光控鋼軌塗油器的製作方法
2023-12-09 00:35:06 2
專利名稱：光控鋼軌塗油器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鐵道線路自控鋼軌塗油器，特別涉及一種在鐵路隧洞內，以列車前照明燈光為啟動信號，用於鋼軌塗油的自控裝置。
在鐵道線路的彎道處，外側鋼軌磨損較大。特別是隧洞內的鐵道線路，由於地域窄小，彎道半徑也小，鋼軌磨損更為嚴重。減小磨損的方法是在彎道外側鋼軌上塗抹潤滑油。由於隧洞內運營時間不允許人員進入，宜使用自動塗油裝置。實現自動塗油的方法多採用油泵供油系統，即在線路彎道的起點處，用油泵將儲油箱內的潤滑油通過導油管、調節閥、和安放在鋼軌內側的出油夾板，將潤滑油附著在鋼軌內沿，由向前滾動的列車車輪將油帶到鋼軌上。目前有利用列車通過時軌枕下沉產生的機械能，用柱塞泵使供油系統工作的機械裝置；也有用電子控制電路獲得列車到達信號，啟動電機用齒輪泵供油的機電裝置。由於隧洞內多為整體道床，機電裝置更實用。
機電裝置實現自動塗油，需由控制電路準確的獲取列車到達信號，並能控制電機的啟動與關停。專利號ZL92211452.8名稱為「感應式自動鋼軌塗油器」就是採用發射40KHz超聲波，接收經車體反射的信號(改進型發射接收電磁波)，確認列車到達。但在隧洞內由於電力機車產生的電磁幹擾，電路很難接收到反射信號，致使設備不啟動或產生誤動作。因此準確的獲得列車到達信號，是要解決的主要技術問題。
本實用新型的目的是提供一種適合隧洞內現場工作條件，用於鋼軌塗油的自控裝置。它能準確的獲得列車到達信號，有效的控制供油系統工作。
本實用新型的目的是這樣實現的光控鋼軌塗油器由控制電路、執行電機、及油泵供油系統構成。控制電路是由光電轉換器、單穩電路[Ⅰ]和單穩電路[Ⅱ]、執行電路組成，其中光電元件PD1、PD2組成光電轉換器，分別連接比較器IC1:A、IC1:B的同相輸入端，比較器IC1:A、IC1:B的輸出經及反相器IC2:A、IC2:B整形後，分別觸發單穩電路[Ⅰ]和單穩電路[Ⅱ]，單穩電路[Ⅰ]中D觸發器IC3:A輸出端Q1與單穩電路[Ⅱ]中D觸發IC3:B的D2端相連。單穩電路[Ⅰ]中IC3:A的D1端與反相器IC2:B的輸出相連。積分電路R4C4的時間常數τ4應小於R2C2的時間常數τ2。將兩組光電轉換器的光敏元件PD1、PD2相距一米安放在鐵道路旁。用光敏元件構成兩組光電轉換器，用以將列車通過時前照明燈光的光照變化轉換成電信號，用數字邏輯器件構成單穩電路[Ⅰ]和單穩電路[Ⅱ]，按設定的時間程序準確的區分列車到達或無效光電幹擾。由於車前燈安裝在車頭前的面板上，前面板後是車前燈無法照到的較暗區域，且亮暗分界明顯，並隨列車行駛向前移動。因此隧洞內任何一點都有光照由亮變暗的光信號。用光電轉換器將光信號的亮與暗轉換成電位的高與低，即邏輯上的「1」與「0」。兩組光電轉換器相距一米安放在鐵道路旁，列車通過時可獲得向前移動的光信號，即車速使兩組光電轉換器的邏輯反轉形成了特定的時間差，單穩電路[Ⅰ]和單穩電路[Ⅱ]依據特定的時間差判定列車的準確到達，發出工作指令，其它信號視為無效幹擾。
用繼電器構成執行電路，控制油泵電機的開啟與關停。在接到工作指令後啟動電機，使油泵系統供油。在列車將要全部通過時關停電機，完成一次工作程序。
本實用新型由於採用光敏元件接受列車自身的前照明燈光信號，因此能準確的判定列車到達；由於採用了數字邏輯電路構成的單穩電路[Ⅰ]和單穩電路[Ⅱ]，因此具備了很好的抗幹擾能力，也提高了可靠性；同時由於邏輯電路構成的單穩電路[Ⅰ]和單穩電路[Ⅱ]判別的是列車行使中光信號特有的邏輯關係，因此很容易區分有效信號與無效幹擾，消除了設備的誤動作。下面用附圖結合實施例詳細闡明本實用新型的工作過程。
圖示說明
圖1是本實用新型的電路原理圖圖2是本實用新型的結構示意圖
