专利名称：磁悬浮轨道自动检测传感器布置方法
技术领域：
本发明涉及的是一种传感器布置方法，特别是一种磁悬浮轨道自动检测传感器布置方法，用于磁悬浮轨道动态检测技术领域。
背景技术：
高速行驶的磁浮列车能够正常运行是由固定在高架轨道梁两侧的功能件实现磁浮导向和动力牵引。由于功能件是分段制造，在轨道梁上相互头尾相接连续安装，相邻功能件的几何偏差超过限值则将对磁浮列车的导向系统造成损害，从而可能造成重大的安全事故。因此有必要定期对功能件的形位误差进行检测。磁悬浮轨道的功能件的三个面，即滑行面、导向面和定子面，均需要保证高精度的平整。而且整体形位误差是由逐段相邻的功能件形位误差累积而成，因此测量必须针对相邻功能件的三个面同时进行，这比单面的公路平整度检测和一般的铁轨平顺性检测复杂得多。而且数十公里的磁浮轨道检测必须有故障定位装置，这在传感器的布置中也不容忽视。磁悬浮轨道与一般铁轨的结构不同，因此，对于磁悬浮轨道检测，传感器的布置方案必须依据磁悬浮轨道的结构而专门设计。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利号为02113465，名称为“轨道状态检测装置”，该专利将一个加速度传感器固定在机车的轮轴轴箱上，采集超限的加速度信息，以此判断轨道的不平顺。而在磁悬浮检测中，为了提高精度，采用位移传感器。而且，磁悬浮轨道的三个面的平整度都需要检测，则至少有两个面的传感器无法通过固定在轮轴轴箱上解决。因此，该类装置无法在磁悬浮轨道检测中应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种磁悬浮轨道自动检测传感器布置方法，使其适于车载快速、高精度的检测，可以测量磁悬浮轨道的偏移量、坡度值、表面扭转量、钳距和轨距，具有简单实用、精度高、效率高的特点。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明将26个高精度位移传感器和2个触发传感器固定安装在“凹”型测量架上，“凹”型测量架左右对称，每边有三个面，分别为滑行面测量架、导向面测量架和定子面测量架。左、右侧滑行面测量架各布置4个位移传感器，左、右侧定子面测量架各布置4个位移传感器和1个触发传感器，左、右侧导向面测量架各布置5个位移传感器。“凹”型测量架通过带减振元件的螺栓孔与测量车辆的车架固联。这样，随着车辆的行驶，车载检测系统可全程检测轨道，根据各传感器的数据计算得到磁悬浮轨道功能件的偏移量、坡度值、表面扭转量、钳距和轨距。
以下对本发明作进一步的说明1、所述的左、右侧定子面测量架各布置4个位移传感器和1个触发传感器，具体如下左侧定子面前远隙位移传感器、左侧定子面前近隙位移传感器、左侧定子面后近隙位移传感器和左侧定子面后远隙位移传感器固定在“凹”型测量架的左侧定子面测量架上，在水平方向安装齐平，左侧触发传感器也固定在“凹”型测量架的左侧定子面测量架上；右侧定子面前远隙位移传感器、右侧定子面前近隙位移传感器、右侧定子面后近隙位移传感器和右侧定子面后远隙位移传感器固定安装在“凹”型测量架的右侧定子面测量架上，在水平方向安装齐平，右侧触发传感器也固定安装在“凹”型测量架的右侧定子面测量架上。
2、所述的左、右侧导向面测量架各布置5个位移传感器，具体如下左侧导向面前远隙位移传感器、左侧导向面前近隙位移传感器、左侧导向面后近隙位移传感器、左侧导向面后远隙位移传感器、左侧导向扭转位移传感器固定安装在“凹”型测量架的左侧导向面测量架上，左侧导向面前远隙位移传感器、左侧导向面前近隙位移传感器、左侧导向面后近隙位移传感器和左侧导向面后远隙位移传感器在水平方向安装齐平，左侧导向扭转位移传感器与左侧导向面后近隙位移传感器在竖直方向安装齐平；右侧导向面前远隙位移传感器、右侧导向面前近隙位移传感器、右侧导向面后近隙位移传感器、右侧导向面后远隙位移传感器、右侧导向扭转位移传感器固定安装在“凹”型测量架的右侧导向面测量架上，右侧导向面前远隙位移传感器、右侧导向面前近隙位移传感器、右侧导向面后近隙位移传感器和右侧导向面后远隙位移传感器在水平方向安装齐平，右侧导向扭转位移传感器和右侧导向面后近隙位移传感器在竖直方向安装齐平。
