本发明涉及高速列车防出轨自纠系统，适用于所有轨道列车的防出轨自纠，属于轨道交通安全技术领域。
背景技术：
随着高速列车的发展，高速列车的安全越来越显得重要，但高速列车的出轨这个出问却极少被人关注，本发明就是利用在两车轮内侧各安装一个比车轮外径大的副车，并在车轮外圆上套装一个平移薄轮，并在平移薄轮与副轮之间安装一个强力弹簧，使在车轮发生偏离时铁轨的铁轨肩挤压平移薄轮，从而使平移薄轮挤压强力弹簧，再利用强力弹簧的强大回复力作用，将反抗车轮偏离产生的挤压作用，从而将发生偏离的车轮推回到发生偏离之前的状态。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种利用在车轮内侧安装强力弹簧使车轮在偏离时强力弹簧被挤压而利用强力弹簧的弹簧回复力将偏离的车轮推挤回到不偏离的状态，及利用光电探测头探测车轮偏离引起的车厢偏离而导致光电探测头照射到偏向方向一侧的铁轨来发出报警的高速列车防出轨自纠系统。
高速列车防出轨自纠系统，包括安装在车头的车轮内侧的一个副轮，和套装在车轮外圆周的一个平移薄轮以及平移薄轮之间的一个强力弹簧；其特征在于：
1、车头的两车轮之间的内侧各固定安装有一个副轮，副轮与两车轮同轴心，副轮穿套在两车轮的车轮轴上，副轮与两车轮同角速度旋转，两副轮的外径d比两车轮的外径d大，d=d+k，50mm≤k<200mm，在副轮靠近车轮一侧且大出车轮的圆环上有一条环形的副轮方凹槽圈，副轮方凹槽圈靠近副轮的外缘位置，副轮方凹槽圈的内径为s，副轮方凹槽圈深为l，l大于副轮厚度的三分之二，副轮方凹槽圈凹槽截面为矩形；车轮外圆周套装有一个平移薄轮，平移薄轮的外径与副轮的外径相等，平移薄轮的内径略大于车轮的外径，即平移薄轮与车轮为间隙安装，使平移薄轮可以在车轮的外圆周上做左右平移运动或旋转，平移薄轮的厚度远小于副轮的厚度，两平移薄轮的外侧面即两平移薄轮远离另一平移薄轮的一侧面之间的距离为m，m=n+v，n为两铁轨肩之间的垂直距离，1mm<v<20mm，平移薄轮靠近副轮一侧固定安装有一个短圆桶，短圆桶的圆桶长度大于副轮方凹槽圈的凹槽深度，短圆桶的宽度与环形的副轮方凹槽圈的宽度相匹配，使短圆桶刚好套入环形的副轮方凹槽圈内，并使短圆桶能在环形的副轮方凹槽圈内自由地左右移动或旋转，短圆桶的内径s比车轮的外径q大，s=q+f，5mm≤f<50mm；在短圆桶的内径s与车轮的外径q之间和平移薄轮与副轮之间的空间套装有一根强力弹簧，强力弹簧与车轮同轴心，强力弹簧的一端固定安装在平移薄轮的右侧面上，强力弹簧的另一端固定安装在副的左侧面且在副轮方凹槽圈与车轮外圆之间，在强力弹簧无外力作用下，平移薄轮与副轮之间有一个距离，而且此时短圆桶的最右端头在环形的副轮方凹槽圈内且距离环形副轮方凹槽圈最右端的槽底距离为p，10mm<p<50mm，当平移薄轮受到向右的外力顶压时，平移薄轮和短圆桶一起顺车轮外圆向右移动，使平移薄轮顶压强力弹簧和短圆桶在环形副轮方凹槽圈向右移动，当平移薄轮受到向右的外力消失时，由于强力弹簧回复力的作用，使平移薄轮和短圆桶一起顺车轮外圆向左移动，直到强力弹簧回复到自然不受力状态。
