内开设有周向均匀排列于磁感应通道3111外围的若干装配槽 3113。其中，每条装配槽3113的延伸方向与磁感应通道3111的轴向平行。装配槽3113在本具 体实施例中与磁感应通道3111通过盘体3101的内壁面分隔。可以理解地，在其它一些实施 例中，装配槽3113亦可直接设置于盘体3101内壁面上并与磁感应通道3111连通。
[0028] 凸台3102由盘体3101的末端沿轴向继续延伸形成，并在安装时与压盖15的内孔 150定位配合。其中，磁感应通道3111贯穿于盘体3101与凸台3102。延伸边3104设置于凸台 3102的外壁面上并通过若干固定件18(例如，螺钉)将测速磁盘310固定于压盖15上。
[0029] 若干磁性件3106依次对应插入盘体3101的若干装配槽3113内，且在磁感应通道 3111内沿径向形成周期性变化的连续均匀磁场。具体地，若干磁性件3106为插入对应装配 槽3113内由钕铁硼永磁材料制成的若干磁条(牌号为N50SH，耐高温可达150°C)，且每根磁 条的充磁方向与其嵌入对应装配槽3113内的方向相互垂直。
[0030] 霍尔感应探头3121伸入磁感应通道3111内并当测速磁盘310随轮轴11做圆周运动 时不停的切割磁感线，并不断产生对应的脉冲。可以理解地，在其它一些实施例中，测速磁 盘310与霍尔感应探头3121中任意一者处于转动状态即可，例如，亦可测速磁盘310保持静 止，霍尔感应探头3121在测速磁盘310的磁感应通道3111作圆周运动。
[0031] 在本具体实施例中，每根磁条的充磁方向为宽度充磁，且每根磁条沿长度方向嵌 入对应的装配槽3113内。传感器312为霍尔传感器，其前端的霍尔感应探头3121为三爪感应 头。盘体3101上开设有100个矩形装配槽3113。100根磁条均沿其长度方向嵌入对应的装配 槽3113内，并按照…N-N-S-S···的排列方式周向排列于盘体3101内壁面上，即每两个相邻两 根磁条之间相互靠近的两侧为同名磁极(N极或S极）。每相邻两根磁条相邻两侧的同名磁 极之间的磁场相互挤压，并在盘体3101内壁的圆周方向形成一个个N-S周期性变化的连续 磁场。三爪感应头在磁感应通道3111内切割该磁场的磁感线，并在轮对10转动一圈时输出 200个方波脉冲信号，在进行后级处理，输出对应霍尔转速信号。
[0032] 请再次参看图1，地速传感件32安装在机车轮轴箱端盖19上，其上内置的多普勒雷 达探头以与水平面成40° ±3°的角度向地面探测地速，根据多普勒效应，返回一个与地速成 比例的频差信号，经后级电路处理并乘以转频系数K，对外输出与机车对地运动速度成比例 的雷达地速信号。
[0033] 请参看图6,本实用新型中霍尔转速信号与雷达地速信号异构冗余，其中，转速传 感件31与地速传感件32分别输出3路速度信号，分别为通道A，通道B，通道C(其中A、B两路为 相对转速信号，C为绝对地速信号）。由于机车在运行过程中，因工况非常复杂，导致各种传 感器失效的事件有很多，我们将其大致分为5类。其中，表1为各种传感器的事件失效率。需 要说明的是，表1中各种传感器的事件失效率为经验数据，并不对本实用新型起限定作用。
[0034] 表1:各种传感器的事件失效率
[0036] 下面以现有机车中单一光电转速传感器采用同构冗余结构为例，与本实用新型中 转速传感件31与地速传感件32采用异构冗余结构时，传感系统总失效率进行比较。
[0037] 其中，表2为现有机车中单一光电转速传感器同构冗余系统总失效率，且表中通道 A、通道B、通道C均为光电式转速信号，共因系数为经验值。
[0038]表2:同构冗余系统总失效率
[0041]表3为本实用新型中转速传感件31与地速传感件32异构冗余系统总失效率，且表 中通道A、通道B为转速传感件31的霍尔转速信号、通道C为地速传感件32的雷达地速信号， 共因系数为经验值。
[0042]表3:异构冗余系统总失效率
[0043]
[0044] 从表2、表3的数据看出，机车中采用本实用新型的转速传感件31与地速传感件32 异构冗余，系统的总失效率与现有单一光电转速传感器采用同构冗余系统的总失效率的降 低了近5倍。