3、所述的左、右侧滑行面测量架各布置4个位移传感器，具体如下左侧滑行面前远隙位移传感器、左侧滑行面前近隙位移传感器、左侧滑行面后近隙位移传感器和左侧滑行面后远隙位移传感器固定安装在“凹”型测量架的左侧滑行面测量架，在水平方向安装齐平；右侧滑行面前远隙位移传感器、右侧滑行面前近隙位移传感器、右侧滑行面后近隙位移传感器和右侧滑行面后远隙位移传感器固定安装在“凹”型测量架的右侧滑行面测量架，在水平方向安装齐平。
除了左侧触发传感器和右侧触发传感器外，其余传感器均为高精度位移传感器。各传感器之间的间距可以根据规范或实际要求调整。
左侧定子面测量架上的位移传感器面向磁浮轨道左侧定子面安装，单个位移测量值反映轨道左侧定子面到位移传感器的距离，根据4个位移传感器的测量值可以计算得到轨道左侧定子面的坡度值、偏移量。
右侧定子面测量架上的位移传感器面向磁浮轨道右侧定子面安装，单个位移测量值反映轨道右侧定子面到位移传感器的距离，根据4个位移传感器的测量值可以计算得到轨道右侧定子面的坡度值、偏移量。
左侧导向面测量架上的位移传感器面向磁浮轨道左侧导向面安装，单个位移测量值反映轨道左侧导向面到位移传感器的距离，根据4个位移传感器的测量值可以计算得到轨道左侧导向面的坡度值、偏移量。
右侧导向面测量架上的位移传感器面向磁浮轨道右侧导向面安装，单个位移测量值反映轨道右侧导向面到位移传感器的距离，根据4个位移传感器的测量值可以计算得到轨道右侧导向面的坡度值、偏移量。
左侧定子面测量架上的位移传感器面向磁浮轨道左侧定子面安装，单个位移测量值反映轨道左侧定子面到位移传感器的距离，根据4个位移传感器的测量值可以计算得到轨道左侧定子面的坡度值、偏移量。
右侧定子面测量架上的位移传感器面向磁浮轨道右侧定子面安装，单个位移测量值反映轨道右侧定子面到位移传感器的距离，根据4个位移传感器的测量值可以计算得到轨道右侧定子面的坡度值、偏移量。
随着车辆行驶，当左侧触发传感器经过轨道功能件之间的缝隙时，其输出端由低电平跳转至高电平，根据这个信号触发数据采集卡开始采集左侧滑行面测量架、左侧导向面测量架、左侧定子面测量架上的位移传感器的数据。当右侧触发传感器经过轨道功能件之间的缝隙时，其输出端由低电平跳转至高电平，根据这个信号触发数据采集卡开始采集右侧滑行面测量架、右侧导向面测量架、右侧定子面测量架上的位移传感器的数据。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明的传感器布置方法可以同时采集磁悬浮轨道功能件相邻功能件、左右双轨共六个表面的形位误差数据，为测量系统进行数据处理提供了翔实而精确的数据，是磁浮轨道功能件运行维护的坚实基础。本发明简单实用、效率高，应用触发传感器来同步测量数据的采集以及定位轨道功能件，避免在不必要测量之处收集大量无用的数据，既有效利用了测量系统CPU、存储器等资源，又避免了滤波器从海量数据中过滤得到少量有效数据的复杂运算，该触发传感器相当于实施了一次初级滤波。
