用于軌道車(chē)輛的輪組的診斷監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)涉及測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】并可用于生產(chǎn)最新自動(dòng)化診斷系統(tǒng)，所述自動(dòng)診斷系統(tǒng)用于在軌道車(chē)輛的車(chē)輪對(duì)沿軌道運(yùn)動(dòng)期間實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)輪對(duì)。所要求保護(hù)的在于：一種用于軌道車(chē)輛的輪組的診斷監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光學(xué)單元和用于車(chē)輪對(duì)相對(duì)于導(dǎo)軌軌道位置的一個(gè)或更多個(gè)位置傳感器，光學(xué)單元用于測(cè)量置于導(dǎo)軌軌道外部和/或內(nèi)部上的車(chē)輪內(nèi)外表面的位置，其中所有光學(xué)單元和車(chē)輪對(duì)位置傳感器的輸出連接至計(jì)算裝置。新穎性在于：光學(xué)單元和車(chē)輪對(duì)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(guò)內(nèi)部信息總線連接至公共局域計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)的輸出經(jīng)由公共信息總線連接至軌道數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于軌道車(chē)輛的輪組的診斷監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】并可在生產(chǎn)現(xiàn)代診斷系統(tǒng)時(shí)使用，所述現(xiàn)代診斷系統(tǒng)用于在車(chē)輪對(duì)相對(duì)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)期間實(shí)時(shí)控制所述車(chē)輪對(duì)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今由于導(dǎo)軌運(yùn)輸速度的增加，在技術(shù)支持的情況下對(duì)軌道軌道車(chē)輛進(jìn)行客觀監(jiān)控的任務(wù)是重要的。需要持續(xù)監(jiān)控的鐵路車(chē)廂的軌道組件之一為車(chē)輪對(duì)。在軌道站處的定期輪組檢查需要大量時(shí)間，此舉顯著地增加行程時(shí)間。同時(shí)，在檢查中存在主觀性元素，因?yàn)闄z查的質(zhì)量取決于檢查者的技能、員工數(shù)量等。為了排除主觀性元素，需要無(wú)接觸式診斷檢查系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許在軌道火車(chē)運(yùn)動(dòng)期間實(shí)時(shí)測(cè)量輪組的主要參數(shù)。
[0003]用于測(cè)量軌道車(chē)輪滾動(dòng)參數(shù)的設(shè)備揭示于現(xiàn)有技術(shù)(RU 2153432 Cl)中，所述設(shè)備基于在通過(guò)滾動(dòng)表面的外邊緣以機(jī)動(dòng)速度在特種鋼板之上滾動(dòng)并同時(shí)通過(guò)具有平直光束的光源照射車(chē)輪滾動(dòng)表面的內(nèi)部時(shí)測(cè)量車(chē)輪輪廓的參數(shù)。與照射同步地，使用電視攝像機(jī)捕獲車(chē)輪的發(fā)光輪廓圖像，并進(jìn)一步在電腦上處理圖像之后使所測(cè)輪廓可視于監(jiān)控器上。
[0004]雖然現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備自動(dòng)化測(cè)量車(chē)輪滾動(dòng)參數(shù)的過(guò)程，但是所述設(shè)備有三個(gè)主要弊端。
[0005]第一，將車(chē)輪機(jī)械地保持于鋼板上的特殊設(shè)置僅用于測(cè)量涵蓋滾動(dòng)表面的外部。因此，在火車(chē)運(yùn)動(dòng)期間實(shí)時(shí)控制是不可能的。僅可在車(chē)廂的機(jī)動(dòng)速度下實(shí)施測(cè)量。
[0006]第二，與車(chē)廂檢察員進(jìn)行的傳統(tǒng)檢查相比，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備沒(méi)有讓檢查時(shí)間顯著地減少，因?yàn)檫€需要相同檢查員或另一特殊設(shè)備來(lái)監(jiān)控輪組軸箱的狀態(tài)。
