CN209927074U - 一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置，它利用磁栅和磁场感应传感器（霍尔元件或磁阻传感器等）检测表示杆的线性运动，是一种精度高，抗油污干扰，且成本相对较低的非接触式测量方法；在实现检测密贴缺口数值、斥离缺口数值及每次转换过程杆件位移量的同时，还可以在每次转换过程对系统进行自检，防止检测系统的故障导致检测结果错误。相对于既有的双检测头检测线性往复运动零件位置方法，本实用新型通过设置零坐标，提高了检测数据的实时性，减少了运算量，另外通过两个检测头相对被检测磁栅位置的特殊布置，在表示杆的每次转换运动过程中进行检测系统的自检，判断检测数据的可信性并对部分系统故障进行检测。

Description

一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种道岔转换设备，用来监测转辙机表示杆缺口数值及转辙机转换过程中表示杆的相对位移量，特别是关于一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置。

背景技术

转辙机中的表示杆与道岔可动部分连接，反应其位置，通常表示杆上加工有检查缺口，转辙机内部设置有检查零件，当表示杆的检查缺口与检查零件位置不匹配时，检查零件不能落入表示杆的检查缺口，转辙机为故障状态，称为卡缺口故障。通常每根表示杆由两片结构组成，分别称为表示杆左杆及表示杆右杆，也有称为表示杆主杆及表示杆副杆，本文以表示杆左杆及表示杆右杆进行说明，表示杆左杆及表示杆右杆上分别有两个检查缺口，一个是密贴检查缺口，一个是斥离检查缺口，表示杆左杆密贴缺口位置与表示杆右杆斥离缺口位置相匹配，表示杆左杆斥离缺口位置与表示杆右杆密贴缺口位置相匹配，当一片杆子的密贴缺口位置和另一片杆子的斥离缺口位置均与检查零件相匹配时，检查零件才可能正常落入检查缺口。

由于使用环境温度的变化，长期使用中孔、销的磨损及道岔在各种影响因素作用下的变化，转辙机表示杆检查缺口位置相对于检查零件会发生变化，当变化数值超出极限值时，检查零件不能落入表示杆检查缺口，则转辙机不能接通表示电路，用于的道岔不能允许列车通过，这样就会影响运输效率，尤其是密贴检查缺口与密贴检查零件的间隙数值较小，更容易发生卡缺口故障。

设备维护人员希望在表示杆检查缺口位置变化超出极限值之前对其进行调整，以减少卡缺口故障。为了实现对表示杆检查缺口位置变化的监测，相关公司研发了多种监测设备，总体可以分为两大类，一类为接触式检测，另一类为非接触式检测。接触检测方式中如碰珠式，在检查零件侧壁安装碰珠，伸出检测面一定数值，当碰珠与被检测面接触后进行报警，警告缺口数值接近卡缺口的极限值，该方案使用中故障率较高，且人为增大了转辙机使用中卡缺口的故障，因此该方法已经逐步被淘汰。非接触检测主要有视频及电磁方法，此类方案解决了接触式检测设备增加转辙机卡缺口故障的问题，但是现有方案在使用中仍存在一定问题，如视频方法数据量大，数据通信结构比较复杂，数据实时性稍差，并且抗污染性能差，电磁方法数据量小，实时性较好，但现有的方法目前仅检测密贴缺口，没有斥离缺口数据，也没有道岔转换的位移数据，并且对于监测系统异常所检测出的错误数据也不能发现。

为方便描述，规定缺口数值是密贴检查零件或斥离检查零件指定侧面和表示杆用于检查缺口指定侧面沿表示杆运动方向的相对距离数值，当数值适当时检查零件可以进入对应的检查缺口，当数值不适当时，检查零件不能进入检查缺口。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置，以便同时检测密贴缺口、斥离缺口数值及表示杆相对位移量，且系统具有自检功能，可以降低系统故障，防止一定范围的系统故障导致错误的检测结果。

