用於軌道車輛的輪組的診斷監控系統的製作方法
2023-07-12 14:40:11 1
用於軌道車輛的輪組的診斷監控系統的製作方法
【專利摘要】本申請涉及測量【技術領域】並可用於生產最新自動化診斷系統，所述自動診斷系統用於在軌道車輛的車輪對沿軌道運動期間實時監控車輪對。所要求保護的在於：一種用於軌道車輛的輪組的診斷監控系統，該系統包括光學單元和用於車輪對相對於導軌軌道位置的一個或更多個位置傳感器，光學單元用於測量置於導軌軌道外部和/或內部上的車輪內外表面的位置，其中所有光學單元和車輪對位置傳感器的輸出連接至計算裝置。新穎性在於：光學單元和車輪對位置傳感器中的每一者為自主式微處理器模塊的形式，其通過內部信息總線連接至公共局域計算機，該計算機的輸出經由公共信息總線連接至軌道數據傳輸網絡。
【專利說明】用於軌道車輛的輪組的診斷監控系統
【技術領域】
[0001]本申請涉及測量【技術領域】並可在生產現代診斷系統時使用，所述現代診斷系統用於在車輪對相對導軌運動期間實時控制所述車輪對。
【背景技術】
[0002]現今由於導軌運輸速度的增加，在技術支持的情況下對軌道軌道車輛進行客觀監控的任務是重要的。需要持續監控的鐵路車廂的軌道組件之一為車輪對。在軌道站處的定期輪組檢查需要大量時間，此舉顯著地增加行程時間。同時，在檢查中存在主觀性元素，因為檢查的質量取決於檢查者的技能、員工數量等。為了排除主觀性元素，需要無接觸式診斷檢查系統，該系統允許在軌道火車運動期間實時測量輪組的主要參數。
[0003]用於測量軌道車輪滾動參數的設備揭示於現有技術(RU 2153432 Cl)中，所述設備基於在通過滾動表面的外邊緣以機動速度在特種鋼板之上滾動並同時通過具有平直光束的光源照射車輪滾動表面的內部時測量車輪輪廓的參數。與照射同步地，使用電視攝像機捕獲車輪的發光輪廓圖像，並進一步在電腦上處理圖像之後使所測輪廓可視於監控器上。
[0004]雖然現有技術設備自動化測量車輪滾動參數的過程，但是所述設備有三個主要弊端。
[0005]第一，將車輪機械地保持於鋼板上的特殊設置僅用於測量涵蓋滾動表面的外部。因此，在火車運動期間實時控制是不可能的。僅可在車廂的機動速度下實施測量。
[0006]第二，與車廂檢察員進行的傳統檢查相比，現有技術設備沒有讓檢查時間顯著地減少，因為還需要相同檢查員或另一特殊設備來監控輪組軸箱的狀態。
[0007]用於監控軌道車輛的輪組凸緣磨損的裝置揭示在現有技術中，所述裝置包括光學測量單元，所述光學測量單元包括引導光到車輪凸緣表面上的光源和從具有有限豎直底切的脊部表面接收反射照射的光電探測器(SU 1211128 Cl)。
[0008]現有技術裝置允許在軌道車輛運動期間實時檢查車輪凸緣。然而，它具有許多顯著弊端。
[0009]第一，它具有非常有限的功能性目的，即它僅僅監控車輪凸緣的底切，並且因此與上述設備一樣需要額外裝備以提供對輪組的完整診斷檢查，例如凸緣高度、輪輞的寬度和厚度、滾動表面的直徑、車輪內邊緣之間的距離以及軸箱的滑移。
[0010]第二，為了獲得適用於實際使用的可再現的可靠數值，有必要將光電探測器相對於車廂轉向架剛性地固定，因為在導軌振動期間的測量值將顯著地不同於實際值。
[0011]與所要求保護的技術方案(原型)在技術上最接近的是用於診斷監控軌道車輛輪組的系統(RU 28348 Ul)，所述系統包括用於測量位於導軌外部和/或內部上的車輪的內表面和外表面的位置的光學單元以及測量輪組相對於軌道軌道的位置的一個或更多個位置傳感器，所有光學單元和輪組位置傳感器的輸出連接至計算裝置。
[0012]現有技術系統允許自動監控軌道車輛的輪組。然而，該系統具有嚴重的弊端。