[0007]用于監(jiān)控軌道車(chē)輛的輪組凸緣磨損的裝置揭示在現(xiàn)有技術(shù)中，所述裝置包括光學(xué)測(cè)量單元，所述光學(xué)測(cè)量單元包括引導(dǎo)光到車(chē)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(cè)器(SU 1211128 Cl)。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)裝置允許在軌道車(chē)輛運(yùn)動(dòng)期間實(shí)時(shí)檢查車(chē)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(jiān)控車(chē)輪凸緣的底切，并且因此與上述設(shè)備一樣需要額外裝備以提供對(duì)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(dòng)表面的直徑、車(chē)輪內(nèi)邊緣之間的距離以及軸箱的滑移。
[0010]第二，為了獲得適用于實(shí)際使用的可再現(xiàn)的可靠數(shù)值，有必要將光電探測(cè)器相對(duì)于車(chē)廂轉(zhuǎn)向架剛性地固定，因?yàn)樵趯?dǎo)軌振動(dòng)期間的測(cè)量值將顯著地不同于實(shí)際值。
[0011]與所要求保護(hù)的技術(shù)方案(原型)在技術(shù)上最接近的是用于診斷監(jiān)控軌道車(chē)輛輪組的系統(tǒng)(RU 28348 Ul)，所述系統(tǒng)包括用于測(cè)量位于導(dǎo)軌外部和/或內(nèi)部上的車(chē)輪的內(nèi)表面和外表面的位置的光學(xué)單元以及測(cè)量輪組相對(duì)于軌道軌道的位置的一個(gè)或更多個(gè)位置傳感器，所有光學(xué)單元和輪組位置傳感器的輸出連接至計(jì)算裝置。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)允許自動(dòng)監(jiān)控軌道車(chē)輛的輪組。然而，該系統(tǒng)具有嚴(yán)重的弊端。
[0013]問(wèn)題在于，它在軌道的實(shí)際操作中可能會(huì)不正確地操作。這是因?yàn)榇嬖趪?yán)重的工業(yè)干擾，導(dǎo)致確定車(chē)輪的內(nèi)外表面位置的光學(xué)單元和確定輪組相對(duì)于導(dǎo)軌的位置的位置傳感器的信號(hào)達(dá)不到計(jì)算裝置或者作為失真信號(hào)到達(dá)，所述計(jì)算裝置不能計(jì)算車(chē)輪的性能參數(shù)并確定進(jìn)一步使用輪組的適合性。如果即使關(guān)于一個(gè)車(chē)輪對(duì)的信息丟失，則需要在具有診斷儀器的最近軌道接合處進(jìn)一步檢查一些車(chē)廂或者整輛火車(chē)，因?yàn)樵诓糠謥G失即使一個(gè)車(chē)輪對(duì)的信息的情況下，也不會(huì)總是明確是什么信息、哪個(gè)車(chē)輪對(duì)的信息以及哪個(gè)車(chē)廂的/[目息丟失。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0014]本技術(shù)方案的目的是為消除以上弊端，即通過(guò)消除工業(yè)干擾對(duì)系統(tǒng)的影響來(lái)增加信息價(jià)值和診斷監(jiān)控的可靠性。
[0015]以上目標(biāo)在于一種用于軌道車(chē)輛的輪組的診斷監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括光學(xué)單元和用于輪組相對(duì)于導(dǎo)軌軌道的位置的一個(gè)或更多個(gè)位置傳感器，光學(xué)單元用于測(cè)量位于導(dǎo)軌軌道的外部和/或內(nèi)部上的車(chē)輪的內(nèi)表面和外表面的位置，其中光學(xué)單元和輪組位置傳感器的輸出連接至計(jì)算裝置，所述目標(biāo)通過(guò)以下方式得以達(dá)成:光學(xué)單元和輪組位置傳感器中的每一者被構(gòu)造成自主式微處理器模塊，所述自主式微處理器模塊通過(guò)內(nèi)部公共數(shù)據(jù)總線連接至局域計(jì)算裝置，所述自主式微處理器模塊的輸出經(jīng)由公共數(shù)據(jù)總線與軌道的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)耦接。
