CN210346585U - 一种适用于转辙机表示杆的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于轨道交通安全技术领域，特别涉及一种适用于转辙机表示杆的检测装置，所述检测装置包括电路板组件、传感器组件和转接板组件；所述电路板组件包括电路板防护外壳、数据处理电路板，所述数据处理电路板设置在电路板防护外壳的内部；所述传感器组件包括磁头防护壳、磁栅尺、磁栅位移传感磁头。本实用新型的检测装置基于磁栅式位移传感器技术，能够对转辙机表示杆的位移和到位情况进行全程在线检测，并且该检测装置结构简单，成本和安装维护难度相对较低，不易受油污等外界因素影响，在恶劣工况下可正常工作。

Description

一种适用于转辙机表示杆的检测装置

技术领域

本实用新型属于轨道交通安全技术领域，特别涉及一种适用于转辙机表示杆的检测装置。

背景技术

道岔是机车车辆由一股道向另一股道转入时，所应用到的线路设备，是实现列车转线或跨线运行时必不可少的轨道设备，也是行车设备的薄弱环节，具有构造复杂、载荷大、使用寿命较短和养护维修投入量大等特点，成为了限制列车运行速度的关键技术之一。

转辙机是转换道岔的行车安全设备，包括电动转辙机、电液转辙机和电空转辙机，能够实现道岔转换、锁闭和监督功能。转辙机表示杆用于反映道岔尖轨与基本轨或心轨与翼轨的密贴状态。在使用过程中，受列车运行的冲击振动、线路温度变化以及设备磨耗等因素的影响，道岔尖轨与基本轨或心轨与翼轨之间会产生缝隙或密贴过紧，给行车带来严重的安全隐患；在转辙机运行过程中，表示杆位移的变化情况对分析道岔及转换设备的运行状况极其重要。因此，对转辙机表示杆位移进行在线监测是非常重要的。

道岔密贴的检查是日常轨道检查工作的重点，传统的检测方法是基于转辙机表示杆表面外露端的刻线，通过目测检查或将转辙机开盖后通过自动开闭器观察孔用塞规检查。并且对于道岔密贴的检查，通常是在天窗时期由人工进行。传统的检测方法人力、物力成本较高，并且检查难度较大。

针对上述问题，专利201310098385.5提出了一种基于光栅位移传感器的转辙机表示杆位移监测的装置和方法。光栅位移传感器本身工艺复杂、价格昂贵、抗冲击和振动能力不强，对工作环境极其敏感，易受油污和尘埃的影响，不适用于转辙机工作环境。

再如201720509579.3提出了一种针对电液转辙机的缺口位移传感装置，该专利提出的检测方式仅对电液转辙机的缺口到位情况(状态量)进行检查，未对转辙机表示杆的全部动程(过程量)进行在线监测。维修人员对缺口进行调整，还要依靠人工观察判断，增大了使用和维护难度。

另外，转辙机内部空间有限，上述专利中提出的检测装置结构复杂，安装和维护难度大，不便于推广应用。因此，道岔转换系统迫切需要一种能够对转辙机表示杆位移和到位情况进行全程在线监测的装置。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种适用于转辙机表示杆的检测装置，

