[發明專利]采用激光對射探測器的地鐵輪徑實時檢測系統和方法

有效

• 申請號: 201611160014.5
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106672016B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 崔耕;黃璞;黃懿明;吳明光
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B61L1/18
• 分類號: B61L1/18;B61K9/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 張法高

1.一種采用激光對射探測器的地鐵輪徑實時檢測系統，其特征在于系統由地面裝置(300)和車載裝置(400)組成，地面裝置(300)包括第一擴展激光對射探測器(100)和第二擴展激光對射探測器(200)；在平直軌道線路上選取應答器1和應答器2、兩個應答器相距L，作為輪徑檢測的長度參照物；在應答器1和應答器2區間外側⊿L處的兩端，分別配置第一擴展激光對射探測器(100)、第二擴展激光對射探測器(200)，兩臺激光對射探測器的距離＝L+2⊿L，距離L+2⊿L作為輪徑檢測的基準長度；第一擴展激光對射探測器(100)的應答器11位于應答器2至應答器1延線的L+2⊿L處，第二擴展激光對射探測器(200)的應答器21位于應答器1至應答器2延線的L+2⊿L處；第一擴展激光對射探測器(100)的激光發射端和激光接收端垂直軌道線路安裝在軌道兩側，激光發射/接收端的安裝高度＝H，高度H＝車載裝置(400)的激光遮擋板安裝高度，第二擴展激光對射探測器(200)的激光發射端和激光接收端安裝方式與第一擴展激光對射探測器(100)相同。

2.根據權利要求1所述的采用激光對射探測器的地鐵輪徑實時檢測系統，其特征在于所述的第一擴展激光對射探測器(100)以DA208Y-1型激光對射探測器為核心，包括激光發射端(110)、激光接收端(120)、應答器1(130)、CC2500型2.4G的無線通信模塊(140)和采用MSP430F149芯片的主控模塊(150)；主控模塊(150)的MSP430F149腳32、33分別與無線通信模塊(140)端口2、1相連，主控模塊(150)的MSP430F149腳34、35分別與應答器1(130)端口2、1相連，主控模塊(150)的MSP430F149腳12、16分別與激光發射端(110)端口1、激光接收端(120)端口2相連；應答器1(130)只接收不發送射頻信號，即接收列車標配查詢器發射的射頻信號/讀取相鄰應答器響應的報文，作為第一擴展激光對射探測器(100)的啟動/故障診斷信號；激光發射端(110)發射的激光束被車載裝置(400)激光遮擋板阻斷，激光接收端(120)生成地鐵輪徑實時檢測中斷1，作為第一擴展激光對射探測器(100)的關閉信號和地鐵輪徑檢測的啟動信號；

第二擴展激光對射探測器(200)的結構與第一擴展激光對射探測器(100)相同，應答器2(230)只接收不發送射頻信號，即讀取相鄰應答器響應的報文/接收列車標配查詢器發射的射頻信號，作為第二擴展激光對射探測器的啟動/故障診斷信號；激光發射端(210)發射的激光束被車載裝置(400)激光遮擋板阻斷，激光接收端(220)生成地鐵輪徑實時檢測中斷2，作為第二擴展激光對射探測器(200)的關閉信號和地鐵輪徑檢測的結束信號。

3.根據權利要求1所述的采用激光對射探測器的地鐵輪徑實時檢測系統，其特征在于所述的車載裝置(400)包括CC2500型2.4G的車載無線通信模塊(410)、采用TDC_GP21芯片的時間測量模塊(420)、采用MSP430F149芯片的車載主控模塊(430)和激光遮擋板(440)；車載主控模塊(430)的MSP430F149腳32、33分別與車載無線通信模塊(410)端口2、1相連，車載主控模塊(430)的MSP430F149腳27、28、31、29、30分別與時間測量模塊(420)的TDC_GP21腳8、9、10、11、12相連，車載主控模塊(430)與DF16/1.200fadk型輪軸測速傳感器相連；激光遮擋板(440)安裝在列車頭部，安裝高度H＝激光發射/接收端的安裝高度。

4.一種使用如權利要求1所述系統的地鐵輪徑實時檢測方法，其特征在于地鐵輪徑實時檢測方法的流程包括地鐵輪徑的實時檢測流程和地鐵輪徑的故障診斷流程，地鐵輪徑的故障診斷流程由地鐵輪徑實時檢測系統的故障診斷流程和地鐵輪徑磨損率的故障診斷流程組成；

所述的地鐵輪徑的實時檢測流程如下：

①第一擴展激光對射探測器啟動：

應答器11接收/響應列車查詢器射頻信號；應答器1(130)接收應答器11響應報文；主控模塊(150)啟動第一擴展激光對射探測器(100)；激光發射端(110)發射激光束；激光接收端(120)接收激光束；

②輪徑檢測啟動：

激光遮擋板(440)阻斷激光束；激光接收端(120)生成檢測中斷1；主控模塊(150)經通信模塊(140)發射檢測啟動信號；主控模塊(430)經通信模塊(410)接收檢測啟動信號；時間測量模塊(420)記錄檢測啟動時間t_start；

③-1第一擴展激光對射探測器關閉：

主控模塊(150)發射檢測啟動信號后延時t_delay；主控模塊(150)關閉第一擴展激光對射探測器(100)；

③-2輪徑檢測：

車載主控模塊(430)讀取輪軸測速傳感器的計數脈沖；時間測量模塊(420)記錄所有測量得到的計數脈沖的時間t₁、t₂、……t_N；

④第二擴展激光對射探測器啟動：

應答器2(230)接收列車查詢器射頻信號；主控模塊(250)啟動第二擴展激光對射探測器(200)；激光發射端(210)發射激光束；激光接收端(220)接收激光束；

⑤輪徑檢測結束：

激光遮擋板(440)阻斷激光束；激光接收端(220)生成檢測中斷2；主控模塊(250)經通信模塊(240)發射檢測結束信號；主控模塊(430)經通信模塊(410)接收檢測結束信號；時間測量模塊(420)記錄檢測結束時間t_end；

⑥第二擴展激光對射探測器關閉：

主控模塊(250)發射檢測結束信號后延時t_delay；主控模塊(250)關閉第二擴展激光對射探測器(200)；

⑦輪徑計算：

計算啟動時非整數圈DS_decimal＝(t₁－t_start)/(t₂－t₁)；計算結束時非整數圈DE_decimal＝(t_end－t_N)/(t_N－t_N-1)；計算輪徑檢測圈數K＝N+DS_decimal+DE_decimal；計算輪徑Φ＝[L+2⊿L]÷K÷π；存儲輪徑Φ對應的列車里程D_mileage；

所述的地鐵輪徑實時檢測系統的故障診斷流程：

若應答器1(130)接收查詢器射頻信號但未讀取相鄰應答器11響應報文，則應答器11故障；若應答器1(130)未收查詢器射頻信號但查詢器讀取相鄰應答器11報文，則應答器1(130)故障；若應答器1(130)接收應答器11響應報文但無發射檢測啟動信號，則第一激光對射探測器故障；第二擴展激光對射探測器(200)的故障診斷與第一擴展激光對射探測器(100)相同；

所述的地鐵輪徑磨損率的故障診斷流程：

讀輪徑磨損參數D_parameter＝0.125mm/萬km；

讀存儲的前一次測量得到的輪徑值Φ₁、里程D_1mileage和后一次測量得到的輪徑值Φ₂、里程D_2mileage；

磨損率故障診斷：

計算⊿Φ＝[Φ₂－Φ₁]/[D_2mileage－D_1mileage]；若⊿Φ≥2D_parameter，則輪徑磨損故障。