圖1中Vcc為直流電源正極PD1、PD2為光敏元件R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12為電阻C1、C2、C3、C4、C5、C6為電容W1、W2為電位器N1、N2、N3、N4:為二極體IC1:A、IC1:B為比較器IC2:A、IC2:B、IC2:CIC2:D為施密特反相器IC3:A、IC3:B為D觸發器BG為三極體 LED為雙色發光管 J為繼電器在
圖1中，由光敏元件PD1、電容C1、電阻R1、比較器IC1:A；和光敏元件PD2、電容C3、電阻R3、比較器IC1:B；及電位器W1、電阻R5組成兩組光電轉換器和電壓比較器，(兩組光電元件參數應儘量相同)。光敏元件PD1、PD2加防塵罩相距一米安裝在塗油器主體兩側(見圖2中9、10)，用屏蔽線與控制電路相連。設定順列車行進方向先通的光敏元件為PD1。由電位器W1與電阻R5分壓確定比較器的參考電位UF，使比較器IC1:A、IC1:B在列車通過時，按前車燈的光信號，輸出帶有時間差Δt電信號(Δt=1米/車速)。亮光時輸出高電位，暗光時輸出低電位。調節電位器W1以適用不同的工作現場，一般情況下UF=(1/5～1/3)Vcc為宜。電信號經施密特反相器IC2:A、IC2:B的整形，輸出觸發信號CP1和CP2。由D觸發器IC3:A(D觸發器選用CD4013)及電阻R6、電容C5組成單穩態電路[Ⅰ]，穩態時Q1端輸出低電位，暫態時Q1端輸出高電位。引施密特反相器IC2:B輸出端與觸發器IC3:A的D1端相連，在反相器IC2:B輸出低電位時(光敏元件PD2受亮光照射)，觸發信號CP1可使單穩態電路[Ⅰ]進入暫態，暫態時間t1由電阻R6電容C5確定。由D觸發器IC3:B和反相器IC2:C及電容C6、二極體N1、電阻R7、電阻R8、電位器W1組成單穩態電路[Ⅱ]，穩態時Q2端輸出高電位，暫態時Q2端輸出低電位。引觸發器IC3:A的輸出端Q1與觸發器IC3:B的D2端相連，在單穩態電路[Ⅰ]暫態輸出時，觸發器IC3:B的D2端獲高電位，此時觸發信號CP2可使單穩態電路[Ⅱ]進入暫態，暫態時Q2端輸出低電位。反相器IC2:C及周圍元件組成雙時間常數網絡，引反相器IC2:C輸出端與觸發器IC3:B的復位端RD2相連，在反相器IC2:C輸出高電位時，單穩態電路[Ⅱ]結束暫態。用電阻R8、電位器W1、電容C6確定單穩態電路[Ⅱ]的暫態時間t2，而用電容C6、電阻R7確定IC2:C輸出高電位保持時間，即復位延時t3。
將塗油器安放在鐵路彎道起點處的路旁，當列車將要到來時，由於車前燈照射範圍寬，光敏元件PD1、PD2同時受到亮光照射，兩比較器IC1:A、IC1:B同輸出高電位，兩反相器IC2:A、IC2:B同輸出低電位，觸發器IC3:A的D1端獲低電位；此時列車通過光敏元件PD1，PD1獲光信號，反相器IC2:A產生的觸發信號CP1為有效觸發。因此光照範圍小，無法使反相器IC2:B輸出低電位的光信號電路將視為無效信號，也將只有光敏元件PD1接收到的光信號視為無效信號。設置積分電路R2C2、R4C4主要起延時作用，應有τ4(R4C4)＜τ2(R2C2)，則在無移動光信號時(即同亮同熄)，反相器IC2:B先於反相器IC2:A輸出觸發信號，觸發器IC3:A的D1端無法保持低電位，此時觸發信號CP1為無效觸發，因此電路將無移動光信號視為無效信號；也將反方向(逆行)來車產生的光信號視為無效信號。在觸發信號CP1有效觸發時，單穩電路[Ⅰ]進入暫態，Q1輸出高電位給觸發器IC3:B的D2端，同時經電阻R6向電容C5充電，經t1時間後，當Vc5高於觸發器IC3:A置位端S1的上閾值電壓時，單穩電路[Ⅰ]暫態結束，Q1端輸出低電位。由於列車前行經Δt時間後光敏元件PD2才獲光信號，產生觸發信號CP2，因此只有當Δtmin＜t1時，(Δtmin=1米/最小車速)CP2為有效觸發，電路確認列車到達。所以t1限定了自控裝置適用列車行駛的最低時速。(最低時速設定在20公裡/小時為宜)電路將大於t1後產生的光信號視為無效信號，也將只有光敏元件PD2接收到的光信號視為無效信號。