CN117022360A - 一种动力学性能在线监测转向架及轨道车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力学性能在线监测转向架及轨道车辆，涉及轨道车辆技术领域；动力学性能在线监测转向架，包括：车轮、无线发射测力组件、无线遥测接收组件以及控制器；无线发射测力组件用于检测车轮中辐板内侧X、Y、Z三个方向的应力变化，并将应力变化信息转变为磁信号；无线遥测接收组件与无线发射测力组件无线连接，并用于接收无线发射测力组件所发出的磁信号，将磁信号发送至控制器。本具体实施例提供的动力学性能在线监测转向架中无线遥测接收组件与无线发射测力组件之间无线连接，可以避免车辆行进过程中对线路连接的影响，实现车辆行进过程中对车辆的安全性、舒适度进行实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，更具体地说，涉及一种动力学性能在线监测转向架。此外，本发明还涉及一种包括上述动力学性能在线监测转向架的轨道车辆。
背景技术
轨道车辆的运行安全性、平稳性、舒适度等动力学指标均为关键性能参数，需要在车辆行驶实验时测量；但是随着车辆的运行，车辆与轨道的性能参数会发生变化，现有条件下，无法测得车辆整个寿命周期内有关安全性、舒适度的数据。
综上所述，如何提供一种可实时对车辆的安全性、舒适度进行监测的动力学性能在线监测转向架，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种动力学性能在线监测转向架，可以实时获取车辆的动力学性能参数，从而可以对车辆的安全性、舒适度进行实时监测。
本发明的另一目的是提供一种包括上述动力学性能在线监测转向架的轨道车辆。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种动力学性能在线监测转向架，包括：车轮、无线发射测力组件、无线遥测接收组件以及控制器；
所述无线发射测力组件用于检测所述车轮中辐板内侧X、Y、Z三个方向的应力变化，并将应力变化信息转变为磁信号；所述X、Y、Z三个方向中任意两个方向均两两垂直；
所述无线遥测接收组件与所述无线发射测力组件无线连接，并用于接收所述无线发射测力组件所发出的磁信号，将所述磁信号发送至所述控制器；
所述控制器用于根据接收到的所述磁信号计算所述转向架的动力学性能参数。
可选地，所述无线发射测力组件包括应变片、电源感应线圈和信号感应线圈；
所述应变片设置于所述车轮的辐板，用于检测所述车轮中辐板内侧X、Y、Z三个方向的应力变化并输出电信号；
所述信号感应线圈用于接收所述应变片所测电信号并将所述电信号转变为磁信号发送至所述无线遥测接收组件；
所述电源感应线圈用于为所述信号感应线圈供电。
可选地，用于检测X、Y、Z三个方向中同一方向的应力变化的所述应变片的数量为多个，且多个所述应变片设置于不同位置。
可选地，还包括连接所述车轮的车轴，所述电源感应线圈和所述信号感应线圈均设置于所述车轴，所述应变片、所述电源感应线圈、所述信号感应线圈中的任意两者之间均通过线缆连接，所述线缆设置于所述车轴的外表面。
可选地，所述电源感应线圈和所述信号感应线圈均设置于所述车轴的外表面，并随所述车轴同步转动。
可选地，所述无线遥测接收组件包括无线信号感应探头和无线供电感应探头，所述无线感应探头与电源连接以提供交变磁场；
所述电源感应线圈在所述交变磁场作用下产生电流；所述无线信号感应探头用于接收所述信号感应线圈所发出的磁信号，并将所述磁信号发送至所述控制器。
可选地，还包括转向架主体以及与所述转向架主体固定连接的安装架，所述无线信号感应探头和所述无线供电感应探头均安装于所述安装架。
可选地，还包括安装于所述转向架主体的第一加速度传感器，所述第一加速度传感器用于检测所述转向架主体的加速度，并将加速度信息传递至所述控制器。