[0016]其中，光學(xué)區(qū)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(gòu)造允許在獲得信息時(shí)直接執(zhí)行所述信息的初步處理并以整個(gè)車(chē)箱的“數(shù)字肖像”的形式的編碼數(shù)字信息傳輸?shù)接?jì)算裝置。所述信息設(shè)有額外參數(shù)，該額外參數(shù)使得即使在傳輸中存在部分損耗的情況下也能修復(fù)最初的“數(shù)字肖像”。
[0017]為了加速數(shù)字信息從光學(xué)單元到局域計(jì)算裝置的處理和傳輸，每一自主式微處理器模塊被設(shè)計(jì)成功能完整模塊，所述功能完整模塊由包括激光器、光學(xué)接收器和控制單元的模塊的光學(xué)傳感器構(gòu)成，所述功能完整模塊的輸出連接至微處理器裝置。
[0018]因此，由于對(duì)數(shù)字形式的信息的處理和傳輸加速,能夠在被傳輸?shù)男畔⒉辉馐芘で那闆r下實(shí)時(shí)發(fā)送車(chē)廂的“信息模式”至軌道的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。由于所述被傳輸?shù)男畔?，可避免在檢測(cè)點(diǎn)中診斷檢查“適合的”車(chē)廂，從而僅僅將注意力集中在真正需要緊急維修的車(chē)廂上。
[0019]為了改善系統(tǒng)的抗振性，每一個(gè)光學(xué)單元安裝在自主式抗振平臺(tái)上或所有光學(xué)單元都安裝在公共的抗振平臺(tái)上。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是所披露系統(tǒng)的方框示意圖，其中所有光學(xué)單元安裝在公共的抗振平臺(tái)上，所述示意圖包括:具有軸箱2的輪組的車(chē)輪I ;導(dǎo)軌3 ;抗振平臺(tái)4，其中光學(xué)單元布置在微處理器模塊5a_5c的基部上,用于使用光束6a_6c測(cè)量車(chē)輪的內(nèi)表面和外表面的位置；磁踏板7 ;導(dǎo)軌偏向傳感器8 ;信號(hào)總線9a-9e ;內(nèi)部公共總線10 ;具有數(shù)據(jù)交換基部12和13的局域計(jì)算裝置11 ;軌道的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)總線14 ；
[0021]圖2是聯(lián)接至局域計(jì)算裝置的光學(xué)單元(自主式微處理器模塊)的方框示意圖，進(jìn)一步包括:自主式微處理器模塊15 ;模塊的光學(xué)傳感器16,包括激光器17、光學(xué)接收器18(所述光學(xué)接收器是基于帶有位于其焦點(diǎn)中的線性光接收器的光學(xué)透鏡制造)、模塊的光學(xué)傳感器控制單元19和數(shù)據(jù)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(chǔ)存器24 ；
[0022]圖3是解釋用于測(cè)量安裝在抗振平臺(tái)上的輪組的軸箱和車(chē)輪的外表面的位置的光學(xué)單元的操作，并圖示車(chē)輪在移動(dòng)時(shí)的工作表面的掃描軌跡25的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]所述系統(tǒng)如下操作。在導(dǎo)軌3上移動(dòng)的輪組的車(chē)輪I在磁踏板8上行進(jìn)，此舉觸發(fā)測(cè)量過(guò)程。外光學(xué)單元5a和5b以及內(nèi)單元5c被觸發(fā)。車(chē)輪I進(jìn)入單元5a(參見(jiàn)圖1和圖3)的視場(chǎng)，并且軸箱2的可能位移被檢查。測(cè)量到平行于車(chē)輪軸的每一軸箱的距離并獲知兩個(gè)單元5a之間的距離，能夠確定每一箱2的偏移量達(dá)零點(diǎn)幾毫米。使用外單元5b和內(nèi)單元5c確定車(chē)輪的操作表面25的參數(shù)。每一單元5a-5c為光學(xué)距離測(cè)量裝置(光學(xué)測(cè)距儀)，所述光學(xué)距離測(cè)量裝置測(cè)量焦斑在車(chē)輪I的表面上的當(dāng)前位置。由于輪組在導(dǎo)軌3上運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行對(duì)車(chē)輪I的操作表面的掃描過(guò)程。(參見(jiàn)圖3)。線25圖示出光學(xué)單元5b的焦斑在車(chē)輪I (包括其凸緣)的操作表面上的運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌偏向傳感器7允許加入校正系數(shù)，所述校正系數(shù)增加導(dǎo)軌3在豎直運(yùn)動(dòng)時(shí)的當(dāng)前坐標(biāo)測(cè)量的準(zhǔn)確性。