所述检测装置包括电路板组件、传感器组件和转接板组件；

所述电路板组件包括电路板防护外壳、数据处理电路板，所述数据处理电路板设置在电路板防护外壳的内部；

所述传感器组件包括磁头防护壳、磁栅尺、磁栅位移传感磁头；

所述磁栅位移传感磁头设置在所述磁头防护壳的内部，所述磁栅尺嵌设在转辙机表示杆的外表面上；所述磁栅位移传感磁头设置在所述磁栅尺的一侧；

所述磁栅位移传感磁头通过磁头连接导线和所述数据处理电路板电性连接；

所述电路板组件和磁头防护壳固定连接，所述电路板组件通过传感器安装板与所述转接板组件固定连接。

进一步地，所述电路板防护外壳为内部设置有空腔的圆角长方体结构；

所述数据处理电路板通过第三螺栓安装在所述电路板防护外壳的内侧，且所述数据处理电路板水平设置；

所述数据处理电路板包括数据处理单元，所述数据处理单元与外置数据集中采集单元信号连接。

进一步地，所述磁头防护壳为内部设置有空腔的圆角长方体结构，所述磁头防护壳上靠近所述磁栅尺的端面为开放式结构；

所述磁栅位移传感磁头通过第五螺栓安装在所述磁头防护壳的内侧。

进一步地，所述磁栅位移传感磁头包括两组拾磁磁头，所述拾磁磁头设置在所述磁头防护壳内。

进一步地，所述转辙机表示杆的一侧表面开设有凹槽，所述磁栅尺嵌设在所述凹槽内，且所述磁栅尺和所述凹槽之间通过环氧树脂胶封装。

进一步地，所述磁栅尺的一侧与所述磁栅位移传感磁头的距离为1-2mm。

进一步地，所述磁栅尺上录设有若干组周期变化节距相等的磁信号，所述磁信号的一个周期长度为λ；

一个周期的所述磁信号包括两组磁信号单元；两组所述磁信号单元长度相等，且磁极相反；

所述磁栅位移传感磁头上并列布设有两组拾磁磁头，且两组所述拾磁磁头的间距为n±1/4λ，其中，n为正整数。

进一步地，所述电路板防护外壳和所述磁头防护壳通过第四螺栓固定连接。

进一步地，所述转接板组件包括万可端子转接板；

所述电路板防护外壳和传感器安装板通过第一螺栓固定连接，所述传感器安装板通过一组或多组第六螺栓和所述万可端子转接板固定连接。

进一步地，所述万可端子转接板通过第二螺栓安装在转辙机的接点座上。

本实用新型的检测装置基于磁栅式位移传感器技术，能够对转辙机表示杆的位移和到位情况进行全程在线检测，并且该检测装置结构简单，成本和安装维护难度相对较低，不易受油污等外界因素影响，在恶劣工况下可正常工作。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型的检测装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型的磁头防护壳的剖视图；

图3示出了本实用新型的检测装置的内部结构示意图；

图4示出了本实用新型的传感器安装板的结构示意图；

图5示出了本实用新型的检测装置的工作原理图。

图中：1电路板防护外壳、2磁头防护壳、201第一端面、3传感器安装板、301第一连接板、302第二连接板、303第三连接板、4万可端子转接板、5转辙机表示杆、6磁栅尺、7第一螺栓、8第二螺栓、9数据处理电路板、10第三螺栓、11第四螺栓、12磁栅位移传感磁头、13第五螺栓、14磁头连接导线、15第六螺栓。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提出了一种适用于转辙机表示杆的检测装置，可以对转辙机表示杆的动作行程进行实时在线监测，所述检测装置基于磁栅式位移传感器技术，实时显示转辙机表示杆到位情况及位置变化情况，通过对转辙机表示杆位移数据的分析与处理，及时掌握道岔的安全状态。但本实用新型提出的检测装置不限于对转辙机表示杆行程的检测，同样适用于对其它涉及物体位移量的检测。

本实用新型实施例以检测转辙机表示杆行程为例进行示例性说明，示例性地，如图1所示，检测装置包括电路板组件、传感器组件、转接板组件。

所述电路板防护外壳1和磁头防护壳2通过四组但不限于四组的第四螺栓11固定连接。示例性地，电路板防护外壳1可以设置为圆角长方体结构。在所述电路板防护外壳1上设置有若干个通孔，上述通孔用于安装导线。所述磁头防护壳2同样可以设置为圆角长方体结构。在所述电路板防护外壳1上设置有若干个通孔，所述通孔用于安装导线。所述电路板防护外壳1上与磁头防护壳2贴合的一端面，可以设置为封闭式结构，也可以设置为开放式结构。所述磁头防护壳2上与所述电路板防护外壳1贴合的一端面，可以设置为封闭式结构，也可以设置为开放式结构。所述磁头防护壳2上靠近磁栅尺6的一端面为开放式结构。安装在所述磁头防护壳2内的磁栅位移传感磁头12，能够透过磁头防护壳2上为开放式结构的端面，读取所述磁栅尺6上的磁信号。所述电路板防护外壳1和磁头防护壳2均不限于圆角长方体结构，也可以采用其它结构，如圆柱型结构。

