CN216034411U - 轨道车辆的计轴控制系统、轨道车辆、及轨道交通系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种轨道车辆的计轴控制系统、轨道车辆、及轨道交通系统，计轴控制系统用于控制计轴与固定安装在轨道梁上的计轴传感器之间的距离，计轴控制系统包括：用作计轴的感应板，安装在轨道车辆的转向架上，且能够沿车辆宽度方向可移动；驱动件，与感应板相连接，用于驱动感应板移动；检测元件，用于获取感应板和计轴传感器之间的位置信息；以及车辆控制器，分别与检测元件和驱动件相连接，其中，响应于检测元件获取的位置信息，车辆控制器控制驱动件运动，以调整感应板与计轴传感器在车辆宽度方向上的距离在预定范围内。通过控制感应板在X向上的位置，使感应板和计轴传感器的距离保持在合理的范围内，感应板的位置可满足车辆摆动的要求。

Description

轨道车辆的计轴控制系统、轨道车辆、及轨道交通系统

技术领域

本公开涉及轨道交通技术领域，具体地，涉及一种轨道车辆的计轴控制系统、轨道车辆、及轨道交通系统。

背景技术

计轴传感器，固定安装在轨道梁的指定位置，用于对列车驶入和驶出轨道区段的轮轴数进行统计，进而分析该轨道区段是否空闲、或被占用，其原理为通过钢轮驶过计轴传感器切割磁感线的磁感应强度变化来计算轮轴数。针对胶轮有轨电车，橡胶车轮无法通过切割磁感线的方式实现计轴功能，统一采用感应板作为计轴模拟车轮。但是，由于采用橡胶车轮，且线路转弯半径小，车轮在车辆宽度方向上的摆动量较大，导致感应板到计轴传感器的距离无法满足车辆摆动的要求，具体地，当感应板到计轴传感器的距离较小时会碰撞感应板，当感应板到计轴传感器的距离较大时，会造成计轴传感器无法识别，造成丢轴现象，影响检测结果的准确性。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种轨道车辆的计轴控制系统、轨道车辆、及轨道交通系统，以解决当车辆摆动量较大时，会存在碰撞到感应板或计轴传感器无法识别等问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种轨道车辆的计轴控制系统，用于控制计轴与固定安装在轨道梁上的计轴传感器之间的距离，所述计轴控制系统包括：用作计轴的感应板，安装在轨道车辆的转向架上，且能够沿车辆宽度方向可移动；驱动件，与所述感应板相连接，用于驱动所述感应板移动；检测元件，用于获取所述感应板和所述计轴传感器之间的位置信息；以及车辆控制器，分别与所述检测元件和所述驱动件相连接，其中，响应于所述检测元件获取的位置信息，所述车辆控制器控制所述驱动件运动，以调整所述感应板与所述计轴传感器在车辆宽度方向上的距离在预定范围内。

可选地，所述计轴传感器为沿所述轨道梁的长度方向间隔布置的多个，位于驶入点的第一计轴传感器和位于驶出点的第二计轴传感器之间形成轨道区段，所述检测元件用于实时获取该轨道区段内不同时刻所述感应板的位置信息。

可选地，所述检测元件为车辆IMU，用于获取多个轨道区段内轨道车辆的加速度和角速度信息。

可选地，所述车辆控制器为与车辆IMU通信连接的车辆MCU，用于根据获取的信息计算所述感应板在车辆宽度方向上的位移量，并控制所述驱动件向相反的方向运动相同的位移量。

可选地，所述轨道梁相对两个内侧壁上分别设置有所述计轴传感器，所述驱动件通过驱动连接杆带动所述感应板运动，所述连接杆的两端分别设置有所述感应板。

可选地，所述连接杆上形成有齿条段，所述驱动件为伺服电机，所述伺服电机的输出端连接有与所述齿条段相啮合的齿轮。

可选地，所述计轴控制系统还包括电机控制器，所述电机控制器与所述车辆控制器相连接。

可选地，所述检测元件、所述车辆控制器以及所述电机控制器均设置在车载机柜内。

根据本公开的第二个方面，还提供一种轨道车辆，包括上述的轨道车辆的计轴控制系统。

根据本公开的第三个方面，还提供一种轨道交通系统，包括轨道梁、轨道车辆、以及上述的轨道车辆的计轴控制系统。

通过上述技术方案，本公开提供的计轴控制系统通过控制感应板在X向上的位置，可以向靠近或远离计轴传感器的方向运动一定的距离，使感应板和计轴传感器之间的距离保持在合理的范围内，在车辆摆动的过程中，不会触碰到感应板，也不会因距离过远无法识别计轴传感器，感应板的位置可自动满足车辆摆动的要求，保证计轴结果和对轨道区段状态判断的准确性，提高轨道区段的利用率。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是现有技术中轨道车辆计轴方式的结构示意图；

