CN211995617U - 一种城市轨道车辆安全在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种城市轨道车辆安全在线检测系统，基于现有的列车在线检测系统TCMS上还设置有受电弓检测系统、车门检测系统及转向架检测系统等子系统，完善各子系统的检测数据，使得对列车在线行驶中的各监测点数据更加精确及全面。各子系统将检测到的数据传输至现有的列车检测系统处理，使得对于列车安全检测系统更加系统化，提高了时效性及准确率。

Description

一种城市轨道车辆安全在线检测系统

技术领域

本实用新型属于轨道车辆安全领域，尤其涉及一种城市轨道车辆安全在线检测系统。

背景技术

近年来，随着我国城市轨道交通业的快速发展，列车的安全问题引发广泛关注，如何实现对列车关键部件故障的高效高精检测是列车运维中的关键问题，直接影响车辆综合安全性能和运营可靠性。面向列车高频故障件的检测，传统作业方式依赖人工检查，检测手段、检测效率和准确度不高。如受电弓的检测需要在车辆段内专用的台位断电后人工进行，而且不能得到受电弓的燃弧数据。现阶段对车辆行走部的齿轮箱、轴箱及电机等部件的状态检测主要是通过人耳听或者是红外测温仪测轴温来进行，没有形成对运动状态实时检测，同时该方法对传动部件发生的早期或轻微故障很难进行评估等。

在现有列车在线检测系统TCMS的基础上，提高各子系统的收集检测数据的全面性及准确性为本案所要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种城市轨道车辆安全在线检测系统，以提高对列车故障的检测的系统性与精确率。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种城市轨道车辆安全在线检测系统，包括列车在线检测系统TCMS，还包括与列车在线检测系统TCMS相连的用于向其提供受电弓、车门及转向架检测信息的受电弓检测系统、车门检测系统及转向架检测系统。受电弓检测系统包括设置于车辆顶部的高速图像处理器及图像传感器，采集受电弓的工作图像并将工作图像转化成电信号及数字信号传输至列车在线检测系统TCMS。车门系统包括设置于轨道车辆上控制车门开关的传动电机的电机主轴上设的光电编码器，用于检测传动电机的主轴的转角φ。转向架检测系统包括分别设置于车辆行走部的齿轮箱、轴箱及电机上的复合传感器，用于采集转向架机械运动中的振动、冲击及温度信息。

进一步地，车门检测系统还包括对称设置于站台门下方两侧的门间距检测装置，与门间距检测装置电连接的控制器，以及与控制器电连接的报警灯；其中，门间距检测装置用于检测站台门与车门之间距离，并将门间距检测结果传输至控制器，控制器根据门间距检测结果判断站台门与车门之间是否存在异物，若判断有异物则打开报警灯并将异物信息传输至列车控制台。

进一步地，门间距检测装置包括测距传感器，封装测距传感器的安装外壳，以及带动安装外壳水平滑动的滑动装置。

进一步地，滑动装置包括液压缸控制器，及与液压缸控制器电连接的活塞式液压缸；其中，活塞式液压缸水平设置，安装外壳固定设置在活塞式液压缸的活塞杆上，活塞式液压缸带动两个门间距检测装置同步且反向移动；车门检测系统还包括设置在站台门的左右门页向对侧的位置传感器，位置传感器与液压缸控制器电连接，用于检测站台门的关闭情况同时传输至液压缸控制器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的城市轨道车辆安全在线检测系统在现有的列车在线检测系统TCMS基础上，对受电弓、车门及转向架等检测点建立系统、完备、高效、可靠的检测系统，既不对列车的正常运行造成影响又提高了列车检测的效率和准确度。

(2)本实用新型提供的受电弓检测系统，通过设置高速图像处理器及传感器采集受电弓的工作图像并将工作图像转化成电信号及数字信号传输至所述列车在线检测系统TCMS，用于检测弓网几何参数、弓网燃弧、受电弓状态、接触网定位悬挂装置的动态数据，及时发现故障，提高列车的行车安全。

