平连接杆2c另一端与竖直连接杆2d—端连接，所述竖直连接杆2d另一端与弧形连接杆2e—端连接，所述弧形连接杆2e另一端与安装基面2a另一端连接，所述竖直连接杆2d与水平连接杆2c之间的夹角为直角，所述斜连接杆2b与水平连接杆2c之间的夹角为锐角，所述安装基面2a与水平连接杆2c互相平行，所述支承架2整体呈类似直角梯形的框架结构;所述弧形连接杆2e所对应的圆心和轮轴4的横截面圆心重合，所述弧形连接杆2e所对应的圆的半径为110-120_ ；
[0038]所述安装基面2a还开设有四个安装孔2f，可以通过铆钉或螺栓将安装基面2a固定于转向架的承载鞍I朝向车轮6的侧面，支承架2安装完成后，转向架的轮轴4位于支承架2的框架结构内部；
[0039]所述激光位移计与处理器系统3安装在所述斜连接杆2b与水平连接杆2c连接的锐角夹角处，且所述激光位移计与处理器系统3位于铁路钢轨5正上方，从而用于测量车轮6相对于铁路钢轨5的抬升量，并根据抬升量进行数据处理和判断；
[0040]所述激光位移计与处理器系统3的处理器采用单片机结构；
[0041]本实施例公开的上述脱轨检测装置的检测方法，如图5所示，包括以下步骤:
[0042]I)激光位移计与处理器系统(3)开机，通过激光位移计采集激光位移计本身距离钢轨(5)上表面的垂向距离数据，第m次采集的数据记为Hm;本实施例选择t>5s后，通过处理器计算数据的平均值作为本次测量的基准点，记为Ho;
[0043]2)Hj^Ho求差，即得到车轮(6)相对于钢轨(5)的抬升量为hm = Hm-Ho，用于执行判断；
[0044]3)如果第m次数值hm值大于所设定的安全值，本实施例设定安全值为12mm，处理器记录本次数据hm，标记为I次；
[0045]4)如果第m+1次数值hm+1大于第m次数值hm，处理器记录本次数据hm+1，标记为2次；
[0046]5)如果第m+2次数值hm+2大于第m+1次数值hm+1，标记为3次；
[0047]6)如果连续满足上述步骤3)、步骤4)和步骤5)，则处理器发送报警信号，直至^值小于所设定的安全值；
[0048]7)如果没有连续满足上述步骤3)、步骤4)和步骤5)，则继续采样判断，不报警。
[0049]结合车轮6爬轨脱轨过程，其脱轨检测具体描述如下:
[0050]一、正常状态[0051 ] 如图6所示，铁道车辆在轨道上正常运行时，车轮6以钢轨5中心线为中心做小幅蛇形运动，车轮6轮缘没有贴靠到钢轨5上，车轮6相对于钢轨5的抬升量hm为零；
[0052]二、轮缘贴靠状态
[0053]如图7所示，如果在某种特定条件下，车轮6给钢轨5的横向力很大，而车轮6给钢轨5的垂向力很小，以至车轮6在滚动过程中新的接触点逐渐移向轮缘顶部，车轮6逐渐升高，车轮6相对于钢轨5的抬升量hm?渐增大，当hm值大于安全值，处理器记录本次数据^，标记为I次；
[0054]三、持续爬轨状态
[0055]如图8所示，如果轮缘上接触点的位置到达轮缘圆弧面上的拐点，即轮缘根部与中部圆弧连接处轮缘倾角最大的一点时，就到达爬轨的临界点。如果在到达临界点以前横向力减小或垂向力增大，则轮对仍可能向下滑动，恢复到原来稳定位置。当接触点超过临界点以后，如果横向力、垂向力的变化不大，车轮6有可能逐渐爬上钢轨5而脱轨。
[0056]此过程中，车轮6相对于钢轨5的抬升量^值继续增大，hm+1大于hm，标记为2次，hm+2大于hm+1，标记为3次，然后发送报警信号；
[0057]四、脱轨状态
[0058]如图9所示，如果车轮6继续爬轨，就会爬上钢轨5直到轮缘顶部达到钢轨5顶面而脱轨。
【主权项】
1.一种基于承载鞍定位的脱轨检测装置，对称安装于转向架上的四个承载鞍(I)上朝向车轮(6)的侧面，其特征在于: 它包括四个支承架(2)和四个分别安装在所述支承架(2)上的激光位移计与处理器系统⑶； 所述支承架(2)经铸造模具一体成型，由安装基面(2a)、斜连接杆(2b)、水平连接杆(2c)、竖直连接杆(2d)和弧形连接杆(2e)组合而成；所述安装基面(2a) —端和斜连接杆(2b) 一端连接，所述斜连接杆(2b)另一端与水平连接杆(2c) 一端连接，所述水平连接杆(2c)另一端与竖直连接杆(2d) —端连接，所述竖直连接杆(2d)另一端与弧形连接杆(2e) —端连接，所述弧形连接杆(2e)另一端与安装基面(2a)另一端连接，所述竖直连接杆(2d)与水平连接杆(2c)之间的夹角为直角，所述斜连接杆(2b)与水平连接杆(2c)之间的夹角为锐角，所述安装基面(2a)与水平连接杆(2c)互相平行，所述支承架(2)整体呈类似直角梯形的框架结构； 所述安装基面(2a)还开设有安装孔(2f)，用于将安装基面(2a)固定于转向架的承载鞍(I)朝向车轮(6)的侧面，所述支承架(2)安装完成后，转向架的轮轴(4)位于支承架(2)的框架结构内部； 所述激光位移计与处理器系统(3)安装在所述斜连接杆(2b)与水平连接杆(2c)连接的锐角夹角处，且所述激光位移计与处理器系统(3)位于铁路钢轨(5)正上方，从而用于测量车轮(6)相对于铁路钢轨(5)的抬升量，并根据抬升量进行数据处理和判断。2.根据权利要求1所述基于承载鞍定位的脱轨检测装置，其特征在于:所述支承架(2)的安装基面(2a)通过铆钉或螺栓固定安装于所述承载鞍(I)上朝向车轮(6)的侧面。3.根据权利要求1所述基于承载鞍定位的脱轨检测装置，其特征在于:所述激光位移计与处理器系统(3)的处理器为单片机。4.根据权利要求1所述基于承载鞍定位的脱轨检测装置，其特征在于:所述安装基面(2a)开设安装孔(2f)的数量为四个。5.根据权利要求1所述基于承载鞍定位的脱轨检测装置，其特征在于:所述弧形连接杆(2e)所对应的圆心与轮轴(4)的横截面圆心重合，所述弧形连接杆(2e)所对应的圆的半径为110-120mmo
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于承载鞍定位的脱轨检测装置，所述脱轨检测装置安装于承载鞍上朝向车轮的侧面，包括四个支承架和四个分别安装在所述支承架上的激光位移计与处理器系统，本实用新型实现了铁道车辆脱轨前的预警功能，解决铁道车辆无法预测脱轨的问题，为确保铁路运输安全，减少货车脱轨事故提供了保障。
【IPC分类】G01B11/02, B61F9/00
【公开号】CN205344912
【申请号】CN201521131858
【发明人】神圣, 刘凤伟, 王宝磊, 姜瑞金, 徐勇, 陈祖顺, 张良威, 肖光毅, 罗辉, 刘爱文, 易军恩, 黎巧能, 江荷燕
【申请人】中车长江车辆有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月30日