CN220084676U - 一种轨道车辆轮轨黏着系数的在线测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及轨交设备的技术领域，公开了一种轨道车辆轮轨黏着系数的在线测试装置，包括车速检测器、轮速检测器、制动缸压力检测器和空气弹簧压力检测器，它们均与处理器相连，所述处理器还与触摸屏相连，所述车速检测器用于检测运行中轨道车辆的车速，所述轮速检测器用于检测运行中轨道车辆的轮速，所述第一压力检测器用于检测运行中轨道车辆的制动缸所施加的压力，所述第二压力检测器用于检测运行中轨道车辆的二系悬挂系统中空气弹簧所受到的压力，所述触摸屏用于显示运行中轨道车辆的黏着系数随车速、滑移率的变化曲线图。本实用新型的结构简单，实用性较强。
Description
技术领域
本实用新型属于轨交设备的技术领域，具体涉及一种轨道车辆轮轨黏着系数的在线测试装置。
背景技术
随着我国经济的快速发展，铁路运输在交通运输中越来越重要，轮轨系统是铁路运输中至关重要的部件。列车的牵引和制动是靠轮轨接触斑的相互作用传递切向黏着力来实现的，轮轨黏着是制约高速铁路运营安全和速度的关键性问题。当轨道车辆处于牵引工况时，若机车的牵引力大于轮轨黏着力，将造成车轮的持续空转，对车轮表面和钢轨表面形成擦伤；当轨道车辆处于制动工况时，若机车的制动力大于轮轨黏着力，将造成车轮的打滑，车轮打滑同样也会造成钢轨表面和车轮表面形成擦伤，而车轮和钢轨的擦伤会造成轨道车辆运行过程中的随机激扰，对车辆的稳定性和运输的安全性造成严重影响，还可能导致车轮和钢轨表面形成热裂纹、疲劳裂纹等一系列问题，增加车辆和钢轨的养护成本。
世界各主要铁路国家都非常重视轮轨黏着的试验研究，他们利用各种室内试验台架及试验车进行了大量的试验，研究出黏着系数的变化规律及其主要影响因素，而且在黏着及蠕滑作用机理，改善黏着的方法上进行了深入的研究。我国于1991年，在济南铁路局、上海铁路局和哈尔滨铁路局进行的实车线路试验研究，使我国首次拥有了自己的黏着系数。由于近些年的我国轨道交通快速发展，轨道车辆速度实现不断突破，但由于当时试验是120km/h以下的低速条件下进行的，已经不能满足当前我国高速铁路动车组高速运行的需求。
目前针对高速下黏着系数的研究大多数集中在实验室进行，其优势是实现简单、成本低，但是由于轮轨关系中的非线性以及轮轨关系的复杂性，实验所得出的数据和实车数据相差甚远，因此，急需一种可以实际在线测量运行中轨道车辆的黏着系数的装置。
实用新型内容
本实用新型提供一种轨道车辆轮轨黏着系数的在线测试装置，解决了轨道车辆上缺乏黏着系数在线监测、现有监测装置准确性差等技术问题。
本实用新型可通过以下技术方案实现：
一种轨道车辆轮轨粘着系数的在线测试装置，包括车速检测器、轮速检测器、第一压力检测器和第二压力检测器，它们均与处理器相连，所述处理器还与触摸屏相连，
所述车速检测器用于检测运行中轨道车辆的车速，所述轮速检测器用于检测运行中轨道车辆的轮速，所述第一压力检测器用于检测运行中轨道车辆的制动缸所施加的压力，所述第二压力检测器用于检测运行中轨道车辆的二系悬挂系统中空气弹簧所受到的压力，所述触摸屏用于显示运行中轨道车辆的黏着系数随车速、滑移率的变化曲线图。
进一步，所述轮速检测器包括光电脉冲发生器以及多个反光片，所有的反光片均匀间隔地黏贴在与转向架相连的其中一个车轮的圆周上，所述光电脉冲发生器的检测端正对其中一个车轮上的反光片设置。
进一步，所述光电脉冲发生器通过L形支架设置在转向架前方的支撑杆上，所述L形支架的一边设置有与支撑杆配合的通道，另一边朝所述其中一个车轮延伸，其端部设置有光电脉冲发生器。