(3)在站台门下方两侧对称设置有门间距检测装置，用于检测站台门与车门之间的距离是否一致，两个门间距检测装置检测结果不同则判断站台门与车门之间存在异物，报警灯亮起，同时异物信息发送至列车控制台，阻止列车的启动。门间距检测装置可水平移动，提高检测范围。

(4)本实用新型的车门检测系统在车门的传动电机的主轴上设置有光电编码器来获取传动电机的转角φ，电枢电流I由电子门控单元EDCU记录的数据获得，电子车门控制器的输入输出信号及故障信息由列车在线检测系统TCMS实时采集。列车在线检测系统TCMS基础上结合车门检测数据，通过车载诊断设备，可以实现实时检测列车的电气系统、控制系统及机械系统工作情况，有效改善了部分机械故障的检测空白情况，提高了列车的行车安全。

(5)本实用新型的转向架检测系统通过设置于齿轮箱、轴箱及电机上的复合传感器，来采集转向架机械运动中的振动、冲击及温度信息，实现对列车走行部的齿轮箱、轴箱及电机的状态检测。以改善以往的检测模式中未对转向架运动状态进行实时检测并诊断，从而对传动部件早期或轻微故障难以评估这一技术难题。提高行走部的使用安全及使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的城市轨道车辆安全在线检测系统的模块图。

图2为本实用新型实施例提供的车门检测系统模块图。

图3为本实用新型实施例提供的门间距检测装置安装图。

图4为本实用新型实施例提供的门间距检测装置装配剖视图。

图5为本实用新型又一实施例提供的门间距检测装置装配剖视图。

1-站台门，2-位置传感器，3-报警灯，4-门间距检测装置，41-距离传感器，42-安装外壳，43-液压缸，44-活塞杆，45-连接块，46-电机，47-减速机，48-齿轮，49-齿条。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

请参阅图1至图5，一种城市轨道车辆安全在线检测系统，基于TCMS列车通信网络，及走行部和弓网各自的内网，借助4G无线网络实现列车各项数据的处理、分析、传输及检测。城市轨道车辆安全在线检测系统还包括受电弓检测系统、车门检测系统及转向架检测系统。

受电弓是轨道车辆普遍采用的一种受流装置，属于列车的关键部位之一，受电弓的工作状态直接关系到列车的运营安全，因而对于受电弓的检测至关重要，传统的检测方式依赖人工登顶检查，需要在车辆段内专门用的台位断电后进行，影响列车的运营，先改进受电弓检测系统的检测方式，在不影响列车正常运行的前提下实现在线检测受电弓的工作状态。

受电弓检测系统包括设置于车辆顶部的高速图像处理器及图像传感器，用于收集弓网的接触网、弓网燃弧、受电弓外观状态及接触网定位悬挂装置的工作状态图像，图像传感器将其受光面上的光像转换为与光像成相应比较关系的电信号并传输至列车在线检测系统TCMS，高速图像处理器通过取样和量化将图像转化为数字形式的数字信号并发送至列车在线检测系统TCMS。经过列车在线检测系统TCMS的图像分析法可以得到弓网的高线高度、拉出值、导线坡度、跨距高差、平行线间距、线岔锚段、定位管及锚段等接触网几何参数，弓网燃弧率、燃弧持续时间及燃弧次数等受电弓燃弧率数据，受电弓是否变形、部件缺失、是否有异常降弓及崩塌等异常状态，接触网定位悬挂装置的各部件裂损、移位、松脱、变形、鸟巢、异物侵界、杆号牌脱落及吊弦松弛等异常状态，并结合列车MVB(MultifunctionVehicle Bus，多功能车辆总线)将各项数据实时融合并存储，可快速有效的发现接触网或受电弓异常状态，并发出警报信息，从而有效地指导各受电弓系统服务器的运营维护部门快速的对弓网进行维护。