本实用新型的技术方案是：涉及一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置，其特征是：至少包括：表示杆左杆、表示杆右杆、第一密贴检查零件、第二密贴检查零件、第一斥离检查零件、第二斥离检查零件、第一磁栅、第二磁栅、第一检测头、第二检测头、第三检测头、第四检测头，第一密贴检查零件和第一斥离检查零件用于检查表示杆左杆的缺口位置，第二密贴检查零件和第二斥离检查零件用于检查表示杆右杆的缺口位置，第一磁栅固定在表示杆左杆的表面，第二磁栅固定在表示杆右杆的表面，第一磁栅及第二磁栅上有周期性分布的磁性材料及磁性材料产生的周期性磁场分布，磁场周期性变化方向与表示杆左杆及表示杆右杆的线性运动方向平行，第一检测头、第二检测头、第三检测头及第四检测头由磁场检测传感器及其配套电路组成，用于检测第一磁栅及第二磁栅的磁场。

所述的第一检测头和第三检测头为一组，沿表示杆右杆往复运动方向分布且固定安装，用于检测表示杆右杆上第二磁栅的磁场；第二检测头和第四检测头为一组，沿表示杆左杆往复运动方向分布且固定安装，用于检测表示杆左杆上的第一磁栅的磁场。

所述的表示杆右杆有运动行程范围，在此范围内，第一检测头处于第二磁栅磁场的最低可检测范围内，表示杆右杆运动至相对第一检测头的一个固定位置时，第三检测头脱离第二磁栅磁场的最低可检测范围或者进入第二磁栅磁场的最低可检测范围；所述表示杆左杆有运动行程范围，在此范围内，第四检测头处于第一磁栅磁场的最低可检测范围内，表示杆左杆运动至相对第四检测头的一个固定位置时，第二检测头脱离第一磁栅磁场的最低可检测范围或者进入第一磁栅磁场的最低可检测范围。

所述磁场检测传感器包括霍尔传感器、磁阻传感器。

本实用新型的优点是：利用磁栅和磁场感应传感器（霍尔元件或磁阻传感器等）检测表示杆的线性运动，是一种精度高，抗油污干扰，且成本相对较低的非接触式测量方法；在实现检测密贴缺口数值、斥离缺口数值及每次转换过程杆件位移量的同时，还可以在每次转换过程中对系统进行自检，防止检测系统的故障导致检测结果错误。相对于既有的双检测头检测线性往复运动零件位置方法，本实用新型通过设置零坐标，提高了检测数据的实时性，减少了运算量，另外通过两个检测头相对被检测磁栅位置的特殊布置，在表示杆的每次转换运动过程中进行检测系统的自检，判断检测数据的可信性并对部分系统故障进行检测。

下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明:

图1是本实用新型实施例结构示意图；图1中表示杆左杆的密贴检查缺口及表示杆右杆的斥离检查缺口均运动至与检查零件相匹配位置，该侧的检查零件落入检查缺口。

图2是本实用新型通过密贴缺口数值计算斥离缺口数值的计算原理示意图。

图中：1，表示杆左杆；2，表示杆右杆；3-1，第一磁栅；3-2，第二磁栅；4，第一检测头；5，第二检测头；6，第三检测头；7，第四检测头；8-1，第一密贴检查零件；9-1，第一斥离检查零件；8-2，第二密贴检查零件；9-2，第二斥离检查零件。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型涉及一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置，至少包括：表示杆左杆1、表示杆右杆2、第一密贴检查零件8-1、第二密贴检查零件8-2、第一斥离检查零件9-1、第二斥离检查零件9-2、第一磁栅3-1、第二磁栅3-2、第一检测头4、第二检测头5、第三检测头6、第四检测头7，第一密贴检查零件8-1和第一斥离检查零件9-1对应检查表示杆左杆1的缺口位置，第二密贴检查零件8-2和第二斥离检查零件9-2用于检查表示杆右杆2的缺口位置，第一磁栅3-1固定在表示杆左杆1的表面，第二磁栅3-2固定在表示杆右杆2的表面，第一磁栅3-1及第二磁栅3-2上有周期性分布的磁性材料及磁性材料产生的周期性磁场分布，磁场周期性变化方向与表示杆左杆1及表示杆右杆2的线性运动方向平行，第一检测头4、第三检测头6、第二检测头5及第四检测头7由磁场检测传感器及其配套电路和器件组成，配套组合且固定安装，用于检测第一磁栅3-1及第二磁栅3-2的磁场，第一检测头4和第三检测头6为一组，检测第二磁栅3-2的磁场，但检测不到第一磁栅3-1的磁场，第二检测头5和第四检测头7为一组，检测第一磁栅3-1的磁场，但检测不到第二磁栅3-2的磁场。