[0045] 本实用新型机车中霍尔感应探头3121与测速磁盘310配合，输出与机车轮对10的 转速成比例的相对转速信号；多普勒雷达探头微波辐射方向与水平面成40° ±3°，探测机车 的对地速度并输出频差信号。由于在机车运行过程中发生空转、滑行工况事件时，雷达地速 信号不受影响；在恶劣的天气状况下，霍尔转速信号不受影响；因此两种测速技术异构冗 余，系统的总失效率要远低于采用同构冗余的现有系统，速度信号的安全性更好;另外，本 实用新型中两种测速技术均为非接触测速，不会有零件磨损失效事件发生，确保系统的总 失效率更低。
[0046] 本实用新型是一种霍尔转速传感器与雷达地速传感器两种不同的测速技术的异 构冗余，能够确保系统的总失效率要远低于采用同构冗余的现有系统，速度信号的安全性 更好;另外，本实用新型的转速传感件31，其安装接口与原光电式转速传感器一致，能以较 小的设备改装条件对现有的设备直接进行升级改造，实用且方便。
[0047] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通 技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属 于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种结合相对转速与绝对地速的安全型测速装置，用于检测机车速度，其特征在于： 包括传感器组件及处理电路板，所述传感器组件包括均设置于机车轮对上的转速传感件与 地速传感件，所述处理电路板包括信号处理电路;所述转速传感件用于将检测到的所述机 车轮对的相对转速信号传送给所述信号处理电路，所述地速传感件用于将检测所述机车的 绝对地速信号传送给所述信号处理电路;所述信号处理电路用于采集并将所述相对转速信 号与所述绝对地速信号分别转换为对应的机车轮对的转速与机车的绝对地速;所述转速传 感件与所述地速传感件采用异构冗余的结构。2. 如权利要求1所述的结合相对转速与绝对地速的安全型测速装置，其特征在于:所述 转速传感件为两组以上非接触式的霍尔转速传感件，所述地速传感件为非接触式的雷达地 速传感件。3. 如权利要求1所述的结合相对转速与绝对地速的安全型测速装置，其特征在于:所述 转速传感件包括测速磁盘及伸入所述测速磁盘内的传感器，所述磁盘包括盘体以及设置于 所述盘体内的若干磁性件，所述盘体内圈开设有磁感应通道，所述传感器包括感应探头;所 述若干磁性件依次设置于所述盘体上且在所述磁感应通道内形成周期性变化的磁场，所述 感应探头伸入所述磁感应通道内切割所述磁场的磁感线，并输出周期性电信号。4. 如权利要求3所述的结合相对转速与绝对地速的安全型测速装置，其特征在于:所述 盘体开设有周向均匀排列于所述磁感应通道外围的若干装配槽，每个所述磁性件沿长度方 向嵌入对应的装配槽内，且每两个相邻所述磁性件之间相互靠近的两侧为同名磁极;每个 所述磁性件的充磁方向为宽度充磁。5. 如权利要求1所述的结合相对转速与绝对地速的安全型测速装置，其特征在于:所述 地速传感件上内置有多普勒雷达探头，所述多普勒雷达探头以与水平面成40° ± 3°的角度 向地面探测地速。
【专利摘要】一种结合相对转速与绝对地速的安全型测速装置包括传感器组件及处理电路板，传感器组件包括均设置于机车轮对上的转速传感件与地速传感件，处理电路板包括信号处理电路；转速传感件用于将检测到的机车轮对的相对转速信号传送给所述信号处理电路，地速传感件用于将检测机车的绝对地速信号传送给信号处理电路；信号处理电路用于采集并将相对转速信号与所述绝对地速信号分别转换为对应的机车轮对的转速与机车的绝对地速。本实用新型测速装置中转速传感器与地速传感器两种不同的测速技术的异构冗余，能够确保系统的总失效率要远低于采用同构冗余的现有系统，速度信号的安全性更好。
【IPC分类】G01P3/64, G01P3/66
【公开号】CN205120741
【申请号】CN201520591965
【发明人】谢枫帆, 王志军, 郑卫萍, 高国强, 肖永亮, 黄涛, 张瑞峰
【申请人】湖南广思科技有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年8月7日