CN204110066U - 用于轨道车辆的轮组的诊断监控系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及测量技术领域并可用于生产最新自动化诊断系统，所述自动诊断系统用于在轨道车辆的车轮对沿轨道运动期间实时监控车轮对。所要求保护的在于：一种用于轨道车辆的轮组的诊断监控系统，该系统包括光学单元和用于车轮对相对于导轨轨道位置的一个或更多个位置传感器，光学单元用于测量置于导轨轨道外部和/或内部上的车轮内外表面的位置，其中所有光学单元和车轮对位置传感器的输出连接至计算装置。新颖性在于：光学单元和车轮对位置传感器中的每一者为自主式微处理器模块的形式，其通过内部信息总线连接至公共局域计算机，该计算机的输出经由公共信息总线连接至轨道数据传输网络。

Description

用于轨道车辆的轮组的诊断监控系统

技术领域

本申请涉及测量技术领域并可在生产现代诊断系统时使用，所述现代诊断系统用于在车轮对相对导轨运动期间实时控制所述车轮对。 

背景技术

现今由于导轨运输速度的增加，在技术支持的情况下对轨道轨道车辆进行客观监控的任务是重要的。需要持续监控的铁路车厢的轨道组件之一为车轮对。在轨道站处的定期轮组检查需要大量时间，此举显著地增加行程时间。同时，在检查中存在主观性元素，因为检查的质量取决于检查者的技能、员工数量等。为了排除主观性元素，需要无接触式诊断检查系统，该系统允许在轨道火车运动期间实时测量轮组的主要参数。 

用于测量轨道车轮滚动参数的设备揭示于现有技术(RU 2153432 C1)中，所述设备基于在通过滚动表面的外边缘以机动速度在特种钢板之上滚动并同时通过具有平直光束的光源照射车轮滚动表面的内部时测量车轮轮廓的参数。与照射同步地，使用电视摄像机捕获车轮的发光轮廓图像，并进一步在电脑上处理图像之后使所测轮廓可视于监控器上。 

虽然现有技术设备自动化测量车轮滚动参数的过程，但是所述设备有三个主要弊端。 

第一，将车轮机械地保持于钢板上的特殊设置仅用于测量涵盖滚动表面的外部。因此，在火车运动期间实时控制是不可能的。仅可在车厢的机动速度下实施测量。 

第二，与车厢检察员进行的传统检查相比，现有技术设备没有让检查时间显著地减少，因为还需要相同检查员或另一特殊设备来监控 轮组轴箱的状态。 

用于监控轨道车辆的轮组凸缘磨损的装置揭示在现有技术中，所述装置包括光学测量单元，所述光学测量单元包括引导光到车轮凸缘表面上的光源和从具有有限竖直底切的脊部表面接收反射照射的光电探测器(SU 1211128 C1)。 

现有技术装置允许在轨道车辆运动期间实时检查车轮凸缘。然而，它具有许多显著弊端。 

第一，它具有非常有限的功能性目的，即它仅仅监控车轮凸缘的底切，并且因此与上述设备一样需要额外装备以提供对轮组的完整诊断检查，例如凸缘高度、轮辋的宽度和厚度、滚动表面的直径、车轮内边缘之间的距离以及轴箱的滑移。 

第二，为了获得适用于实际使用的可再现的可靠数值，有必要将光电探测器相对于车厢转向架刚性地固定，因为在导轨振动期间的测量值将显著地不同于实际值。 

与所要求保护的技术方案(原型)在技术上最接近的是用于诊断监控轨道车辆轮组的系统(RU 28348 U1)，所述系统包括用于测量位于导轨外部和/或内部上的车轮的内表面和外表面的位置的光学单元以及测量轮组相对于轨道轨道的位置的一个或更多个位置传感器，所有光学单元和轮组位置传感器的输出连接至计算装置。 

现有技术系统允许自动监控轨道车辆的轮组。然而，该系统具有严重的弊端。 

问题在于，它在轨道的实际操作中可能会不正确地操作。这是因为存在严重的工业干扰，导致确定车轮的内外表面位置的光学单元和确定轮组相对于导轨的位置的位置传感器的信号达不到计算装置或者作为失真信号到达，所述计算装置不能计算车轮的性能参数并确定进一步使用轮组的适合性。如果即使关于一个车轮对的信息丢失，则需要在具有诊断仪器的最近轨道接合处进一步检查一些车厢或者整辆火车，因为在部分丢失即使一个车轮对的信息的情况下，也不会总是明确是什么信息、哪个车轮对的信息以及哪个车厢的信息丢失。 

实用新型内容

本技术方案的目的是为消除以上弊端，即通过消除工业干扰对系统的影响来增加信息价值和诊断监控的可靠性。 

以上目标在于一种用于轨道车辆的轮组的诊断监控系统，所述系统包括光学单元和用于轮组相对于导轨轨道的位置的一个或更多个位置传感器，光学单元用于测量位于导轨轨道的外部和/或内部上的车轮的内表面和外表面的位置，其中光学单元和轮组位置传感器的输出连接至计算装置，所述目标通过以下方式得以达成：光学单元和轮组位置传感器中的每一者被构造成自主式微处理器模块，所述自主式微处理器模块通过内部公共数据总线连接至局域计算装置，所述自主式微处理器模块的输出经由公共数据总线与轨道的数据网络耦接。 

其中，光学区块和轮组位置传感器中的每一者为自主式微处理器模块的所述构造允许在获得信息时直接执行所述信息的初步处理并以整个车箱的“数字肖像”的形式的编码数字信息传输到计算装置。所述信息设有额外参数，该额外参数使得即使在传输中存在部分损耗的情况下也能修复最初的“数字肖像”。 