受电弓检测系统可实现受电弓全工程监控，从受电弓状态数据中获得受电弓各检测项的故障趋势等状态特征，从而评判出受电弓在线运行状态，预判其使用寿命。

列车车辆车门系统一般由客室侧门、司机室侧门和紧急疏散门组成，司机室侧门和紧急疏散门的操作方式为手动操作，司机室侧门的故障发生数量相对较少，且属于有人值守的检测的对象。列车车门系统的检测主要以客室车门为主。我国广泛使用电动式车门作为列车客室车门。司机通过安装在司机室的开/关门按钮通过TCN(Train CommunicationNetwork列车通信网络)直接向所有的车门的EDCU电子门控单元发出开/关门指令，EDCU电子门控单元在预设延时后启动传动电机并驱动丝杆，丝杆输出扭矩，经螺母组件传动后，通过携门架带动门扇沿滑道运动，从而实现车门的开合。

客室车门的故障模式可以分为三类：机械部分故障、电气故障和控制线路故障。其中电气部分的故障又分为EDCU故障、直流电机故障和继电器故障，机械部分故障主要表现于机械操作装置之上，如：导向杆、球轴承、携门架、上下导轨、导轮、滚轮摆臂的故障。电气和控制线路的故障已被门控单元实时检测，其故障状态会并通过列车控制网络TCN实时显示于驾驶室中的HMI(Human Machine Interface人机界面)。然而，机械部分的故障始终处于未检测状态，在日常的日检中不易被发现从而导致故障发展严重的故障模式主要有：滚轮导轨及门槽故障和丝杆与传动螺母之间的磨损造成的故障。以往的列车车门系统的检测大多在故障检修数据的基础上通过人工智能的方法进行研究，然而这些方法都属于事后分析，缺乏实时性和有效性。

本实施例中，车门检测系统基于现有的以列车在线检测系统TCMS为基础的检测方法，车门系统包括设置于轨道车辆上控制车门开关的传动电机的电机主轴上设的光电编码器，用于检测传动电机的主轴的转角φ，还同时可以经过计算得到电机的轴角速度ω，为车门系统故障在线监测提供数据。

车门检测系统还包括对称设置于站台门1下方两侧的门间距检测装置4，与门间距检测装置电连接的控制器，以及与控制器电连接的报警灯3。其中，门间距检测装置4用于检测站台门1与车门之间距离，并将门间距检测结果传输至控制器，控制器根据门间距检测结果判断站台门1与车门之间是否存在异物，两个门间距检测装置4检测的距离一致，则无异物，反之则有异物卡在客车门1与车门之间，若判断客车门1与车门之间有异物则打开报警灯3并将异物信息传输至列车控制台，列车控制台暂停启动列车，工作人员根据报警灯3提示，取出异物后，列车启动行驶。

门间距检测装置4包括测距传感器41，封装测距传感器的安装外壳42，以及带动安装外壳水平滑动的滑动装置。滑动装置包括液压缸控制器，及与液压缸控制器电连接的活塞式液压缸。活塞式液压缸水平设置，安装外壳42通过连接块45固定设置在活塞式液压缸的活塞杆44上，活塞式液压缸的液压缸43推动活塞杆44伸出或缩回从而带动两个门间距检测装置4移动，两个门间距检测装置4同步且反向移动。车门检测系统还包括设置在站台门1的左右门页向对侧的位置传感器2，用于检测站台门1的关闭情况，当站台门1的左右门页闭合时，位置传感器2将闭合信息传输至与其电连接的液压缸控制器，液压缸控制器根据站台门1的闭合信息启动活塞式液压缸开始工作，从而推动门间距检测装置4滑动，以便检测更宽的范围。测距传感器4可以是超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器及雷达测距传感器等。