所有光學(xué)單元(微處理器模塊5a-5c)以及磁踏板7(所述磁踏板從一開(kāi)始產(chǎn)生數(shù)字脈沖)和導(dǎo)軌偏向傳感器8(所述導(dǎo)軌偏向傳感器產(chǎn)生與導(dǎo)軌偏向成比例的數(shù)字碼)經(jīng)由總線9a_9e、內(nèi)部公共總線10以及總線11連接到局域計(jì)算裝置11。該裝置處理所接收的數(shù)據(jù)并且通過(guò)其對(duì)網(wǎng)絡(luò)總線13的訪問(wèn)而將車(chē)廂的“數(shù)字肖像”經(jīng)總線14以完成的文件的形式發(fā)送至軌道的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，所述完成的文件在任何技術(shù)診斷監(jiān)控系統(tǒng)和/或總信息鐵路中心處是可理解的。每一個(gè)這種文件包括所有的測(cè)量值，并且額外突出偏離正常值的那些值。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可立刻了解哪些輪組需要緊急修復(fù)以及哪些輪組還可以等待一些時(shí)間來(lái)修復(fù)。
[0024]因此，所要求保護(hù)的診斷系統(tǒng)允許實(shí)時(shí)監(jiān)控軌道車(chē)輛的車(chē)廂的輪組參數(shù)，并且確定需要緊急修復(fù)或延遲修復(fù)的輪組，并且隨后監(jiān)控所述輪組的記錄和檢查修復(fù)質(zhì)量。所有這些步驟可在訪問(wèn)軌道信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)執(zhí)行，例如處于軌道的信息中心中或在連接到網(wǎng)絡(luò)的任何其他點(diǎn)處。
[0025]工業(yè)應(yīng)用
[0026]所提出的診斷系統(tǒng)的樣本已在工業(yè)干擾的真實(shí)條件下測(cè)試，并且已證明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有效性。在一個(gè)月期間的系統(tǒng)操作中，與現(xiàn)有技術(shù)中的18%相比，失效沒(méi)有超過(guò)
1.3%。
[0027]光學(xué)微處理器模塊基于日本的Hamamatsu生產(chǎn)的位置接收器S3270組裝，并且具備在250mm范圍內(nèi)不超過(guò)0.2mm的誤差的坐標(biāo)測(cè)量。使用美國(guó)的XILINX公司的具有200MHz時(shí)鐘頻率的XC3S400PQ微處理器用作微處理器的基礎(chǔ)。
[0028]用俄羅斯的T-sector公司的PE-1踏板用作磁踏板。
[0029]用美國(guó)的Analog Device的AD22281傳感器用作設(shè)有美國(guó)的Analog Device的AD7983整流器的導(dǎo)軌偏向傳感器。
【權(quán)利要求】
1.一種用于軌道車(chē)輛的輪組的診斷監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光學(xué)單元以及用于輪組相對(duì)于軌道位置的一個(gè)或更多個(gè)位置傳感器，光學(xué)單元用于探測(cè)位于軌道的外部和/或內(nèi)部上的車(chē)輪的內(nèi)表面和外表面的位置，其中所有的光學(xué)單元以及輪組位置傳感器的輸出連接至計(jì)算裝置，其特征在于，光學(xué)單元和輪組位置傳感器中的每一者被構(gòu)造成自主式微處理器模塊，該自主式微處理器模塊通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線聯(lián)接至公共局域計(jì)算裝置，該公共局域計(jì)算裝置的輸出通過(guò)公共數(shù)據(jù)總線連接至鐵路的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)自主式微處理器模塊被構(gòu)造成功能完整模塊，該功能完整模塊包括光學(xué)傳感器模塊，該光學(xué)傳感器模塊包括激光器、光學(xué)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(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)光學(xué)單元安裝在自主式抗振平臺(tái)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所有的光學(xué)單元安裝在公共的自主式抗振平臺(tái)上。
【文檔編號(hào)】G01B11/14GK204110066SQ201190001186
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】S·V·普洛特尼科夫 申請(qǐng)人:轉(zhuǎn)化技術(shù)有限責(zé)任公司