图1本发明测量架结构示意2本发明左侧定子面传感器布置示意3本发明左侧导向面传感器布置示意4本发明左侧滑行面传感器布置示意5本发明左侧滑行面扭转传感器布置示意6本发明左侧触发传感器布置示意7本发明右侧定子面传感器布置示意8本发明右侧导向面传感器布置示意9本发明右侧滑行面传感器布置示意10本发明右侧滑行面扭转传感器布置示意11本发明右侧触发传感器布置示意图具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明技术方案的实施如图1-11所示，左侧定子面前远隙位移传感器1、左侧定子面前近隙位移传感器2、左侧定子面后近隙位移传感器3和左侧定子面后远隙位移传感器4固定在“凹”型测量架47的左侧定子面测量架29上，在水平方向安装齐平，左侧触发传感器14也固定在“凹”型测量架47的左侧定子面测量架29上；左侧导向面前远隙位移传感器5、左侧导向面前近隙位移传感器6、左侧导向面后近隙位移传感器7、左侧导向面后远隙位移传感器8、左侧导向扭转位移传感器13固定安装在“凹”型测量架47的左侧导向面测量架30上，左侧导向面前远隙位移传感器5、左侧导向面前近隙位移传感器6、左侧导向面后近隙位移传感器7和左侧导向面后远隙位移传感器8在水平方向安装齐平，左侧导向扭转位移传感器13与左侧导向面后近隙位移传感器7在竖直方向安装齐平；左侧滑行面前远隙位移传感器9、左侧滑行面前近隙位移传感器10、左侧滑行面后近隙位移传感器11和左侧滑行面后远隙位移传感器12固定安装在“凹”型测量架47的左侧滑行面测量架31，在水平方向安装齐平；右侧定子面前远隙位移传感器23、右侧定子面前近隙位移传感器24、右侧定子面后近隙位移传感器25和右侧定子面后远隙位移传感器26固定安装在“凹”型测量架47的右侧定子面测量架33上，在水平方向安装齐平，右侧触发传感器也固定安装在测量架的右侧定子面测量架上；右侧导向面前远隙位移传感器19、右侧导向面前近隙位移传感器20、右侧导向面后近隙位移传感器21、右侧导向面后远隙位移传感器22、右侧导向扭转位移传感器27固定安装在“凹”型测量架47的右侧导向面测量架32上，右侧导向面前远隙位移传感器19、右侧导向面前近隙位移传感器20、右侧导向面后近隙位移传感器21和右侧导向面后远隙位移传感器22在水平方向安装齐平，右侧导向扭转位移传感器27和右侧导向面后近隙位移传感器21在竖直方向安装齐平；右侧滑行面前远隙位移传感器15、右侧滑行面前近隙位移传感器16、右侧滑行面后近隙位移传感器17和右侧滑行面后远隙位移传感器18固定安装在“凹”型测量架47的右侧滑行面测量架48，在水平方向安装齐平。
除了左侧触发传感器14和右侧触发传感器28外，其余传感器均为高精度位移传感器。各传感器之间的间距可以根据规范或实际要求调整。
所有传感器均固定安装在“凹”型测量架47上，“凹”型测量架47可以是衍架结构或板壳结构，“凹”型测量架47通过带减振元件的螺栓孔44、45、46与测量车辆的车架固联，随着车辆的行驶，检测系统可全程检测轨道，根据各传感器的数据计算得到磁悬浮轨道功能件的偏移量、坡度值、表面扭转量、钳距和轨距。
权利要求
1.一种磁悬浮轨道自动检测传感器布置方法，其特征在于，将26个位移传感器和2个触发传感器固定安装在“凹”型测量架上，“凹”型测量架左右对称，每边有三个面，分别为滑行面测量架、导向面测量架和定子面测量架，左、右侧滑行面测量架各布置4个位移传感器，左、右侧定子面测量架各布置4个位移传感器和1个触发传感器，左、右侧导向面测量架各布置5个位移传感器，“凹”型测量架通过带减振元件的螺栓孔与测量车辆的车架固联。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮轨道自动检测传感器布置方法，其特征是，所述左、右侧定子面测量架各布置4个位移传感器和1个触发传感器，具体如下左侧定子面前远隙位移传感器(1)、左侧定子面前近隙位移传感器(2)、左侧定子面后近隙位移传感器(3)和左侧定子面后远隙位移传感器(4)固定在“凹”型测量架(47)的左侧定子面测量架(29)上，在水平方向安装齐平，左侧触发传感器(14)也固定在“凹”型测量架(47)的左侧定子面测量架(29)上；右侧定子面前远隙位移传感器(23)、右侧定子面前近隙位移传感器(24)、右侧定子面后近隙位移传感器(25)和右侧定子面后远隙位移传感器(26)固定安装在“凹”型测量架(47)的右侧定子面测量架(33)上，在水平方向安装齐平，右侧触发传感器(28)固定安装在“凹”型测量架(47)右侧定子面测量架(33)上。