进一步地，所述磁栅尺6嵌设在转辙机表示杆5的一侧，并且所述磁栅尺6和转辙机表示杆5之间使用环氧树脂胶灌封固定。示例性地，转辙机上设置有两个转辙机表示杆5，两个转辙机表示杆5之间平行设置，且两个转辙机表示杆5紧密贴合，确保两组转辙机表示杆运行同步。各组所述转辙机表示杆5的上表面均开设有凹槽，所述凹槽内均嵌套有一组磁栅尺6，两组磁栅尺6之间平行设置，且相互对正。具体的，凹槽的长度及磁栅尺6的长度均可根据转辙机表示杆5的动程进行确定。所述磁栅尺6的上表面，与所述转辙机表示杆5的上表面，可以设置在同一平面上。

进一步地，所述磁头防护壳2设置在所述转辙机表示杆5的一侧。示例性地，所述磁头防护壳2设置在所述转辙机表示杆5的上方。具体的，如图2所示，所述磁栅位移传感磁头12通过第五螺栓13安装在所述磁头防护壳2内。所述磁头防护壳2的第一端面201为开放式结构，所述第一端面201为所述磁头防护壳2上靠近磁栅尺6的一端。所述磁栅位移传感磁头12的拾磁磁头与所述磁栅尺6的上表面距离在1-2mm之间。采用非接触式传感方式，减小了磁栅位移传感磁头12与磁栅尺6的磨损，增加了检测装置的使用寿命和可靠性。

进一步地，所述电路板防护外壳1的另一端面与传感器安装板3的一侧固定连接。具体的，所述电路板防护外壳1的上端面，与所述传感器安装板3的一侧，通过四组但不限于四组的第一螺栓7固定连接。进一步地，所述转接板组件包括万可端子转接板4。所述传感器安装板3的另一侧，与万可端子转接板4的一侧，通过一组或多组第六螺栓15固定连接。所述传感器安装板3的作用是：将电路板组件与转接板组件固定连接，确保电路板组件、磁栅位移传感磁头12、转接板组件相对于磁栅尺6保持同步运动。

进一步地，所述万可端子转接板4上设置有一组或多组第二螺栓8。具体的，所述万可端子转接板4通过第二螺栓8安装在转辙机内部的接点座上。

所述电路板组件还包括数据处理电路板9，示例性地，如图3所示，所述数据处理电路板9设置在所述电路板防护外壳1的内部。具体的，所述数据处理电路板9通过两组但不限于两组的第三螺栓10，与所述电路板防护外壳1固定连接。所述数据处理电路板9用于接收并处理磁栅位移传感磁头12读取的磁信号。

进一步地，所述传感器组件还包括磁栅位移传感磁头12。示例性地，两组所述磁栅位移传感磁头12设置在所述磁头防护壳2的内部。具体的，所述磁栅位移传感磁头12通过两组但不限于两组的第五螺栓13，与所述磁头防护壳2固定连接。进一步地，所述磁栅位移传感磁头12上均设置有磁头连接导线14。具体的，所述磁头连接导线14的另一端与所述数据处理电路板9电性连接。所述磁头连接导线14分别贯穿所述电路板防护外壳1和磁头防护壳2。所述磁栅位移传感磁头12和所述数据处理电路板9之间，通过磁头连接导线14实现信号传输。

进一步地，所述电路板组件、磁头防护壳2通过第四螺栓11固定连接。具体的，所述电路板防护外壳1和磁头防护壳2，通过四组但不限于四组的第四螺栓11连接。进一步地，所述电路板组件通过传感器安装板3，和转接板组件固定连接。具体的，所述电路板防护外壳1通过第一螺栓7，和所述传感器安装板3的一侧固定连接。所述传感器安装板3的另一侧通过第六螺栓15，和所述万可端子转接板4固定连接。

所述磁栅位移传感磁头12设置在所述磁栅尺6的一侧，所述磁栅位移传感磁头12能够读取所述磁栅尺6的磁信号。具体的，所述检测装置内设置有两组磁栅尺6和两组磁栅位移传感磁头12。一组磁栅位移传感磁头12对应一组磁栅尺6，且各组所述磁栅位移传感磁头12与磁栅尺6之间的距离均在1-2mm之间。

