[發明專利]重力感應式計軸設備及用其檢測軌道區段狀態的方法

無效

• 申請號: 200910300903.0
• 申請日: 2009-03-17
• 公開（公告）號: CN101712329A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 何曲波;徐海賢;金和清;陳明軍;孫寶華;武夫;牛建玲
• 申請（專利權）人: 南寧鐵路局;南寧鐵路局科學技術研究所
• 主分類號: B61L1/16
• 分類號: B61L1/16
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標事務所(普通合伙) 45113
• 代理人: 周小芹

1.一種重力感應式計軸設備，包括位于線路上的車軸檢測器、位于室內的計軸信息處理系統、輸入輸出子系統以及電源，其特征在于：所述的車軸檢測器主要由安裝在線路鋼軌腰部上的傳感器單元、安裝在設備箱內的車輪電子檢測器組成，其中，每個傳感器單元是由3～7個重力感應式傳感器組成的重力感應式傳感器單元，車輪電子檢測器主要由計軸CPU單元、信號處理單元、傳感器電源單元和狀態檢測單元組成，傳感器電源單元的輸出端與傳感器單元的輸入端連接，傳感器單元的輸出端與信號處理單元的輸入端連接，信號處理單元的輸出端和狀態檢測單元的輸出端分別與計軸CPU單元的輸入端連接；所述的計軸信息處理系統主要由CPU單元、通信單元和I/O單元組成，計軸信息處理系統的CPU單元帶有網絡接口并通過該網絡接口相互連接，通信單元帶有CAN數據接口并與車輪電子檢測器的計軸CPU單元相互連接、帶有數據串口與外部的數據設備相連，該通信單元和I/O單元分別與計軸信息處理系統的CPU單元連接；所述的輸入輸出子系統包括動態驅動組合單元、繼電器和按鈕，繼電器的輸入端通過動態驅動組合單元與計軸信息處理系統的I/O單元的輸出端連接，繼電器和按鈕的輸出端與計軸信息處理系統的I/O單元的輸入端連接。

2.?根據權利要求1所述的重力感應式計軸設備，其特征在于：所述的重力感應式計軸設備還包括分別位于室內和線路上的計軸信息處理系統與車軸檢測器數據通迅子系統，該計軸信息處理系統與車軸檢測器數據通迅子系統包括有通道防雷單元和傳輸線，所述的通道防雷單元通過傳輸線分別與計軸信息處理系統的通信單元、車軸檢測器的計軸CPU單元進行連接；所述的傳輸線采用普通信號電纜線，采用CAN總線通信方式，并多個設備共用一組芯線。

3.?根據權利要求1或2所述的重力感應式計軸設備，其特征在于：所述的重力感應式計軸設備為站內重力感應式計軸設備，所述車軸檢測器的傳感器單元只安裝在線路單邊的鋼軌腰部上，每個計軸點設置一個傳感器單元，每個傳感器單元均由3個重力感應式傳感器組成，位于室內的計軸信息處理系統、輸入輸出子系統的數量均為一套。

4.?根據權利要求1或2所述的重力感應式計軸設備，其特征在于：所述的重力感應式計軸設備為站間重力感應式計軸設備，該重力感應式計軸設備還包括有站間通信傳輸子系統，該站間通信傳輸子系統主要由遠程通信單元、通信防雷單元和站間通信傳輸線構成，遠程通信單元通過站間通信傳輸線和通信防雷單元連接；所述的計軸信息處理系統的CPU單元還帶有外部數據串口并通過該外部數據串口與遠程通信單元相連；所述的傳感器單元在每個計軸點均設置有兩個，該兩個傳感器單元分別安裝在線路兩邊的鋼軌腰部上，并共同連接一個車輪電子檢測器，每個傳感器單元均由3個重力感應式傳感器組成，每個車站室內的計軸信息處理系統、輸入輸出子系統以及站間通信傳輸子系統的數量均為一套。

5.?一種用站內重力感應式計軸設備檢測站內軌道區段狀態的方法，其特征在于：該方法是在線路各計軸點的鋼軌上安裝由3～7個重力感應式傳感器組成的傳感器單元感知鋼軌本身在車輪重力載荷作用下發生的彈性應力變化，并產生與該彈性應力變化相對應的車輪信號，該車輪信號被傳輸到車輪電子檢測器的信號處理單元進行處理后，轉換為脈沖波形，脈沖波形再傳輸到計軸CPU單元；車輪電子檢測器的計軸CPU單元對脈沖波形進行采集計數，并進行數據信息對比和計算出列車運行信息，然后將該列車運行信息發送到計軸信息處理系統的通信單元；計軸信息處理系統接收到車輪電子檢測器的計軸CPU單元發送來的列車運行信息，并將列車運行信息進行判別和比較處理，從而進行判別軌道區段狀態；

所述的重力感應式傳感器的輸入參數為：P≥(600～1000)kg，V＝(0～300)km/h，

上式中，P為車輪重力載荷，V為列車速度；??