在確認列車到達後單穩電路[Ⅱ]的Q2輸出低電位，反相器IC2:D輸出高電位，即控制電路發出工作指令，三極體BG導通，繼電器J吸合，接通電機電路，電機運轉，油泵系統供油。同時電容C6通過電位器W2、電阻R8、二極體N1放電，經過t2時間後，VC6低於反相器IC2:C下閾值電壓時，反相器IC2:C輸出高電位給觸發器IC3:B復位端RD2，單穩電路[Ⅱ]暫態結束，Q2輸出高電位，反相器IC2:D輸出低電位，即發出停止工作指令。繼電器J釋放，關停電機。因此t2為油泵系統供油時間，可根據車長、車速調節電位器W2確定。最佳值應定在車尾前20米左右電機停止工作，避免油料浪費和造成道床汙染。在觸發器IC3:B的輸出端Q2輸出高電位時，通過電阻R7向電容C6充電，在VC6未達到反相器IC2:C的上閾值電壓時，觸發器IC3:B的復位端RD2保持在高電位，稱此段時間為復位延時t3。在t3時間內任何信號均為無效信號，避免列車尾部燈光造成電機誤啟動。t3可設定為全車以最低時速通過用時的1～2倍，且4倍的t3應小於列車間隔時間。引觸發器IC3:B的輸出端Q2給觸發器IC3:A的復位端RD1，在單穩態電路[Ⅱ]暫態時可使觸發器IC3:A的Q1輸出高電位，IC3:B的D2端獲高電位。此時任何信號均無法改變單穩電路[Ⅱ]的邏輯狀態，避免幹擾使電機停止工作。
引觸發器IC3:B的輸出端Q2通過限流電阻R10給雙色發光管LED的(G)端，在單穩電路[Ⅱ]穩態時(電機未工作)雙色發光管LED發光為綠色。引觸發器IC3:B的輸出端Q2通過二極體N2；並引反相器IC2:C的輸出通過二極體N3，共同經過限流電阻R9給LED的(R)端，在單穩電路[Ⅱ]暫態時(即工作時間t2內)雙色發光管LED發光為紅色，在復位延時t3內雙色發光管LED發光為黃色。經t3時間後復位延時結束，雙色發光管LED發光為綠色，完成一次工作程序。單穩電路[Ⅰ]和[Ⅱ]均恢復到穩態，等待下次列車到來。
圖1中控制電路可直接使用12V直流電源，因是常用電路，故在圖中略去。
圖2中1為儲油箱2為進油口3為油泵4為調節閥5為出油口(接導油管)6為變速裝置7為控制電機，以上均是現有技術，型號、規格可根據實際需要選取。
8為控制電路的安裝位置，9、10為光敏元件安裝位置。
本實用新型可廣泛的在地下或地面隧洞中的軌道上使用。
權利要求1.一種光控鋼軌塗油器，特別是在鐵路隧洞、隧道內給鋼軌塗油的自控裝置，該裝置由控制電路、執行電機、及油泵供油系統構成，其特徵在於控制電路是由光電轉換器、單穩電路[Ⅰ]和單穩電路[Ⅱ]、執行電路組成，其中光電元件PD1、PD2組成光電轉換器，分別連接比較器IC1:A、IC1:B的同相輸入端，比較器IC1:A、IC1:B的輸出經及反相器IC2:A、IC2:B整形後，分別觸發單穩電路[Ⅰ]和單穩電路[Ⅱ]，單穩電路[Ⅰ]中D觸發器IC3:A輸出端Q1與單穩電路[Ⅱ]中D觸發器IC3:B的D2端相連。
2.根據權利要求1所述的塗油器，其特徵在於單穩電路[Ⅰ]中IC3:A的D1端與反相器IC2:B的輸出相連。
3.根據權利要求1所述的塗油器，其特徵在於積分電路R4C4的時間常數τ4小於R2C2的時間常數τ2。
4.根據權利要求1所述的塗油器，其特徵在於兩組光電轉換器的光敏元件PD1、PD2相距一米安放在鐵道路旁。
專利摘要本實用新型涉及一種光控鋼軌塗油器,特別涉及一種在鐵路隧洞內,以列車前照明燈光為啟動信號,用於鐵道彎道處,減少鋼軌磨損的鋼軌自動塗油自控裝置。控制電路是由光電轉換器、單穩電路[Ⅰ]和單穩電路[Ⅱ]、執行電路組成。控制電路控制光控鋼軌塗油器在線路彎道的起點處,用油泵將儲油箱內的潤滑油通過導油管、調節閥和安放在鋼軌內側的出油夾板,將潤滑油附著在鋼軌內沿。光控鋼軌塗油器可廣泛的在地下或地面隧洞中的軌道上使用。
文檔編號B61K3/00GK2461820SQ0025767
公開日2001年11月28日 申請日期2000年11月2日 優先權日2000年11月2日
發明者劉森 申請人:北京市地下鐵道總公司工務段