[0013]問題在於，它在軌道的實際操作中可能會不正確地操作。這是因為存在嚴重的工業幹擾，導致確定車輪的內外表面位置的光學單元和確定輪組相對於導軌的位置的位置傳感器的信號達不到計算裝置或者作為失真信號到達，所述計算裝置不能計算車輪的性能參數並確定進一步使用輪組的適合性。如果即使關於一個車輪對的信息丟失，則需要在具有診斷儀器的最近軌道接合處進一步檢查一些車廂或者整輛火車，因為在部分丟失即使一個車輪對的信息的情況下，也不會總是明確是什麼信息、哪個車輪對的信息以及哪個車廂的/[目息丟失。
實用新型內容
[0014]本技術方案的目的是為消除以上弊端，即通過消除工業幹擾對系統的影響來增加信息價值和診斷監控的可靠性。
[0015]以上目標在於一種用於軌道車輛的輪組的診斷監控系統，所述系統包括光學單元和用於輪組相對於導軌軌道的位置的一個或更多個位置傳感器，光學單元用於測量位於導軌軌道的外部和/或內部上的車輪的內表面和外表面的位置，其中光學單元和輪組位置傳感器的輸出連接至計算裝置，所述目標通過以下方式得以達成:光學單元和輪組位置傳感器中的每一者被構造成自主式微處理器模塊，所述自主式微處理器模塊通過內部公共數據總線連接至局域計算裝置，所述自主式微處理器模塊的輸出經由公共數據總線與軌道的數據網絡耦接。
[0016]其中，光學區塊和輪組位置傳感器中的每一者為自主式微處理器模塊的所述構造允許在獲得信息時直接執行所述信息的初步處理並以整個車箱的「數字肖像」的形式的編碼數字信息傳輸到計算裝置。所述信息設有額外參數，該額外參數使得即使在傳輸中存在部分損耗的情況下也能修復最初的「數字肖像」。
[0017]為了加速數字信息從光學單元到局域計算裝置的處理和傳輸，每一自主式微處理器模塊被設計成功能完整模塊，所述功能完整模塊由包括雷射器、光學接收器和控制單元的模塊的光學傳感器構成，所述功能完整模塊的輸出連接至微處理器裝置。
[0018]因此，由於對數字形式的信息的處理和傳輸加速,能夠在被傳輸的信息不遭受扭曲的情況下實時發送車廂的「信息模式」至軌道的數據網絡。由於所述被傳輸的信息，可避免在檢測點中診斷檢查「適合的」車廂，從而僅僅將注意力集中在真正需要緊急維修的車廂上。
[0019]為了改善系統的抗振性，每一個光學單元安裝在自主式抗振平臺上或所有光學單元都安裝在公共的抗振平臺上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是所披露系統的方框示意圖，其中所有光學單元安裝在公共的抗振平臺上，所述示意圖包括:具有軸箱2的輪組的車輪I ;導軌3 ;抗振平臺4，其中光學單元布置在微處理器模塊5a_5c的基部上,用於使用光束6a_6c測量車輪的內表面和外表面的位置；磁踏板7 ;導軌偏向傳感器8 ;信號總線9a-9e ;內部公共總線10 ;具有數據交換基部12和13的局域計算裝置11 ;軌道的數據傳輸網絡的數據總線14 ；
[0021]圖2是聯接至局域計算裝置的光學單元(自主式微處理器模塊)的方框示意圖，進一步包括:自主式微處理器模塊15 ;模塊的光學傳感器16,包括雷射器17、光學接收器18(所述光學接收器是基於帶有位於其焦點中的線性光接收器的光學透鏡製造)、模塊的光學傳感器控制單元19和數據總線20 ;微處理器單元21，所述微處理器單元包括微處理器22、輸入輸出裝置23和儲存器24 ；
[0022]圖3是解釋用於測量安裝在抗振平臺上的輪組的軸箱和車輪的外表面的位置的光學單元的操作，並圖示車輪在移動時的工作表面的掃描軌跡25的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]所述系統如下操作。在導軌3上移動的輪組的車輪I在磁踏板8上行進，此舉觸發測量過程。外光學單元5a和5b以及內單元5c被觸發。車輪I進入單元5a(參見圖1和圖3)的視場，並且軸箱2的可能位移被檢查。測量到平行於車輪軸的每一軸箱的距離並獲知兩個單元5a之間的距離，能夠確定每一箱2的偏移量達零點幾毫米。