所述的用站內重力感應式計軸設備檢測站內軌道區段狀態的方法是采用站內重力感應式計軸設備對站內區段的空閑、占用狀態進行檢測，其步驟如下：

????A、安裝傳感器：首先在站內區段兩端計軸點的兩根枕木間的一邊鋼軌腰部上各安裝一個傳感器單元，每個傳感器單元均由3個重力感應式傳感器組成；

????B、連接線路：連接好站內重力感應式計軸設備的車軸檢測器以及計軸信息處理系統、輸入輸出子系統、計軸信息處理系統與車軸檢測器數據通迅子系統之間的線路；

????C、檢測及判別：傳感器單元將檢測到的車輪信號傳輸到車輪電子檢測器，車輪電子檢測器再將該車輪信號進行處理、采集計數后計算出列車運行信息，計軸信息處理系統最后將列車運行信息進行判別和比較處理，從而進行判別軌道區段狀態；其檢測及判別的步驟如下：

????Sa1、監督區段狀態；

Sa2、判斷是否有列車運行信息：判斷是否有列車運行信息，如果否，則返回步驟Sa1，站內重力感應式計軸設備仍繼續監督區段狀態；如果是，則繼續；

Sa3、檢測列車運行信息：列車經過站內區段的計軸點，位于各計軸點的3個重力感應式傳感器分別感知所經過列車的車輪重力載荷而各自產生車輪信號值，并將其傳輸到車輪電子檢測器，車輪電子檢測器的信號處理單元接收到傳感器單元傳輸來的車輪信號后，將各個車輪信號值依次經減法疊加處理信號后轉換為兩個脈沖波形，該兩個脈沖波形即表示為一個車輪輪軸；車輪電子檢測器的計軸CPU單元分別對該脈沖波形進行采集計數，并進行數據信息對比而得出列車運行信息：根據兩個脈沖出現的先后，鑒別列車運行的方向，根據脈沖的寬度計算出列車運行速度；根據脈沖幅值計算出列車的重量；然后將該列車運行信息發送到計軸信息處理系統；?

????Sa4、計算區段內軸數并進行對比處理，同時顯示區段狀態：計軸信息處理系統通過通信單元接收到車輪電子檢測器傳送來的列車運行信息后計算區段內的軸數，并進行對比處理，同時顯示通過列車的軸數和方向，表示該區段占用；

????Sa5、判別區段內軸數是否等于0：計軸信息處理系統通過通信單元接收到位于兩端計軸點的車輪電子檢測器傳送來的列車運行信息數據后進行判別和比較處理：進入區段一端計軸點的軸數是否等于離開區段另一端計軸點的軸數，即是判別區段內的軸數是否等于0，如果是，驅動繼電器吸起；如果否，驅動繼電器落下；

?????Sa6、檢測繼電器狀態；

?????Sa7、判別繼電器輸出與檢測結果是否一致：判別繼電器輸出與檢測結果是否一致，如果是，則區段仍為占用，返回步驟Sa1，站內重力感應式計軸設備繼續監督區段狀態；如果否，則繼續；

?????Sa8、故障報警并切斷輸出，使繼電器落下，此時，區段由占用轉變為空閑；

?Sa9、返回步驟Sa1或者結束。

6.?一種用站間重力感應式計軸設備檢測站間軌道區段狀態的方法，其特征在于：該方法是在線路各計軸點的鋼軌上安裝由3～7個重力感應式傳感器組成的傳感器單元感知鋼軌本身在車輪重力載荷作用下發生的彈性應力變化，并產生與該彈性應力變化相對應的車輪信號，該車輪信號被傳輸到車輪電子檢測器的信號處理單元進行處理后，轉換為脈沖波形，脈沖波形再傳輸到計軸CPU單元；車輪電子檢測器的計軸CPU單元對脈沖波形進行采集計數，并進行數據信息對比和計算出列車運行信息，然后將該列車運行信息發送到計軸信息處理系統的通信單元；計軸信息處理系統接收到車輪電子檢測器的計軸CPU單元發送來的列車運行信息，并將列車運行信息進行判別和比較處理，從而進行判別軌道區段狀態；

所述的重力感應式傳感器的輸入參數為：P≥(600～1000)kg，V＝(0～300)km/h，

上式中，P為車輪重力載荷，V為列車速度；??