图2是本公开一示例性实施方式提供的计轴控制系统中各部件的安装示意图；

图3和图4是本公开一示例性实施方式提供的计轴控制系统中驱动件驱动感应板移动的结构示意图；

图5是本公开一示例性实施方式提供的计轴控制系统的计轴原理图；

图6是本公开一示例性实施方式提供的计轴控制系统的连接框图。

附图标记说明

11-感应板，12-驱动件，13-检测元件，14-车辆控制器，15-连接杆，16-齿轮，17-电机控制器，2-轨道梁，21-计轴传感器，211-第一计轴传感器，212-第二计轴传感器，3-转向架，41-走行轮，42-导向轮，43-车载机柜。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相应部件轮廓的内和外，“轨道梁的长度方向”是指图5中Y轴所示的方向，“车辆宽度方向”是指图5中X轴所示的方向。另外，使用的术语“第一”、“第二”等词的使用目的在于区分不同的部件，并不具有顺序性和重要性。此外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。

如图1所示，火车和地铁均采用钢轮，计轴传感器21固定安装在轨道梁2的指定位置，计轴传感器21的磁头发射磁场，当钢轮驶过时切割磁感线，接收端接收到的磁感应强度会变小，通过检测磁感应强度的变化计算通过轨道区段的车轴数，进而判断轨道区段内是否处于空闲或占用状态，提高轨道区段的利用率。但是，针对胶轮有轨电机，由于橡胶车轮无法切割磁感线，设置感应板用作计轴模拟车轮，但由于在车辆宽度方向上的摆动量较大，导致感应板与计轴传感器之间的距离无法满足车辆摆动的要求。

针对上述问题，如图2至图6所示，本公开提供一种轨道车辆的计轴控制系统，用于控制计轴与固定安装在轨道梁2上的计轴传感器21之间的距离，该计轴控制系统包括：用作计轴的感应板11、驱动件12、检测元件13、以及车辆控制器14，其中，感应板11安装在轨道车辆的转向架3上，且能够沿车辆宽度方向可移动；驱动件12与感应板11相连接，用于驱动感应板11移动；检测元件13用于获取感应板11和计轴传感器21之间的位置信息；车辆控制器14分别与检测元件13和驱动件12相连接，在本公开提供的计轴控制系统中，响应于检测元件13获取的位置信息，车辆控制器14控制驱动件12运动，以调整感应板11与计轴传感器21在车辆宽度方向上的距离在预定范围内。这里，需要说明的是，检测元件13可以为能够直接检测感应板11相对于计轴传感器21偏离距离的位移传感器，还可以为将在下文中介绍的其他形式，均属于本公开的保护范围。

通过上述技术方案，本公开提供的计轴控制系统通过控制感应板11在X向上的位置，可以向靠近或远离计轴传感器21的方向运动一定的距离，使感应板11和计轴传感器21之间的距离保持在合理的范围内，在车辆摆动的过程中，不会触碰到感应板11，也不会因距离过远无法识别计轴传感器21，感应板11的位置可自动满足车辆摆动的要求，保证计轴结果和对轨道区段状态判断的准确性，提高轨道区段的利用率。

计轴传感器21可以为沿轨道梁2的长度方向间隔布置的多个，位于驶入点的第一计轴传感器211和位于驶出点的第二计轴传感器212之间形成轨道区段，检测元件13用于实时获取多个轨道区段内不同时刻感应板11的位置信息。轨道梁2沿Y向具有多个轨道区段，如图5所示，当轨道车辆在经过第一计轴传感器211时，感应板11和第一计轴传感器211之间的距离在预定范围内，无需调整感应板11的位置；在轨道车辆经过一定的时间T到达第二计轴传感器212的过程中，检测元件13能够实时获取不同时刻感应板11的位置信息，并在X向上的偏离距离超出或小于预定范围时，及时发送信号给车辆控制器14，通过驱动件12及时对感应板11的位置进行调整。

在本公开的一示例性实施方式中，检测元件13可以为车辆IMU(InertialMeasurement Unit，惯性测量单元)，用于获取多个轨道区段内轨道车辆的加速度和角速度信息。车辆控制器14可以为与车辆IMU通过485串口线通信连接的车辆MCU(MicroController Unit，微处理器)，用于根据获取的信息计算感应板11在车辆宽度方向上的位移量，并控制驱动件向相反的方向运动相同的位移量。具体地，如图5所示，假设当轨道车辆在经过第一计轴传感器211时，感应板11和第一计轴传感器211之间的距离为正常值；当轨道车辆经过一定的时间T到达第二计轴传感器212时，感应板11相对于第二计轴传感器212在X向上偏离距离