可选地，还包括安装于所述轮对的第二加速度传感器，所述第二加速度传感器用于检测所述轮对的加速度，并将加速度信息传递至所述控制器。
一种轨道车辆，包括上述任一项所述的动力学性能在线监测转向架。
在使用本发明提供的动力学性能在线监测转向架的过程中，可以通过无线发射测力组件获取车轮在X、Y、Z三个方向的应力变化，并将应力变化信息转变为磁信号发送至无线遥测接收组件，无线遥测接收组件将磁信号发送至所述控制器，控制器用于根据接收到的磁信号计算转向架的动力学性能参数，将车轮在X、Y、Z三个方向的应力变化与已知的转向架信息结合，可以得到车辆的脱轨系数、轮轴减载率、轮轴横向力等参数，从而可以对车辆的安全性、舒适度进行实时监测。
另外，本发明提供的动力学性能在线监测转向架中无线遥测接收组件与无线发射测力组件之间无线连接，可以避免车辆行进过程中对线路连接的影响，实现车辆行进过程中对车辆的安全性、舒适度进行实时监测。
此外，本发明还提供了一种包括上述动力学性能在线监测转向架的轨道车辆。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的动力学性能在线监测转向架的具体实施例的结构示意图；
图2为图1动力学性能在线监测转向架中无线发射测力组件的安装位置示意图；
图3为图1动力学性能在线监测转向架中无线遥测接收组件的安装位置示意图；
图4为本发明所提供的动力学性能在线监测转向架的具体实施例的俯视示意图。
图1-图4中：
1为车轮、11为辐板、2为转向架主体、21为安装架、3为车轴、4为无线发射测力组件、41为应变片、42为电源感应线圈、43为信号感应线圈、5为无线遥测接收组件、51为无线信号感应探头、52为无线供电感应探头、6为第一加速度传感器、7为第二加速度传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种动力学性能在线监测转向架，可以实时获取车辆的动力学性能参数，从而可以对车辆的安全性、舒适度进行实时监测。
本发明的另一核心是提供一种包括上述动力学性能在线监测转向架的轨道车辆。
请参考图1至图4。
本具体实施例公开了一种动力学性能在线监测转向架，包括：车轮1、无线发射测力组件4、无线遥测接收组件5以及控制器；无线发射测力组件4用于检测车轮1中辐板11内侧X、Y、Z三个方向的应力变化，并将应力变化信息转变为磁信号；X、Y、Z三个方向中任意两个方向均两两垂直；无线遥测接收组件5与无线发射测力组件4无线连接，并用于接收无线发射测力组件4所发出的磁信号，将磁信号发送至控制器；控制器用于根据接收到的磁信号计算转向架的动力学性能参数。
在使用本具体实施例提供的动力学性能在线监测转向架的过程中，可以通过无线发射测力组件4获取车轮1在X、Y、Z三个方向的应力变化，并将应力变化信息转变为磁信号发送至无线遥测接收组件5，无线遥测接收组件5将磁信号发送至所述控制器，控制器用于根据接收到的磁信号计算转向架的动力学性能参数，将车轮1在X、Y、Z三个方向的应力变化与已知的转向架信息结合，可以得到车辆的脱轨系数、轮轴减载率、轮轴横向力等参数，从而可以对车辆的安全性、舒适度进行实时监测。
需要进行说明的是，在实际计算的过程中，通过车轮1在X、Y、Z三个方向的应力变化以及已知的转向架的相关信息，比如转向架的重量、摩擦力等，得到车辆的脱轨系数、轮轴减载率、轮轴横向力等参数的过程为常规现有技术，在此不做赘述。
本具体实施例中提到的X、Y、Z三个方向一般为竖直方向、水平方向以及垂直于竖直方向与水平方向所在平面的方向，当然，也可以是其他两两之间相互垂直的三个方向，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。