所述的用站間重力感應式計軸設備檢測站間軌道區段狀態的方法是采用站間重力感應式計軸設備對站間區段的空閑、占用狀態進行檢測，其具體步驟如下：

A、安裝傳感器單元：在站間區段各計軸點的兩根枕木間的兩邊鋼軌腰部上各安裝一個傳感器單元，每個計軸點的兩個傳感器單元共同連接一個車輪電子檢測器，每個傳感器單元由3個重力感應式傳感器組成；

B、連接線路：連接好站間重力感應式計軸設備的車軸檢測器以及計軸信息處理系統、輸入輸出子系統、計軸信息處理系統與車軸檢測器數據通迅子系統以及站間通信傳輸子系統之間的線路；

?????C、檢測及判別：傳感器單元將檢測到的車輪信號傳輸到車輪電子檢測器，車輪電子檢測器再將該車輪信號進行處理、采集計數后計算出列車運行信息，計軸信息處理系統最后將列車運行信息進行判別和比較處理，從而進行判別軌道區段狀態；其檢測及判別的步驟如下：

????Sb1、監督區段狀態；

Sb2、判斷是否有列車運行信息：判斷是否有列車運行信息，如果否，則返回步驟Sb1，站間重力感應式計軸設備仍繼續監督區段狀態；如果是，則繼續步驟Sb3；同時也判斷是否有鄰站計軸信息處理系統發送來的數據信息，如果否，則返回步驟Sb1，站間重力感應式計軸設備仍繼續監督區段狀態；如果是，則直接跳至步驟Sb4；

Sb3、檢測列車運行信息并向鄰站計軸信息處理系統發送數據信息：列車經過站間區段的計軸點，位于計軸點兩邊鋼軌腰部上的傳感器單元分別感知所經過列車的車輪重力載荷而各自產生車輪信號，并將該車輪信號傳輸到車輪電子檢測器；車輪電子檢測器的信號處理單元接收到傳感器單元傳輸來的車輪信號后，將各個車輪信號值依次經減法疊加處理信號后轉換為兩個脈沖波形，該兩個脈沖波形即表示為一個車輪輪軸；車輪電子檢測器的計軸CPU單元分別對該脈沖波形進行采集計數，并進行數據信息對比而得出列車運行信息：根據兩個脈沖出現的先后，鑒別列車運行的方向，根據脈沖的寬度計算出列車運行速度；根據脈沖幅值計算出列車的重量；然后將該列車運行信息發送到計軸信息處理系統；計軸信息處理系統通過通信單元接收到車輪電子檢測器傳送來的列車運行信息后顯示通過列車的軸數和方向，表示該區段占用，并實時向鄰站的計軸信息處理系統發送列車運行信息和占用信息；

Sb4、計算區段內軸數并進行對比處理，同時顯示區段狀態：計軸信息處理系統接收到鄰站發送來的列車運行信息和占用信息后后即表示該區段占用，并將收到的軸數經核對無誤后記存下來進行計算和對比處理；

????Sb5、判別區段內軸數是否等于0：計軸信息處理系統通過通信單元接收到站間各計軸點的車輪電子檢測器傳送來的列車運行信息數據后進行判別和比較處理：經過本站計軸點的軸數是否等于經過鄰站計軸點的軸數，即是判別區段內的軸數是否等于0，如果是，驅動繼電器吸起；如果否，驅動繼電器落下；

????Sb6、檢測繼電器狀態；

Sb7、判別繼電器輸出與檢測結果是否一致，如果是，則區段仍為占用，返回步驟Sb1，站內重力感應式計軸設備繼續監督區段狀態；如果否，則繼續；

Sb8、故障報警并切斷輸出，使繼電器落下，此時，表明列車完整通過區段，相鄰兩站均表示空閑；

????Sb9、返回步驟Sb1或者結束。