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮轨道自动检测传感器布置方法，其特征是，所述左、右侧导向面测量架各布置5个位移传感器，具体如下左侧导向面前远隙位移传感器(5)、左侧导向面前近隙位移传感器(6)、左侧导向面后近隙位移传感器(7)、左侧导向面后远隙位移传感器(8)、左侧导向扭转位移传感器(13)固定安装在“凹”型测量架(47)的左侧导向面测量架(30)上，左侧导向面前远隙位移传感器(5)、左侧导向面前近隙位移传感器(6)、左侧导向面后近隙位移传感器(7)和左侧导向面后远隙位移传感器(8)在水平方向安装齐平，左侧导向扭转位移传感器(13)与左侧导向面后近隙位移传感器(7)在竖直方向安装齐平；右侧导向面前远隙位移传感器(19)、右侧导向面前近隙位移传感器(20)、右侧导向面后近隙位移传感器(21)、右侧导向面后远隙位移传感器(22)、右侧导向扭转位移传感器(27)固定安装在“凹”型测量架(47)的右侧导向面测量架(32)上，右侧导向面前远隙位移传感器(19)、右侧导向面前近隙位移传感器(20)、右侧导向面后近隙位移传感器(21)和右侧导向面后远隙位移传感器(22)在水平方向安装齐平，右侧导向扭转位移传感器(27)和右侧导向面后近隙位移传感器(21)在竖直方向安装齐平。
4.根据权利要求1所述的磁悬浮轨道自动检测传感器布置方法，其特征是，所述左、右侧滑行面测量架各布置4个位移传感器，具体如下左侧滑行面前远隙位移传感器(9)、左侧滑行面前近隙位移传感器(10)、左侧滑行面后近隙位移传感器(11)和左侧滑行面后远隙位移传感器(12)固定安装在“凹”型测量架(47)的左侧滑行面测量架(31)，在水平方向安装齐平；右侧滑行面前远隙位移传感器(15)、右侧滑行面前近隙位移传感器(16)、右侧滑行面后近隙位移传感器(17)和右侧滑行面后远隙位移传感器(18)固定安装在“凹”型测量架(47)的右侧滑行面测量架(48)，在水平方向安装齐平。
5.根据权利要求1或者2或者3或者4所述的磁悬浮轨道自动检测传感器布置方法，其特征是，“凹”型测量架(47)是衍架结构或板壳结构。
6.根据权利要求1或者2或者3或者4所述的磁悬浮轨道自动检测传感器布置方法，其特征是，除了左侧触发传感器(14)和右侧触发传感器(28)外，其余传感器均为高精度位移传感器，是激光CCD位移传感器，或者涡流传感器，或者超声波传感器。
全文摘要
一种磁悬浮轨道动态检测技术领域的磁悬浮轨道状态检测的传感器布置方法，包括26个位移传感器、2个触发传感器和一个“凹”型测量架。该方法将位移传感器和触发传感器固定安装在“凹”型测量架上，测量架左右对称，左、右侧滑行面测量架各布置4个位移传感器，左、右侧定子面测量架各布置4个位移传感器和1个触发传感器，左、右侧导向面测量架各布置5个位移传感器。测量架通过带减振元件的螺栓孔与测量车辆的车架固联。这样，随着车辆的行驶，车载检测系统可全程检测轨道，根据各传感器的数据计算得到磁悬浮轨道功能件的偏移量、坡度值、表面扭转量、钳距和轨距。本发明针对磁悬浮轨道结构而设计，具有简单实用、精度高、效率高的特点。
文档编号B61K9/08GK1603188SQ20041006803
公开日2005年4月6日 申请日期2004年11月11日 优先权日2004年11月11日
发明者陈俐, 张建武 申请人:上海交通大学