相互配合的检测头和磁栅在垂直于磁栅运动方向上的距离满足产生检测信号的要求，即磁栅经过与其配合的检测头时，检测头中的传感器处于对应磁栅所产生的有效磁场中；处于有效磁场中的检测头输出和磁栅周期中的具体位置数值相匹配的信号或实际位置数值，与前一刻的位置数值差值就是相对前一刻的位移量，从零坐标开始累积的位移量就是各时刻对应的坐标数值，第一检测头4固定安装位置是在表示杆右杆2的设计运动范围内持续处于第二磁栅3-2的有效磁场中，第四检测头7固定安装位置是在表示杆左杆1的设计运动范围内持续处于第一磁栅3-1的有效磁场中；第三检测头6固定安装位置是在表示杆右杆2的设计运动范围内的固定位置会出现能检测到第二磁栅3-2磁场和不能检测到第二磁栅3-2磁场的状态变化。第二检测头5固定安装位置是在表示杆左杆1的设计运动范围内的固定位置会出现能检测到第一磁栅3-1磁场和不能检测到第一磁栅3-1磁场的状态变化。

第二检测头5和第四检测头7固定安装后，第二检测头5和第四检测头7中的磁场检测传感器距离固定，且与测量基准相对固定，表示杆左杆1在设计运动范围内，向左运动（附图图面方向，下述左、右方向均以附图图面方向为基准）到停止位置时，第二检测头5及第四检测头7均能检测到第一磁栅3-1的磁场，向右运动到停止位置时，第四检测头7能检测到第一磁栅3-1的磁场，第三检测头5检测不到第一磁栅3-1的磁场。

第一检测头4和第三检测头6固定安装后，第一检测头4和第三检测头6中的磁场检测传感器距离固定，且与测量基准相对固定；表示杆右杆2在设计运动范围内，向左运动到停止位置时，第一检测头4能检测到第二磁栅3-2的磁场，第三检测头6检测不到第二磁栅3-2的磁场，向右运动到停止位置时，第一检测头4和第三检测头6均能检测到第二磁栅3-2的磁场。

如图1和图2所示，本实用新型的工作过程包括如下：在第一密贴检查零件8-1进入表示杆左杆1密贴检查缺口后，调整表示杆左杆1的位置，使表示杆左杆1向右移动至第一密贴检查零件8-1左侧面与密贴检查缺口左侧面相贴合，记录此时第四检测头7检测到的第一磁栅3-1位置数值（磁场周期内的具体数值），以其作为相对零坐标并规定位移正方向。

之后，第四检测头7对第一磁栅3-1位置数值进行检测，将相邻的位置数值相减，所得数据就是相邻两次采样时间内第四检测头7和第一磁栅3-1的相对位移，将从设定零坐标开始后的所有相对位移累加就是当前时刻第一磁栅3-1相对零坐标位置的位移S；也就是表示杆左杆1相对第一密贴检查零件8-1左侧面的位移S。根据此位移S的数值和方向就可以计算第一密贴检查零件8-1左侧面和其对应的密贴检查缺口左侧面的间隙值。

同时，根据前述计算所得位移S及第一密贴检查零件8-1和第一斥离检查零件9-1之间距离L1，表示杆左杆1密贴检查缺口和斥离检查缺口的距离L2，斥离检查零件特征参数L3（斥离检查零件的斜边水平长度，若此零件不存在斜边，则此数值为零），就可以计算表示杆左杆1与第一斥离检查零件9-1的斥离缺口数值，见图2。

