一种轨道车辆防脱控制装置及防脱控制方法与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种轨道车辆防脱控制装置及防脱控制方法。

背景技术：

轨道车辆防脱控制关系到车辆安全行驶，导轨电车作为一种新型城轨电车逐渐被推广应用，其采用单轨钢轮导向模式，与传统列车导向模式及导向装置结构均不同，导致防脱控制策略与传统传统防脱控制也不同，因此设计一种安全可靠的防脱控制策略至关重要。

现有技术cn105480250b公开了一种基于承载鞍定位检测的防脱轨转向架及脱轨检测方法，防脱轨转向架包括轴箱定位装置、侧架组成、摇枕组成、基础制动装置和轮轴组成，承载鞍安装于侧架组成与轴箱定位装置之间，它还包括安装于四个承载鞍内侧面的脱轨检测装置；该专利主要是利用激光位移计来实现脱轨预警，但激光位移计的对工作环境的要求较高，环境的改变会影响其检测精度，会大大提高脱轨的误报率。

综上，现需要设计一种轨道车辆防脱控制装置及防脱控制方法来解决现有技术中无法进行脱轨预警或预警误报率高的问题。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中问题，本发明提供了一种轨道车辆防脱控制装置及防脱控制方法，在保证列车安全运行的同时，防脱装置检测精度高，提供实时显示及预报警功能，控制策略安全可靠。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轨道车辆防脱控制装置，包括：

防脱装置，其座跨在轨道上；

排障器，其固定在所述防脱装置的下端，其位于所述轨道与轨面的间隙内；

其中，所述排障器内设有第一超声测距传感器和第二超声测距传感器；所述第一超声测距传感器用于测量所述排障器内侧面的距离a；所述第二超声测距传感器用于测量所述排障器与所述轨面的底部之间的距离b；

还包括plc控制模块，其与所述第一超声测距传感器和第二超声测距传感器电连接，用于接收所述第一超声测距传感器和第二超声测距传感器的测量数据。

在本发明的一些实施例中，所述第一超声测量传感器与所述轨面平行设置，所述第二超声测量传感器与所述轨面垂直设置。

在本发明的一些实施例中，所述轨面为轴对称的凹槽，所述轨道包括轨道头、轨道柱和轨道座，其中所述轨道座内置于所述凹槽的底部；所述轨道头与所述轨道柱形成t字型结构。

在本发明的一些实施例中，所述防脱装置设有接地块，该接地块与所述轨道头接触；所述接地块上固定有立柱，该立柱外套接有压紧弹簧，用于紧固所述接地块。

在本发明的一些实施例中，所述排障器内设空腔，所述轨道头位于该空腔内，所述排障器的下部设有限位部，用于对所述轨道头进行限位，防止脱轨。

上述轨道车辆防脱控制装置的防脱控制方法包括以下步骤：

s1、在所述plc控制模块内设置距离a和距离b的阈值；

s2、所述第一超声测距传感器和所述第二超声测距传感器实时测量距离a和距离b；

s3、所述plc控制模块将步骤s2中的距离a和距离b与步骤s1中所述的阈值进行比较，根据比较结果输出控制命令。

在本发明的一些实施例中，所述步骤s1中的阈值包括预警阈值和故障阈值。

在本发明的一些实施例中，所述距离a的预警阈值为30mm，所述距离a的故障阈值为50mm；所述距离b的预警阈值为55mm，所述距离b的故障阈值为70mm。

在本发明的一些实施例中，所述步骤s3中的控制命令包括预警命令和制动命令。

在本发明的一些实施例中，所述步骤s3中输出预警命令包括以下情况：所述距离a达到预警阈值且距离b未达到故障阈值或所述距离b达到预警阈值且距离a未达到故障阈值；所述步骤s3中输出制动命令包括以下情况：所述距离a达到故障阈值且所述距离b达到故障阈值。

在本发明的一些实施例中，所述步骤s3中还包括所述plc控制模块实时向输出屏输出实时测量值与阈值的比较结果：

当距离30≤a＜55mm时，输出屏显示脱轨故障1预警；当距离a≥50mm时，输出屏显示脱轨故障1；当距离a＜30mm时，输出屏显示脱轨故障1恢复；

当距离55≤b＜70mm时，输出屏显示脱轨故障2预警；当距离b≥70mm时，输出脱轨故障2，当距离b＜55mm，输出屏显示脱轨故障1恢复。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本发明通过设置第一超声测距传感器和第二超声测距传感器分别测量排障器与轨面之间的水平和垂直方向的距离，根据两个距离参数进行轨道防脱的预警命令或故障命令，实现了实时监测轨道车辆运行状态，大大减少了故障报警的误报率；提高车辆安全性，使得防脱控制更加安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种轨道车辆防脱控制装置的结构主视剖面示意图。

图2为一种轨道车辆防脱控制装置的结构左视图。

附图标记：1-轨面；2-轨道；21-轨道头；22-轨道柱；23-轨道座；3-防脱装置；4-压紧弹簧；5-接地块；6-排障器；61-限位部；62-弯折结构；7-第一超声测距传感器；8-第二超声测距传感器；9-立柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1