本具体实施例提供的动力学性能在线监测转向架中无线遥测接收组件5与无线发射测力组件4之间无线连接，可以避免车辆行进过程中对线路连接的影响，实现车辆行进过程中对车辆的安全性、舒适度进行实时监测。
在一具体实施例中，无线发射测力组件4包括应变片41、电源感应线圈42和信号感应线圈43；应变片41设置于车轮1的辐板11，用于检测车轮1中辐板11内侧X、Y、Z三个方向的应力变化并输出电信号；信号感应线圈43用于接收应变片41所测电信号并将电信号转变为磁信号发送至无线遥测接收组件5；电源感应线圈42用于为信号感应线圈43供电。
应变片41的安装位置如图2所示，优选的，为了使所测数据更加准确，可以使用于检测X、Y、Z三个方向中同一方向的应力变化的应变片41的数量为多个，且多个应变片41设置于不同位置；在实际计算的过程中，多个应变片41所测数据可以舍弃端值并取平均值，以避免个别数据不准确的问题。
在实际使用的过程中，应变片41与电源感应线圈42之间、电源感应线圈42与信号感应线圈43之间、信号感应线圈43与应变片41之间均通过线缆连接，并且转向架还包括连接车轮1的车轴3，电源感应线圈42和信号感应线圈43均设置于车轴3，应变片41、电源感应线圈42、信号感应线圈43中的任意两者之间均通过线缆连接，线缆设置于车轴3的外表面。
如图2所示，应变片41设置于车轮1的辐板11的内侧，电源感应线圈42、信号感应线圈43均设置于车轴3，并可随车轴3转动。
应变片41、电源感应线圈42、信号感应线圈43中的任意两者之间均通过线缆连接，线缆设置于车轴3的外表面，可以避免线缆穿设于车轮1的辐板11、车轴3，无需在车轮1的辐板11、车轴3加工贯穿孔洞，方便操作。并且电源感应线圈42和信号感应线圈43均设置于车轴3的外表面，并随车轴3同步转动。
如图3所示，无线遥测接收组件5包括无线信号感应探头51和无线供电感应探头52，无线感应探头与电源连接以提供交变磁场；电源感应线圈42在交变磁场作用下产生电流；无线信号感应探头51用于接收信号感应线圈43所发出的磁信号，并将述磁信号发送至控制器。
如图1所示，力学性能在线监测转向架还包括转向架主体2以及与转向架主体2固定连接的安装架21，无线信号感应探头51和无线供电感应探头52均安装于安装架21。
无线供电感应探头52连接轨道车辆上的110V电源，可以产生交变磁场，在车轴3转动或未转动的情况下，由于磁场为交变磁场，设置于车轴3上的电源感应线圈42内的磁场均会发生变化，电源感应线圈42内产生电流，电流通过输送至信号感应线圈43，以为信号感应线圈43供电。
相比于现有技术，本发明提供的无线供电感应探头52与电源感应线圈42之间没有线缆连接，车辆行进过程中，不用担心车轴3转动对线缆的影响，另外，无论车轴3转动或静止，只要无线供电感应探头52连接电源，产生交变磁场，电源感应线圈42内便可以产生电流，可实现车辆行驶状态或静止状态下对车辆动力学性能的事实在线监测。
在实际使用的过程中，应变片41用于获取车轮1中辐板11内侧X、Y、Z三个方向的应力变化并输出电信号至信号感应线圈43，信号感应线圈43有电源感应线圈42供电，信号感应线圈43将电信号转变为磁信号发送至无线信号感应探头51，信号感应线圈43与无线信号感应探头51之间无线连接，以适用于车辆行驶状态中的监测。
在一具体实施例中，动力学性能在线监测转向架还包括安装于转向架主体2的第一加速度传感器6，第一加速度传感器6用于检测转向架主体2的加速度，并将加速度信息传递至所述控制器；还可以包括安装于轮对的第二加速度传感器7，第二加速度传感器7用于检测轮对的加速度，并将加速度信息传递至控制器；在具体使用的过程中，通过第一加速度传感器6获取转向架主体2的加速度，通过第二加速度传感器7获取轮对的加速度，以感应轮轨间的振动激励，通过振动加速度的异常来反映出钢轨的异常或者车轮1的异常。