在又一实施例中，滑动装置包括电机控制器，与电机控制器电连接的电机46，与电机46的电机轴相连的减速机47，与减速机47的输出轴同轴设置的齿轮48，以及与齿轮48啮合的齿条49，其中，齿条49水平设置，安装外壳42固定设置在齿条49上，位于两个门间距检测装置4上的齿条49同步且反向移动。位置传感器2与电机控制器电连接，当位置传感器2检测到站台门1的左右门页关闭后，将车门关闭信息发送至电机控制器，电机控制器接收到站台门1关闭信息后控制电机46开始工作从而使得齿条49带动门间距检测装置4水平滑动。

转向架作为车辆的走行机构，承受来自车体的载重，减缓车轮和轮轨之间的振动和冲击，同时还起着导引方向，提供车辆正常行驶和减速刹车所需要的动力。作为动力传输的核心部件，力矩通过牵引电机传递到车轴齿轮箱，经过车轴和车轮，驱动车辆向前行驶。常见的转向架故障有轴箱故障，齿轮箱故障和牵引电机故障。因此，实现对这三个部件的实时检测尤为重要。现阶段对转向架关键部件状态检测主要是通过人耳听或者是红外测温仪测量轴温来进行，没有形成对运动状态实时检测并诊断的方法，同时该方法对传动部件发生的早期或轻微故障很难进行评估，准确度不高。

转向架检测系统包括分别设置于车辆行走部的齿轮箱、轴箱及电机上的复合传感器，复合传感器为温度传感器、压力传感器及振动传感器，用于采集转向架机械运动中的振动、冲击及温度信息，以改善以往的检测模式中未对转向架运动状态进行实时检测并诊断，从而对传动部件早期或轻微故障难以评估这一技术难题。提高行走部的使用安全及使用寿命。

本实用新型的城市轨道车辆安全在线检测系统在现有列车在线检测系统TCMS基础上，通过分别设置受电弓检测系统、车门检测系统及转向架检测系统等子系统的数据检测点，完善各子系统的检测数据，使得对于列车安全检测系统更加系统化，提高了时效性及准确率。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种城市轨道车辆安全在线检测系统，包括列车在线检测系统TCMS，其特征在于，还包括与列车在线检测系统TCMS相连的用于向其提供受电弓、车门及转向架检测信息的受电弓检测系统、车门检测系统及转向架检测系统；

受电弓检测系统包括设置于车辆顶部的高速图像处理器及图像传感器，采集受电弓的工作图像并将工作图像转化成电信号及数字信号传输至所述列车在线检测系统TCMS；

车门系统包括设置于轨道车辆上控制车门开关的传动电机的电机主轴上设的光电编码器，用于检测传动电机的主轴的转角φ；

转向架检测系统包括分别设置于车辆行走部的齿轮箱、轴箱及电机上的复合传感器，用于采集转向架机械运动中的振动、冲击及温度信息。

2.根据权利要求1所述的城市轨道车辆安全在线检测系统，其特征在于，所述车门检测系统还包括对称设置于站台门下方两侧的门间距检测装置，与门间距检测装置电连接的控制器，以及与控制器电连接的报警灯；其中，门间距检测装置用于检测站台门与车门之间距离，并将门间距检测结果传输至控制器，控制器根据门间距检测结果判断站台门与车门之间是否存在异物，若判断有异物则打开报警灯并将异物信息传输至列车控制台。

3.根据权利要求2所述的城市轨道车辆安全在线检测系统，其特征在于，所述门间距检测装置包括测距传感器，封装测距传感器的安装外壳，以及带动安装外壳水平滑动的滑动装置。

4.根据权利要求3所述的城市轨道车辆安全在线检测系统，其特征在于，所述滑动装置包括液压缸控制器，及与液压缸控制器电连接的活塞式液压缸；其中，活塞式液压缸水平设置，所述安装外壳固定设置在活塞式液压缸的活塞杆上，活塞式液压缸带动两个门间距检测装置同步且反向移动；车门检测系统还包括设置在站台门的左右门页向对侧的位置传感器，位置传感器与液压缸控制器电连接，用于检测站台门的关闭情况同时传输至液压缸控制器。

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