为了加速数字信息从光学单元到局域计算装置的处理和传输，每一自主式微处理器模块被设计成功能完整模块，所述功能完整模块由包括激光器、光学接收器和控制单元的模块的光学传感器构成，所述功能完整模块的输出连接至微处理器装置。 

因此，由于对数字形式的信息的处理和传输加速，能够在被传输的信息不遭受扭曲的情况下实时发送车厢的“信息模式”至轨道的数据网络。由于所述被传输的信息，可避免在检测点中诊断检查“适合的”车厢，从而仅仅将注意力集中在真正需要紧急维修的车厢上。 

为了改善系统的抗振性，每一个光学单元安装在自主式抗振平台上或所有光学单元都安装在公共的抗振平台上。 

附图说明

图1是所披露系统的方框示意图，其中所有光学单元安装在公共的抗振平台上，所述示意图包括：具有轴箱2的轮组的车轮1；导轨3；抗振平台4，其中光学单元布置在微处理器模块5a-5c的基部上，用于使用光束6a-6c测量车轮的内表面和外表面的位置；磁踏板7；导轨偏向传感器8；信号总线9a-9e；内部公共总线10；具有数据交换基部12和13的局域计算装置11；轨道的数据传输网络的数据总线14； 

图2是联接至局域计算装置的光学单元(自主式微处理器模块)的方框示意图，进一步包括：自主式微处理器模块15；模块的光学传感器16，包括激光器17、光学接收器18(所述光学接收器是基于带有位于其焦点中的线性光接收器的光学透镜制造)、模块的光学传感器控制单元19和数据总线20；微处理器单元21，所述微处理器单元包括微处理器22、输入输出装置23和储存器24； 

图3是解释用于测量安装在抗振平台上的轮组的轴箱和车轮的外表面的位置的光学单元的操作，并图示车轮在移动时的工作表面的扫描轨迹25的示意图。 

具体实施方式

所述系统如下操作。在导轨3上移动的轮组的车轮1在磁踏板8上行进，此举触发测量过程。外光学单元5a和5b以及内单元5c被触发。车轮1进入单元5a(参见图1和图3)的视场，并且轴箱2的可能位移被检查。测量到平行于车轮轴的每一轴箱的距离并获知两个单元5a之间的距离，能够确定每一箱2的偏移量达零点几毫米。使用外单元5b和内单元5c确定车轮的操作表面25的参数。每一单元5a-5c为光学距离测量装置(光学测距仪)，所述光学距离测量装置测量焦斑在车轮1的表面上的当前位置。由于轮组在导轨3上运动，执行对车轮1的操作表面的扫描过程。(参见图3)。线25图示出光学单元5b的焦斑在车轮1(包括其凸缘)的操作表面上的运动。导轨偏向传感器7允许加入校正系数，所述校正系数增加导轨3在竖直运动时的当前坐标测量的准确性。所有光学单元(微处理器模块5a-5c)以及磁踏 板7(所述磁踏板从一开始产生数字脉冲)和导轨偏向传感器8(所述导轨偏向传感器产生与导轨偏向成比例的数字码)经由总线9a-9e、内部公共总线10以及总线11连接到局域计算装置11。该装置处理所接收的数据并且通过其对网络总线13的访问而将车厢的“数字肖像”经总线14以完成的文件的形式发送至轨道的数据网络，所述完成的文件在任何技术诊断监控系统和/或总信息铁路中心处是可理解的。每一个这种文件包括所有的测量值，并且额外突出偏离正常值的那些值。因此，本领域技术人员可立刻了解哪些轮组需要紧急修复以及哪些轮组还可以等待一些时间来修复。 

因此，所要求保护的诊断系统允许实时监控轨道车辆的车厢的轮组参数，并且确定需要紧急修复或延迟修复的轮组，并且随后监控所述轮组的记录和检查修复质量。所有这些步骤可在访问轨道信息网络时执行，例如处于轨道的信息中心中或在连接到网络的任何其他点处。 

工业应用 

所提出的诊断系统的样本已在工业干扰的真实条件下测试，并且已证明与现有技术相比的有效性。在一个月期间的系统操作中，与现有技术中的18％相比，失效没有超过1.3％。 

光学微处理器模块基于日本的Hamamatsu生产的位置接收器S3270组装，并且具备在250mm范围内不超过0.2mm的误差的坐标测量。使用美国的XILINX公司的具有200MHz时钟频率的XC3S400PQ微处理器用作微处理器的基础。 

用俄罗斯的T-sector公司的PE-1踏板用作磁踏板。 

用美国的Analog Device的AD22281传感器用作设有美国的Analog Device的AD 7983整流器的导轨偏向传感器。 

Claims (4)

1.一种用于轨道车辆的轮组的诊断监控系统，该系统包括光学单元以及用于轮组相对于轨道位置的一个或更多个位置传感器，光学单元用于探测位于轨道的外部和/或内部上的车轮的内表面和外表面的位置，其中所有的光学单元以及轮组位置传感器的输出连接至计算装置，其特征在于，光学单元和轮组位置传感器中的每一者被构造成自主式微处理器模块，该自主式微处理器模块通过内部数据总线联接至公共局域计算装置，该公共局域计算装置的输出通过公共数据总线连接至铁路的数据网络。 

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每一个自主式微处理器模块被构造成功能完整模块，该功能完整模块包括光学传感器模块，该光学传感器模块包括激光器、光学接收器和控制单元，该功能完整模块的输出连接至微处理器装置。 

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每一个光学单元安装在自主式抗振平台上。 

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所有的光学单元安装在公共的自主式抗振平台上。