进一步，所述车速检测器设置为多普勒雷达，所述多普勒雷达设置在轨道车辆的底面，在其壳体的两侧各设置一个连接板，所述连接板用于连接轨道车辆的底面。
进一步，所述处理器还通过无线通讯模块与监控中心相连。
本实用新型有益的技术效果如下：
利用第一压力检测器检测得到的制动缸所施加的压力，以及第二压力检测器检测得到的空气弹簧所受到的压力，结合轮轨黏着力Fμ以及垂向载荷Q的物理计算公式，就可以实时得到运行中轨道车辆的黏着系数，同理利用轮速检测器、车速检测器检测得到的车速、轮速信息，结合滑移率s的物理计算公式，就可以实时得到运行中轨道车辆的滑移率，借助触摸屏运行中轨道车辆的黏着系数随车速、滑移率的变化曲线图实时显示出来，以方便轨交管理人员查看，为保证轨交车辆的稳定运行提供准确的数据基础，满足当前我国高速铁路动车组高速运行的需求。
另外，整个装置的结构简单，实现便利，极具推广应用价值。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的轮速检测器的安装示意图；
图3为本实用新型的L形支架的结构示意图
图4为本实用新型的车速检测器的结构示意图；
其中，1-光电脉冲发生器，2-反光片，3-L形支架。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。
众所周知，轮轨间的黏着系数μ的物理定义，其和纵向黏着力Fμ和垂向载荷Q相关，而轮轨间滑移率s则和车速vT和轮速vw的相关，在列车运行时，大多数参数不能直接测量得到，但可以通过实时测量其他相关的参数而获得上述物理量，下面分别给出各个物理量的测试方法。
纵向黏着力Fμ
其中，D为制动缸直径；pBC为制动缸压力；ξ为制动倍率；ζ为基础装置的机械效率，为摩擦系数，当轨道车辆的基础制动装置结构确定后，制动缸直径D，制动倍率ξ，机械效率ζ均为确定的数值，只需测出制动缸压力pBC，即可得到轮轨黏着力Fμ。
垂向载荷Q
Q＝k*pAS+b
式中：k和b为空气弹簧的压力和车重计算相关的系数，一般由空气弹簧厂家根据试验确定后给出，只需要测试空气弹簧所受到的压力pAS，可得到垂向载荷Q的大小。
轮轨间的滑移率s可定义为：
式中：vT为轨道车辆运行过程的车速；vw为运行时的轮对转速，vw＝ω*Rw，ω为轮对旋转角速度，Rw为轮对有效半径，只需实时测量出车辆运行过程中的车速vT和轮速vw，即可得到轮轨间滑移率s。
因此，只要测量出上述物理公式中的相关参数，就可以实现对运行中轨道车辆的黏着系数的实时监测，如图1-4所示，本实用新型提供了一种轨道车辆轮轨黏着系数的在线测试装置，包括车速检测器、轮速检测器、第一压力检测器和第二压力检测器，它们均与处理器相连，该处理器还与触摸屏相连，该车速检测器用于检测运行中轨道车辆的车速，该轮速检测器用于检测运行中轨道车辆的轮速，该第一压力检测器用于检测运行中轨道车辆的制动缸所施加的压力，该第二压力检测器用于检测运行中轨道车辆的二系悬挂系统中空气弹簧所受到的压力，该触摸屏用于显示运行中轨道车辆的黏着系数随车速、滑移率的变化曲线图。这样，利用第一压力检测器检测得到的制动缸所施加的压力，以及第二压力检测器检测得到的空气弹簧所受到的压力，结合轮轨黏着力Fμ以及垂向载荷Q的物理计算公式，就可以实时得到运行中轨道车辆的黏着系数，同理利用轮速检测器、车速检测器检测得到的车速、轮速信息，结合滑移率s的物理计算公式，就可以实时得到运行中轨道车辆的滑移率，借助触摸屏运行中轨道车辆的黏着系数随车速、滑移率的变化曲线图实时显示出来，以方便轨交管理人员查看，为保证轨交车辆的稳定运行提供准备的数据基础，而不是实验室模拟出的理论数据，更加能够满足当前我国高速铁路动车组高速运行的需求。
