站停车时，车体(7)与转向架(8)之间的实际高度保持在预设范围内的时间达到预设时间后，若第三高度传感器(2a)和/或第四高度传感器(2b)在水平方向检测到障碍物，则第一报警单元进行报警，直至检修人员处理关闭报警组件；

车辆运营过程中，车体(7)与转向架(8)之间的实际高度保持在预设范围内的时间达到预设时间后，若空气弹簧内部检测到的间隙值超出预设范围值，则第二报警单元进行报警，直至检修人员处理关闭报警单元。

10.根据权利要求7至9中任意一项所述的轨道交通车辆转向架和空气弹簧高度控制方法，其特征在于，所述车体(7)与转向架(8)之间的实际高度值的折算表达式为：

h＝hi×cosθi

其中，h为车体与转向架之间的实际高度值，hi为通过高度传感器获取的高度检测值，θi是高度传感器的安装位置与竖直方向之间的夹角，也即高度传感器的检测角度。

Images