本实用新型的检查装置结构简单，成本相对较低，便于安装。所述检查装置采用磁场测量方式，不易受油污等外界因素影响，在恶劣工况下可正常工作。并且所述检查装置可对转辙机表示杆5进行全程位移的动态检测，不局限于检测转辙机表示杆5的到位情况。

所述电路板组件通过传感器安装板3，和转接板组件固定连接。示例性地，如图4所示，所述传感器安装板3包括第一连接板301、第二连接板302和第三连接板303，所述第一连接板301、第二连接板302和第三连接板303依次连接，构成阶梯状结构。具体的，电路板防护外壳1的上端面与所述第一连接板301的下端面固定连接，所述第三连接板303的上端面与所述万可端子转接板4的下端面固定连接。所述检测装置内也可以不设置传感器安装板3，直接将电路板防护外壳1与万可端子转接板4固定连接。

本实用新型提出的检测装置通过磁栅位移传感磁头12(磁栅位移传感磁头12位置固定不变)与磁栅尺6(磁栅尺6跟随转辙机表示杆5运动)的相对位置变化，直接反映转辙机表示杆5的运动距离及运动方向，进而反映道岔的动作过程及到位情况。检测装置安装简单方便，适应转辙机内环境，长期稳定性好，可靠性高，测量精度可以达到0.01mm以内，可对现场道岔运行情况及到位情况进行在线检测，并对现场维护维修提供定量依据。

本实用新型采用的磁栅式位移传感器技术是指，利用录磁磁头将周期变化节距相等的磁信号录到磁栅尺6上，将磁栅尺6作为做基准尺。示例性地，如图5所示，磁栅尺6上录设有若干组磁信号单元，每组磁信号单元包括1个N极和1个S极。磁栅尺6上的若干组磁信号单元依次排列。具体的，各组磁信号单元的长度相同，并且相邻两个磁信号单元的磁极方向相反，即前一个磁信号单元的S极与后一个磁信号单元的N极贴合(或者前一个磁信号单元的N极与后一个磁信号单元的S极贴合)。设定相邻两个磁信号单元的长度为λ，即磁栅尺6上相邻的两个磁信号单元为一个周期，并且一个周期的磁信号长度为λ，一个周期的磁信号包括两组磁极相反的磁信号单元。示例性地，一个周期的磁信号磁极分布可以为“SNNS”或“NNSS”或“NSSN”或“SSNN”。

上述磁栅位移传感磁头12是进行磁电转换的变换器，磁栅位移传感磁头12能够读取磁栅尺6上的磁信号，通过检测出磁信号的变化，得到磁栅位移传感磁头12和磁栅尺6的相对位移情况。因此转辙机表示杆5运动到磁栅尺6有效范围内的任何位置，磁栅位移传感磁头12均能得到对应空间位置的磁信号。

每个磁栅位移传感磁头12内部设置两个间距为(n±1/4)λ的拾磁磁头，其中，n为正整数。通过鉴别两个拾磁磁头接收信号的相位差，可检测出磁栅位移传感磁头12相对于磁栅尺6的位移量。由于两个拾磁磁头在空间位置上相差(n±1/4)λ的距离，通过两个拾磁磁头接收磁信号的超前滞后关系，可得到磁栅位移传感磁头12相对于磁栅尺6的移动方向。

示例性地，两个拾磁磁头的间距为5/4λ。转辙机表示杆5移动前，第一拾磁磁头读取的磁信号为“S”,第二拾磁磁头读取的磁信号为“S”。当转辙机表示杆5移动后，第一拾磁磁头读取的磁信号为“N”,第二拾磁磁头读取的磁信号为“N”。在移动过程中，第一拾磁磁头读取的磁信号变化过程为“S-N-N”，第二拾磁磁头读取的磁信号变化过程为“S-N-N”。即移动前，磁栅位移传感磁头12对应的磁栅尺6上的磁信号段为“SSNNS”，移动后，磁栅位移传感磁头12对应的磁栅尺6上的磁信号段为“NNSSN”。根据第一拾磁磁头和第二拾磁磁头在移动过程中读取的磁信号变化过程，可分析出磁栅尺6相对于磁栅位移传感磁头12移动距离为3/4λ，并且磁栅尺6的移动方向为第一拾磁磁头到第二拾磁磁头方向。即转辙机表示杆5的移动距离为3/4λ，移动方向为第一拾磁磁头到第二拾磁磁头方向。