除了上述动力学性能在线监测转向架，本发明还提供一种包括上述实施例公开的动力学性能在线监测转向架的轨道车辆，该轨道车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。
以上对本发明所提供的动力学性能在线监测转向架及轨道车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种动力学性能在线监测转向架，其特征在于，包括：车轮(1)、无线发射测力组件(4)、无线遥测接收组件(5)以及控制器；
所述无线发射测力组件(4)用于检测所述车轮(1)中辐板(11)内侧X、Y、Z三个方向的应力变化，并将应力变化信息转变为磁信号；所述X、Y、Z三个方向中任意两个方向均两两垂直；
所述无线遥测接收组件(5)与所述无线发射测力组件(4)无线连接，并用于接收所述无线发射测力组件(4)所发出的磁信号，将所述磁信号发送至所述控制器；
所述控制器用于根据接收到的所述磁信号计算所述转向架的动力学性能参数。
2.根据权利要求1所述的动力学性能在线监测转向架，其特征在于，所述无线发射测力组件(4)包括应变片(41)、电源感应线圈(42)和信号感应线圈(43)；
所述应变片(41)设置于所述车轮(1)的辐板(11)，用于检测所述车轮(1)中辐板(11)内侧X、Y、Z三个方向的应力变化并输出电信号；
所述信号感应线圈(43)用于接收所述应变片(41)所测电信号并将所述电信号转变为磁信号发送至所述无线遥测接收组件(5)；
所述电源感应线圈(42)用于为所述信号感应线圈(43)供电。
3.根据权利要求2所述的动力学性能在线监测转向架，其特征在于，用于检测X、Y、Z三个方向中同一方向的应力变化的所述应变片(41)的数量为多个，且多个所述应变片(41)设置于不同位置。
4.根据权利要求2所述的动力学性能在线监测转向架，其特征在于，还包括连接所述车轮(1)的车轴(3)，所述电源感应线圈(42)和所述信号感应线圈(43)均设置于所述车轴(3)，所述应变片(41)、所述电源感应线圈(42)、所述信号感应线圈(43)中的任意两者之间均通过线缆连接，所述线缆设置于所述车轴(3)的外表面。
5.根据权利要求4所述的动力学性能在线监测转向架，其特征在于，所述电源感应线圈(42)和所述信号感应线圈(43)均设置于所述车轴(3)的外表面，并随所述车轴(3)同步转动。
6.根据权利要求2所述的动力学性能在线监测转向架，其特征在于，所述无线遥测接收组件(5)包括无线信号感应探头(51)和无线供电感应探头(52)，所述无线感应探头与电源连接以提供交变磁场；
所述电源感应线圈(42)在所述交变磁场作用下产生电流；所述无线信号感应探头(51)用于接收所述信号感应线圈(43)所发出的磁信号，并将所述磁信号发送至所述控制器。
7.根据权利要求6所述的动力学性能在线监测转向架，其特征在于，还包括转向架主体(2)以及与所述转向架主体(2)固定连接的安装架(21)，所述无线信号感应探头(51)和所述无线供电感应探头(52)均安装于所述安装架(21)。
8.根据权利要求7所述的动力学性能在线监测转向架，其特征在于，还包括安装于所述转向架主体(2)的第一加速度传感器(6)，所述第一加速度传感器(6)用于检测所述转向架主体(2)的加速度，并将加速度信息传递至所述控制器。
9.根据权利要求1-8任一项所述的动力学性能在线监测转向架，其特征在于，还包括安装于所述轮对的第二加速度传感器(7)，所述第二加速度传感器(7)用于检测所述轮对的加速度，并将加速度信息传递至所述控制器。
10.一种轨道车辆，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的动力学性能在线监测转向架。
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