其中，将通过轨道区段的时间T划分为n段，ax_n为车辆IMU获取的X方向上每个时间点对应的加速度。由车辆MCU计算偏移距离Sx并将信息处理转换后发送给驱动件12，驱动件12将驱动感应板11向靠近第二计轴传感器212的方向移动Sx，从而保证计轴传感器212能够正常被识别。当然，在轨道车辆行驶的过程中也可以向靠近第二计轴传感器212的方向偏离距离Sx，此时驱动件12可带动感应板11向远离第二计轴传感器212的方向移动Sx，均属于本公开的保护范围。这里测量的角速度可以配合加速度信息，使车辆MCU更加准确的计算出车辆的姿态和位置。另外，车辆IMU包括三个单轴的加速度传感器和三个单独的陀螺仪，加速度传感器用于获取轨道车辆在三维坐标体系中的加速度信号，陀螺仪用于获取轨道车辆在三维坐标体系中的角速度信号，实时获取相关数据，以准确计算感应板11的位置信息。

驱动件12驱动感应板11移动的方式可以有多种。在本公开中，如图2所示，轨道梁2具有两个与走行轮41相接触的轨道，导向轮42与两个轨道的内侧壁相接触，如图3和图4所示，轨道梁2相对的两个轨道的内侧壁上分别设置有计轴传感器21，驱动件12通过驱动连接杆15带动感应板11运动，连接杆15的两端分别设置有感应板11。连接杆15上形成有齿条段，驱动件12可以为伺服电机，伺服电机的输出端连接有与齿条段相啮合的齿轮16。伺服电机驱动齿轮16转动，可转化为连接杆15沿X向的水平运动，进而同时带动连接杆15两端的感应板11运动。在其他实施方式中，驱动件12还可以为与感应板11直接相连的直线模组、直线电机等，本公开对此不做任何限制。

如图2所示，本公开提供的轨道车辆的计轴控制系统还包括电机控制器17，电机控制器17、检测元件13分别通过硬线电缆与车辆控制器14相连接。检测元件13、车辆控制器14以及电机控制器17均设置在车载机柜43内，可作为一整个模块进行安装并与驱动件12相连接，实现该计轴控制系统的模块化设计。

根据本公开的第二个方面，还提供一种轨道车辆，包括上文介绍的轨道车辆的计轴控制系统，该轨道车辆具有上述计轴控制系统的所有有益效果，此处不做过多赘述。

根据本公开的第三个方面，还提供一种轨道交通系统，包括轨道梁2、轨道车辆、以及上文介绍的轨道车辆的计轴控制系统，该轨道交通系统具有上述计轴控制系统的所有有益效果，此处不做过多赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种轨道车辆的计轴控制系统，用于控制计轴与固定安装在轨道梁(2)上的计轴传感器(21)之间的距离，其特征在于，所述计轴控制系统包括：

用作计轴的感应板(11)，安装在轨道车辆的转向架(3)上，且能够沿车辆宽度方向可移动；

驱动件(12)，与所述感应板(11)相连接，用于驱动所述感应板(11)移动；

检测元件(13)，用于获取所述感应板(11)和所述计轴传感器(21)之间的位置信息；以及

车辆控制器(14)，分别与所述检测元件(13)和所述驱动件(12)相连接，

其中，响应于所述检测元件(13)获取的位置信息，所述车辆控制器(14)控制所述驱动件(12)运动，以调整所述感应板(11)与所述计轴传感器(21)在车辆宽度方向上的距离在预定范围内。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆的计轴控制系统，其特征在于，所述计轴传感器(21)为沿所述轨道梁(2)的长度方向间隔布置的多个，位于驶入点的第一计轴传感器(211)和位于驶出点的第二计轴传感器(212)之间形成轨道区段，所述检测元件(13)用于实时获取多个轨道区段内不同时刻所述感应板(11)的位置信息。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆的计轴控制系统，其特征在于，所述检测元件(13)为车辆IMU，用于获取多个轨道区段内轨道车辆的加速度和角速度信息。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆的计轴控制系统，其特征在于，所述车辆控制器(14)为与车辆IMU通信连接的车辆MCU，用于根据获取的信息计算所述感应板(11)在车辆宽度方向上的位移量，并控制所述驱动件向相反的方向运动相同的位移量。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆的计轴控制系统，其特征在于，所述轨道梁(2)相对两个内侧壁上分别设置有所述计轴传感器(21)，所述驱动件(12)通过驱动连接杆(15)带动所述感应板(11)运动，所述连接杆(15)的两端分别设置有所述感应板(11)。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆的计轴控制系统，其特征在于，所述连接杆(15)上形成有齿条段，所述驱动件(12)为伺服电机，所述伺服电机的输出端连接有与所述齿条段相啮合的齿轮(16)。

7.根据权利要求6所述的轨道车辆的计轴控制系统，其特征在于，所述计轴控制系统还包括电机控制器(17)，所述电机控制器(17)与所述车辆控制器(14)相连接。

8.根据权利要求6所述的轨道车辆的计轴控制系统，其特征在于，所述检测元件(13)、所述车辆控制器(14)以及所述电机控制器(17)均设置在车载机柜(43)内。

9.一种轨道车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的轨道车辆的计轴控制系统。

10.一种轨道交通系统，其特征在于，包括轨道梁(2)、轨道车辆、以及根据权利要求1-8中任一项所述的轨道车辆的计轴控制系统。

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