所述数据处理电路板9包括数据处理单元。数据处理电路板9与磁栅位移传感磁头12通过磁头连接导线14电性连接，数据处理电路板9与外置电源连接，并为磁栅位移传感磁头12供电。磁栅位移传感磁头12将获取的磁信号转变为电信号，所述电信号包括转辙机表示杆5的位移距离信息和位移方向信息。磁栅位移传感磁头12将所述电信号传送至数据处理单元。数据处理单元将所述电信号传送至数据集中采集单元。其它数据处理单元同样将接收到的电信号发送至数据集中采集单元。所述其它数据处理单元是其它道岔位置的检查装置内的数据处理单元。在一条铁路线或一段铁路段上，设置有多处道岔，每处道岔均设置有转辙机以及检测装置。数据集中采集单元接收各检测装置发送的电信号数据，可用于在线检测道岔及转辙机的到位情况，并且对转辙机转换过程的运行情况进行综合分析。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种适用于转辙机表示杆的检测装置，其特征在于，

所述检测装置包括电路板组件、传感器组件和转接板组件；

所述电路板组件包括电路板防护外壳(1)、数据处理电路板(9)，所述数据处理电路板(9)设置在电路板防护外壳(1)的内部；

所述传感器组件包括磁头防护壳(2)、磁栅尺(6)、磁栅位移传感磁头(12)；

所述磁栅位移传感磁头(12)设置在所述磁头防护壳(2)的内部，所述磁栅尺(6)嵌设在转辙机表示杆(5)的外表面上；所述磁栅位移传感磁头(12)设置在所述磁栅尺(6)的一侧；

所述磁栅位移传感磁头(12)通过磁头连接导线(14)和所述数据处理电路板(9)电性连接；

所述电路板组件和磁头防护壳(2)固定连接，所述电路板组件通过传感器安装板与所述转接板组件固定连接。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电路板防护外壳(1)为内部设置有空腔的圆角长方体结构；

所述数据处理电路板(9)通过第三螺栓(10)安装在所述电路板防护外壳(1)的内侧，且所述数据处理电路板(9)水平设置；

所述数据处理电路板(9)包括数据处理单元，所述数据处理单元与外置数据集中采集单元信号连接。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述磁头防护壳(2)为内部设置有空腔的圆角长方体结构，所述磁头防护壳(2)上靠近所述磁栅尺(6)的端面为开放式结构；

所述磁栅位移传感磁头(12)通过第五螺栓(13)安装在所述磁头防护壳(2)的内侧。

4.根据权利要求1或3所述的检测装置，其特征在于，所述磁栅位移传感磁头(12)包括两组拾磁磁头，所述拾磁磁头设置在所述磁头防护壳(2)内。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述转辙机表示杆(5)的一侧表面开设有凹槽，所述磁栅尺(6)嵌设在所述凹槽内，且所述磁栅尺(6)和所述凹槽之间通过环氧树脂胶封装。

6.根据权利要求1或5所述的检测装置，其特征在于，所述磁栅尺(6)的一侧与所述磁栅位移传感磁头(12)的距离为1-2mm。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述磁栅尺(6)上录设有若干组周期变化节距相等的磁信号，所述磁信号的一个周期长度为λ；

一个周期的所述磁信号包括两组磁信号单元；两组所述磁信号单元长度相等，且磁极相反；

所述磁栅位移传感磁头(12)上并列布设有两组拾磁磁头，且两组所述拾磁磁头的间距为(n±1/4)λ，其中，n为正整数。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述电路板防护外壳(1)和所述磁头防护壳(2)通过第四螺栓(11)固定连接。

9.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述转接板组件包括万可端子转接板(4)；

所述电路板防护外壳(1)和传感器安装板(3)通过第一螺栓(7)固定连接，所述传感器安装板(3)通过一组或多组第六螺栓(15)和所述万可端子转接板(4)固定连接。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述万可端子转接板(4)通过第二螺栓(8)安装在转辙机的接点座上。

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