一种轨道车辆防脱控制装置，包括：如图1所示，防脱装置3座跨在轨道2上；排障器6固定在防脱装置3的下端，其位于轨道2与轨面1的间隙内；

其中，排障器6内设有第一超声测距传感器7和第二超声测距传感器8；第一超声测距传感器7用于测量排障器6内侧面的距离a；第二超声测距传感器8用于测量排障器6与轨面1的底部之间的距离b；

还包括plc控制模块，其与第一超声测距传感器7和第二超声测距传感器8电连接，用于接收第一超声测距传感器7和第二超声测距传感器8的测量数据。

在图1中，轨面1为轴对称的凹槽，凹槽的两侧是具有坡度的侧面；轨道2包括轨道头21、轨道柱22和轨道座23，其中轨道座23内置于凹槽的底部内；轨道头21与轨道柱22形成t字型结构。防脱装置3的中部设有立柱9，立柱9的底端固定连接有接地块5，该接地块5与轨道头21接触，立柱9的外侧套接有压紧弹簧4，该压紧弹簧4的下端与接地块5的上端抵接，压紧弹簧4的上端与防脱装置3的空腔抵接，用于压紧接地块5，防止其在轨道车辆快速行驶过程中接地块5脱离轨道头21，造成漏电等隐患。

对于排障器6，如图2所示，该排障器6在沿轨道2方向上的两侧均设有限位部61，该限位部61具有弯折结构62，该弯折结构62位于轨道柱22的两侧，由于排障器6内设空腔，轨道头21位于该空腔内，弯折结构62位于轨道头21的下方，用于与轨道头21配合进行限位，所以在轨道车辆行驶的过程中，若出现脱轨迹象时，该弯折结构62上移后会被轨道头21挡住，进行初步的脱轨限制。另一方面该排障器6的侧面也是具有坡度的，该坡度与轨面1侧壁的坡度一致，用于提高排障效果。

对于第一超声测量传感器7和第二超声测量传感器8，其中第一超声测量传感器7内置在排障器6中，具体是在排障器6内设置与第一超声测量传感器7形状一致的安装位；第一超声测量传感器7与轨面1平行设置，用于测量排障器6内侧面的距离a，在正常行驶过程中，该距离a是排障器6的两内侧壁之间有轨道2阻隔，所以此时的距离a为排障器6的内侧壁与轨道头21之间的距离；检测距离小于10mm，发生脱轨故障时，检测距离为防脱装置两侧面距离约为50mm。在一些实施例中，第二超声测量传感器8设置在排障器6的另一侧内，同样地，在排障器6内设置与第二超声测量传感器8形状一致的安装位，与轨面1垂直设置；用于测量排障器6与轨面1的底部之间的距离b；当轨道车辆正常运行时，检测距离约为40mm，发生脱轨故障时，检测距离大于70mm；

上述轨道车辆防脱控制装置的防脱控制方法包括以下步骤：

s1、在plc控制模块内设置距离a和距离b的阈值；

该阈值包括距离a的预警阈值和故障阈值，以及距离b的预警阈值和故障阈值；具体地，距离a的预警阈值为30mm，距离a的故障阈值为50mm；距离b的预警阈值为55mm，距离b的故障阈值为70mm；

s2、第一超声测距传感器7和第二超声测距传感器8实时测量距离a和距离b；

s3、plc控制模块将步骤s2中的距离a和距离b与步骤s1中的阈值进行比较，根据比较结果输出控制命令；控制命令包括预警命令和制动命令；

在以下情况下，plc控制模块输出预警命令：

情况一：距离a达到预警阈值且距离b未达到故障阈值，即距离a≥30mm且b＜70mm；

情况二：距离b达到预警阈值且距离a未达到故障阈值，即距离b≥55mm且a＜50mm。

在以下情况下，plc控制模块输出制动命令：

距离a达到故障阈值且距离b达到故障阈值，即距离a≥50mm且b≥70mm。

plc控制模块实时向输出屏输出实时测量值与阈值的比较结果：

当距离30≤a＜55mm时，输出屏显示脱轨故障1预警；当距离a≥50mm时，输出屏显示脱轨故障1；当距离a＜30mm时，输出屏显示脱轨故障1恢复；

当距离55≤b＜70mm时，输出屏显示脱轨故障2预警；当距离b≥70mm时，输出脱轨故障2，当距离b＜55mm，输出屏显示脱轨故障1恢复。

该输出屏是位于总控室的显示屏幕，用于显示plc控制模块发出的第一超声测量传感器7和第二超声测量传感器8采集的实时的距离a和实时的距离b，工作人员可以实时观察防脱装置3与轨道2之间的距离变化，能够对防脱情形进行预判，通过降低车速等方式进行干预，防止脱轨发生。关于输出屏的设置位置以及与plc控制模块的连接方式属于现有技术，此处不再进行赘述。

在实际应用过程中，由于防脱装置3工作环境恶劣，且车辆在运行过程中，防脱装置3与轨道2距离动态变化比较大，为提高检测准确性，仅在脱轨故障1与脱轨故障2同时发生时，plc控制模块判定轨道车辆脱轨，输出继电器的电动作，控制轨道车辆紧急制动环路断开，车辆进行紧急制动，快速停车。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

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