具体如下：
如图2-3所示，该轮速检测器包括光电脉冲发生器1以及多个反光片2，所有的反光片2均匀间隔地黏贴在与转向架相连的其中一个车轮的圆周上，该光电脉冲发生器1作为识别器件，其检测端正对上述其中一个车轮上的反光片2设置，由于反光片2均匀布置在车轮的圆周上，基于测频计数原理，在指定的计数时间间隔内，对光电脉冲发生器1的输出脉冲信号进行计数，从而可以确定轨轮转动的角度以及角速度，完成轨道车辆的轨轮对应的轮速检测。
为了便于安装，该光电脉冲发生器1可通过L形支架3设置转向架前方的一个支撑杆上，该L形支架3的一边内部设置有与支撑杆配合的通道，可以套装在转向架前方的一个支撑杆上，另一边朝轨轮方向延伸，在其端部设置光电脉冲发生器，以便对轨轮上的反光片进行识别检测。
如图4所示，该车速检测器可设置为多普勒雷达，可在多普勒雷达壳体的两边各设置一个连接板，在连接板上开设螺纹孔，方便通过螺栓将雷达固定设置在轨道车辆的底面，完成对轨道车辆的车速检测。
至于第一压力检测器设置在制动缸的气路外接接口上，第二压力检测器设置在二系悬挂系统中空气弹簧的受力端相对应的外接接口上，从而便于实施压力检测。
该触摸屏可以集成于轨道车辆的控制仪表盘上，用于显示黏着系数随着车速、滑移率的变化曲线，从而可以更加直观、全面地获取黏着系数的变化情况，帮忙轨交管理人员及时做出正确的预防措施，
最后，该处理器还通过无线通讯模块与监控中心相连，以便与上层控制中心同步轨道车辆的最新信息，更加全面地掌握轨道车辆的实时情况，及时做出正确的控制方案。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (5)
1.一种轨道车辆轮轨黏着系数的在线测试装置，其特征在于：包括车速检测器、轮速检测器、第一压力检测器和第二压力检测器，它们均与处理器相连，所述处理器还与触摸屏相连，
所述车速检测器用于检测运行中轨道车辆的车速，所述轮速检测器用于检测运行中轨道车辆的轮速，所述第一压力检测器用于检测运行中轨道车辆的制动缸所施加的压力，所述第二压力检测器用于检测运行中轨道车辆的二系悬挂系统中空气弹簧所受到的压力，所述触摸屏用于显示运行中轨道车辆的黏着系数随车速、滑移率的变化曲线图。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆轮轨黏着系数的在线测试装置，其特征在于：所述轮速检测器包括光电脉冲发生器以及多个反光片，所有的反光片均匀间隔地黏贴在与转向架相连的其中一个车轮的圆周上，所述光电脉冲发生器的检测端正对其中一个车轮上的反光片设置。
3.根据权利要求2所述的轨道车辆轮轨黏着系数的在线测试装置，其特征在于：所述光电脉冲发生器通过L形支架设置在转向架前方的支撑杆上，所述L形支架的一边设置有与支撑杆配合的通道，另一边朝所述其中一个车轮延伸，其端部设置有光电脉冲发生器。
4.根据权利要求1所述的轨道车辆轮轨黏着系数的在线测试装置，其特征在于：所述车速检测器设置为多普勒雷达，所述多普勒雷达设置在轨道车辆的底面，在其壳体的两侧各设置一个连接板，所述连接板用于连接轨道车辆的底面。
5.根据权利要求1所述的轨道车辆轮轨黏着系数的在线测试装置，其特征在于：所述处理器还通过无线通讯模块与监控中心相连。
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