2、在两副轮的内侧的车轮轴上安装有一个光电探测装置，这个光电探测装置由光电探测头、保护罩、固定块、轴承和定位杆组成，光电探测头固定安装在固定块的下半部分，固定块由轴承与车轮轴连接，固定块的顶端固定垂直安装有一根定位杆，定位杆的上端头固定在车轮上方的车架上，使固定块不随车轮和车轮轴旋转，光电探测头安装在固定块的下半部分靠近下端头的位置，光电探测头的探测方向朝向车头方向，光电探测头探测的中心线与车轮轴垂直并朝向车轮前进的方向，光电探测头探测的中心线由上朝下照向铁轨肩且与铁轨肩成一个α角，0.5°≤α<8°，使光电探测头能探测到该光电探测头前方距离达t，10m<t≤200m；光电探测头的探测中心线一旦探测到t距离位置为地面时，该光电探测头将地面的具有规律的一根根枕木的信号反馈回光电探测头，当光电探测头的探测中心线一旦探测到t距离位置为铁轨时，该光电探测头将铁轨的连续信号反馈回该光电探测头并发出报警声，提醒驾驭员注意。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1．没有发现有类似功能的发明或专利，也没有查到相关的资料。
2．本发明通过车轮发生偏移时的机械自纠方式，及时快速地自动纠正车轮的偏离。
3．本发明通过光电探测头探测车轮的偏离或前方拐弯，同时发出报警，以提醒驾驭员注意并判断是否采取人工措施，从而让驾驭员处于预先准备状态。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是图1所示实施例中a—a剖面示意图；
图3是图1所示实施例中b—b剖面示意图；
图4是图1所示实施例中c—c剖面示意图；
图5是图1所示实施例中光电探测装置示意图。
图1—5中：1、铁轨脚，2、铁轨颈，3、铁轨肩，4、副轮，5、车轮，6、光电探测装置，7、车轮轴，8、平移薄轮，9、强力弹簧，10、副轮方凹槽圈，11、短圆桶，12、光电探测头，13、保护罩，14、固定块，15、轴承，16、定位杆。
具体实施方式
在图1—5所示的实施例中：高速列车防出轨自纠系统，包括安装在车头的车轮5内侧的一个副轮4，和套装在车轮外圆周的一个平移薄轮8以及平移薄轮8之间的一个强力弹簧9；其特征在于：车头的两车轮5之间的内侧各固定安装有一个副轮4，副轮4与两车轮5同轴心，副轮4穿套在两车轮5的车轮轴7上，副轮4与两车轮5同角速度旋转，两副轮4的外径d比两车轮5的外径d大，d=d+k，50mm≤k<200mm，在副轮4靠近车轮5一侧且大出车轮5的圆环上有一条环形的副轮方凹槽圈10，副轮方凹槽圈10靠近副轮4的外缘位置，副轮方凹槽圈10的内径为s，副轮方凹槽圈10深为l，l大于副轮4厚度的三分之二，副轮方凹槽圈10凹槽截面为矩形；车轮5外圆周套装有一个平移薄轮8，平移薄轮8的外径与副轮4的外径相等，平移薄轮8的内径略大于车轮5的外径，即平移薄轮8与车轮5为间隙安装，使平移薄轮8可以在车轮5的外圆周上做左右平移运动或旋转，平移薄轮8的厚度远小于副轮4的厚度，两平移薄轮8的外侧面即两平移薄轮8远离另一平移薄轮8的一侧面之间的距离为m，m=n+v，n为两铁轨肩3之间的垂直距离，1mm<v<20mm，平移薄轮8靠近副轮4一侧固定安装有一个短圆桶11，短圆桶11的圆桶长度大于副轮方凹槽圈10的凹槽深度，短圆桶11的宽度与环形的副轮方凹槽圈10的宽度相匹配，使短圆桶11刚好套入环形的副轮方凹槽圈10内，并使短圆桶11能在环形的副轮方凹槽圈10内自由地左右移动或旋转，短圆桶11的内径s比车轮5的外径q大，s=q+f，5mm≤f<50mm；在短圆桶11的内径s与车轮5的外径q之间和平移薄轮8与副轮4之间的空间套装有一根强力弹簧9，强力弹簧9与车轮5同轴心，强力弹簧9的一端固定安装在平移薄轮8的右侧面上，强力弹簧9的另一端固