同理可以检测表示杆右杆2相对第二密贴检查零件8-2右侧面的位移。根据此位移的数值和方向就可以计算第二密贴检查零件8-2和其对应的密贴检查缺口的间隙值，进而计算表示杆右杆2与第二斥离检查零件9-2的斥离缺口数值。

具体应用时，当第一密贴检查零件8-1进入表示杆左杆1的密贴检查缺口时，使用第二密贴检查零件8-2和表示杆右杆2的相对位移计算第二斥离检查零件9-2与表示杆右杆2的斥离缺口间隙值；当第二密贴检查零件8-2进入表示杆右杆2的密贴检查缺口时，使用第一密贴检查零件8-1和表示杆左杆1的相对位移计算第一斥离检查零件9-1与表示杆左杆1的斥离缺口间隙值。

相对零坐标的设置并非前述工作方法所述的唯一位置，可以选择其他的特征位置，不影响密贴缺口、斥离缺口及表示杆位移的检测和计算，本文件中不再一一描述。

同在左侧或右侧的密贴检查零件和斥离检查零件可以是一体结构或同一零件，不影响本实用新型的应用，如实施例1中第一密贴检查零件8-1和第二斥离检查零件9-2可以是同一零件，第二密贴检查零件8-2和第一斥离检查零件9-1可以是同一零件。

斥离检查零件及斥离检查缺口侧面是否倾斜不影响本实用新型的应用，仅与转辙机的设计相关。

Claims (4)

1.一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置，其特征是：至少包括：表示杆左杆（1）、表示杆右杆（2）、第一密贴检查零件（8-1）、第二密贴检查零件（8-2）、第一斥离检查零件（9-1）、第二斥离检查零件（9-2）、第一磁栅（3-1）、第二磁栅（3-2）、第一检测头（4）、第二检测头（5）、第三检测头（6）、第四检测头（7），第一密贴检查零件（8-1）和第一斥离检查零件（9-1）用于检查表示杆左杆（1）的缺口位置，第二密贴检查零件（8-2）和第二斥离检查零件（9-2）用于检查表示杆右杆（2）的缺口位置，第一磁栅（3-1）固定在表示杆左杆（1）的表面，第二磁栅（3-2）固定在表示杆右杆（2）的表面，第一磁栅（3-1）及第二磁栅（3-2）上有周期性分布的磁性材料及磁性材料产生的周期性磁场分布，磁场周期性变化方向与表示杆左杆（1）及表示杆右杆（2）的线性运动方向平行，第一检测头（4）、第二检测头（5）、第三检测头（6）及第四检测头（7）由磁场检测传感器及其配套电路组成，用于检测第一磁栅（3-1）及第二磁栅（3-2）的磁场。

2.根据权利要求1所述的一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置，其特征是：第一检测头（4）和第三检测头（6）为一组，沿表示杆右杆（2）往复运动方向分布且固定安装，用于检测表示杆右杆（2）上第二磁栅（3-2）的磁场；第二检测头（5）和第四检测头（7）为一组，沿表示杆左杆（1）往复运动方向分布且固定安装，用于检测表示杆左杆（1）上的第一磁栅（3-1）的磁场。

3.根据权利要求1所述的一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置，其特征是：所述的表示杆右杆（2）有运动行程范围，在此范围内，第一检测头（4）于第二磁栅（3-2）磁场的最低可检测范围内，表示杆右杆（2）运动至相对第一检测头（4）的一个固定位置时，第三检测头（6）脱离第二磁栅（3-2）磁场的最低可检测范围或者进入第二磁栅（3-2）磁场的最低可检测范围；所述表示杆左杆（1）有运动行程范围，在此范围内，第四检测头（7）处于第一磁栅（3-1）磁场的最低可检测范围内，表示杆左杆（1）运动至相对第四检测头（7）的一个固定位置时，第二检测头（5）脱离第一磁栅（3-1）磁场的最低可检测范围或者进入第一磁栅（3-1）磁场的最低可检测范围。

4.根据权利要求1所述的一种表示杆相对位移及缺口数值的检测装置，其特征是：所述磁场检测传感器包括霍尔传感器、磁阻传感器。

Images