使用外單元5b和內單元5c確定車輪的操作表面25的參數。每一單元5a-5c為光學距離測量裝置(光學測距儀)，所述光學距離測量裝置測量焦斑在車輪I的表面上的當前位置。由於輪組在導軌3上運動，執行對車輪I的操作表面的掃描過程。(參見圖3)。線25圖示出光學單元5b的焦斑在車輪I (包括其凸緣)的操作表面上的運動。導軌偏向傳感器7允許加入校正係數，所述校正係數增加導軌3在豎直運動時的當前坐標測量的準確性。所有光學單元(微處理器模塊5a-5c)以及磁踏板7(所述磁踏板從一開始產生數字脈衝)和導軌偏向傳感器8(所述導軌偏向傳感器產生與導軌偏向成比例的數字碼)經由總線9a_9e、內部公共總線10以及總線11連接到局域計算裝置11。該裝置處理所接收的數據並且通過其對網絡總線13的訪問而將車廂的「數字肖像」經總線14以完成的文件的形式發送至軌道的數據網絡，所述完成的文件在任何技術診斷監控系統和/或總信息鐵路中心處是可理解的。每一個這種文件包括所有的測量值，並且額外突出偏離正常值的那些值。因此，本領域技術人員可立刻了解哪些輪組需要緊急修復以及哪些輪組還可以等待一些時間來修復。
[0024]因此，所要求保護的診斷系統允許實時監控軌道車輛的車廂的輪組參數，並且確定需要緊急修復或延遲修復的輪組，並且隨後監控所述輪組的記錄和檢查修復質量。所有這些步驟可在訪問軌道信息網絡時執行，例如處於軌道的信息中心中或在連接到網絡的任何其他點處。
[0025]工業應用
[0026]所提出的診斷系統的樣本已在工業幹擾的真實條件下測試，並且已證明與現有技術相比的有效性。在一個月期間的系統操作中，與現有技術中的18%相比，失效沒有超過
1.3%。
[0027]光學微處理器模塊基於日本的Hamamatsu生產的位置接收器S3270組裝，並且具備在250mm範圍內不超過0.2mm的誤差的坐標測量。使用美國的XILINX公司的具有200MHz時鐘頻率的XC3S400PQ微處理器用作微處理器的基礎。
[0028]用俄羅斯的T-sector公司的PE-1踏板用作磁踏板。
[0029]用美國的Analog Device的AD22281傳感器用作設有美國的Analog Device的AD7983整流器的導軌偏向傳感器。
【權利要求】
1.一種用於軌道車輛的輪組的診斷監控系統，該系統包括光學單元以及用於輪組相對於軌道位置的一個或更多個位置傳感器，光學單元用於探測位於軌道的外部和/或內部上的車輪的內表面和外表面的位置，其中所有的光學單元以及輪組位置傳感器的輸出連接至計算裝置，其特徵在於，光學單元和輪組位置傳感器中的每一者被構造成自主式微處理器模塊，該自主式微處理器模塊通過內部數據總線聯接至公共局域計算裝置，該公共局域計算裝置的輸出通過公共數據總線連接至鐵路的數據網絡。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，每一個自主式微處理器模塊被構造成功能完整模塊，該功能完整模塊包括光學傳感器模塊，該光學傳感器模塊包括雷射器、光學接收器和控制單元，該功能完整模塊的輸出連接至微處理器裝置。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，每一個光學單元安裝在自主式抗振平臺上。
4.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所有的光學單元安裝在公共的自主式抗振平臺上。
【文檔編號】G01B11/14GK204110066SQ201190001186
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2011年12月19日 優先權日:2011年12月19日
【發明者】S·V·普洛特尼科夫 申請人:轉化技術有限責任公司