[發明專利]基于鋼軌形變/應力參數的車輛脫軌預警方法

有效

• 申請號: 200710121155.0
• 申請日: 2007-08-30
• 公開（公告）號: CN101376394A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 呂志東;辛斌;袁軍國;李明華
• 申請（專利權）人: 北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司
• 主分類號: B61L23/00
• 分類號: B61L23/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳曦

技術領域

本發明涉及一種用于軌道交通系統的車輛脫軌預警方法，尤其涉及一種基于鋼軌的形變/應力參數實現的軌道交通車輛脫軌預警方法，屬于列車運行監測技術領域。

背景技術

在軌道交通系統中，脫軌系數和減載率是確保列車安全運行的重要參數。現有技術中，對脫軌系數和減載率的測量一般使用地面框架式測量床或車載測量系統。這些設備都存在一定的使用缺陷。例如地面框架式測量床結構比較復雜，而且需要改變道床與軌道的連接方式，安裝過程復雜、維護困難；而車載測量系統存在車地之間的通信是否暢通的問題，地面維護系統并不是在任何情況下都能方便地采集到所需的數據。

鑒于現有車輛脫軌預警技術所存在的不足，人們先后提出一些改進的列車脫軌預警方案。例如在公告號為CN2414962的中國實用新型專利中，公開了一種可及時、準確拾取車輛脫軌信號并將信號傳遞出去的軌道交通車輛脫軌自動報警系統傳感裝置。它有二個上部有卡口且通過長螺栓連接的外卡具和傳感器卡具，在傳感器卡具下部有一個插孔，在對應插孔兩側位置分別插裝有傳感器套管和壓切套管，且其間通過安裝在傳感器卡具底部的頂絲緊固，在傳感器套管內放置有傳感觸頭伸入壓切套管內的壓力萬向開關，在壓切套管上套裝支撐板，且二個支撐板上部通過絕緣連接桿連接。

另外，在公開號為CN2414962的中國發明專利申請中，也公開了一種軌道交通車輛脫軌檢測裝置。列車脫軌時，加速度使質量塊產生向下的作用力，當該作用力足以克服彈簧向上的作用力-即加速度超過設定的域值時，出現一系列動作，從而達到迅速使列車產生緊急制動的目的。

經過研究，本發明人認為鋼軌上的應力和形狀變化是和車輪運動位置對應的。因此通過測量鋼軌形變或應力參數的傳感器實時測量車輛運行中的不同位置的應力或形狀變化可以間接測量得到列車脫軌系數和減載率。這對于列車安全運行有很好的保障作用。

通過鋼軌應力和形狀變化測量車輛脫軌系數、減載率和車輪疤痕盡管在原理上可行，而且鋼軌的形變規律也非常清楚，但鋼軌形變測量一直僅用于鋼軌制造和維護，以及建立輪軌的受力模型，目前并沒有基于鋼軌應力和形狀變化來進行車輛脫軌系數和減載率測量的具體方法。

另外，由于對鋼軌之類的彈性體而言，其形變和內部的應力成正比，測量形變就相當于測量應力，為方便起見，在下文中統一采用測量形變參數的表述。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術方案所存在的不足，提供一種基于鋼軌形變或應力參數實現的軌道交通車輛脫軌預警方法。該脫軌預警方法可以實現對脫軌系數、減載率、車輪疤痕等多種關鍵行車安全參數的監測。

為實現上述的發明目的，本發明采用下述的技術方案：

一種基于鋼軌形變/應力參數的車輛脫軌預警方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)采集形變傳感器的測量數據；

(2)根據列車軸數信息和傳感器測量數據生成列車通過預警測試點的事件，啟動脫軌預警進程；

(3)通過鋼軌的形變/應力參數分別獲取脫軌系數、減載率數據和疤痕預警數據；

(4)根據脫軌系數、減載率數據和疤痕預警數據對列車的脫軌趨勢做出評價；

(5)根據評價結果決定是否進行脫軌預警操作。

其中，所述步驟(3)中，首先測量鋼軌的水平方向受力，然后用該水平方向受力除以車輪對鋼軌的垂直壓力以得到所述脫軌系數。

所述鋼軌的水平方向受力通過如下步驟獲得：首先，獲取傳感器的測量數據，利用拐點計算方法得到車輪峰值壓力的數據；將車輪峰值壓力數據減去測量基準數據就可以得到鋼軌形變數據；利用該鋼軌形變數據并查閱預先準備的形變與受力數據對照表中就可以獲得與測量數據對應的鋼軌受力數據。

在測量所述脫軌系數時，在一個預警測量點至少安裝五個傳感器，其中兩個傳感器作為測量鋼軌水平方向形變的傳感器，分別安裝在同一軌枕上兩根鋼軌的側邊；另外兩個傳感器作為測量鋼軌垂直方向形變的傳感器，分別安裝在相鄰軌枕中點處的兩根鋼軌的軌底；第五個傳感器作為計軸傳感器使用。

在測量所述減載率數據時，所采用的絕對壓力減載率測量方案包括如下步驟：首先獲得傳感器的測量數據，利用拐點計算方法得到車輪峰值壓力下的形變數據，該峰值形變數據減去測量基準數據得到鋼軌形變數據；利用該鋼軌形變數據并查閱形變與壓力數據對照表中就可以獲得與測量數據對應的壓力數據；將該壓力數據和預設的告警壓力數據表中得到的告警壓力數據進行比較，如果壓力數據大于告警壓力數據則產生告警信號。