定安装在副轮4的左侧面且在副轮方凹槽圈10与车轮5外圆之间，在强力弹簧9无外力作用下，平移薄轮8与副轮4之间有一个距离，而且此时短圆桶11的最右端头在环形的副轮方凹槽圈10内且距离环形副轮方凹槽圈10最右端的槽底距离为p，10mm<p<50mm，当平移薄轮8受到向右的外力顶压时，平移薄轮8和短圆桶11一起顺车轮5外圆向右移动，使平移薄轮8顶压强力弹簧9和短圆桶11在环形副轮方凹槽圈10向右移动，当平移薄轮8受到向右的外力消失时，由于强力弹簧9回复力的作用，使平移薄轮8和短圆桶11一起顺车轮5外圆向左移动，直到强力弹簧9回复到自然不受力状态。
在两副轮4的内侧的车轮轴7上安装有一个光电探测装置6，这个光电探测装置6由光电探测头12、保护罩13、固定块14、轴承15和定位杆16组成，光电探测头12固定安装在固定块14的下半部分，固定块14由轴承15与车轮轴7连接，固定块14的顶端固定垂直安装有一根定位杆16，定位杆16的上端头固定在车架上，使固定块14不随车轮5和车轮轴7旋转，光电探测头12安装在固定块14的下半部分靠近下端头的位置，光电探测头12的探测方向朝向车头方向，光电探测头12探测的中心线与车轮轴7垂直并朝向车轮5前进的方向，光电探测头12探测的中心线由上朝下照向铁轨肩3且与铁轨肩3成一个α角，0.5°≤α<8°，使光电探测头12能探测到该光电探测头12前方距离达t，10m<t≤200m；光电探测头12的探测中心线一旦探测到t距离位置为地面时，该光电探测头12将地面的具有规律的一根根枕木的信号反馈回光电探测头12，当光电探测头12的探测中心线一旦探测到t距离位置为铁轨时，该光电探测头12将铁轨的连续信号反馈回该光电探测头12并发出报警声，提醒驾驭员注意。
当高速列车在铁轨上正常运行，且高速列车前方为直线铁轨，高速列车车轮5在铁轨上也不偏向任何一侧时，两车轮5上的平移薄轮8的两外侧面也不碰到任何一侧的铁轨肩3内侧，且光电探测头12照射到前方的铁轨地面及地面上有规律的枕木，此时，光电探测头12反馈回的信号为正常信号；当高速列车在铁轨上运行至高速列车前方t距离为向左拐弯铁轨时，光电探测头12照射到前方t距离的铁轨，并发出连续报警，提醒驾驭员注意，当高速列车继续运行至左拐弯铁轨时，右车轮5上的平移薄轮8的外侧面碰到右侧铁轨肩3的左侧面，并挤压右车轮5的平移薄轮8的外侧面使右车轮5的平移薄轮8顺右车轮外圆周向左移动，使右车轮5的平移薄轮8挤压着右车轮5外圆上的强力弹簧9且使右车轮5的平移薄轮8上的短圆桶11向右车轮5上副轮4的圆环形副轮方凹槽圈10深处移行，当车头继续运行到距离左拐弯铁轨的前方为距离t时，光电探测头12照射到前方的铁轨地面及地面为有规律的枕木，此时，光电探测头12反馈回的信号为正常信号，报警停止，当车头继续前行到越过左拐弯铁轨时，挤压在右车轮5的平移薄轮8外侧面的力消失，右车轮5外圆上的强力弹簧9回复力作用使右车轮5向左推，从而使由于离心力作用使在右拐弯时偏移的车轮向左移至正常位置，即两车轮的平移薄轮8外侧面均不碰触到附近的铁轨肩3，高速列车向右拐弯与向左拐弯的状态和动作、报警完全一样；当高速列车在铁轨上运行出车轮出现极小角度的向左偏移时，车轮5向左的偏离立即引起车厢向左的偏离而导致光电探测头12照射到左侧的铁轨，这样光电探测头12就会立即从照射到有规律的枕木和铁轨地面转为照射到前方t距离的左侧铁轨，并发出连续报警，提醒驾驭员注意，此时，因车轮发生向左偏向而使左侧车轮的平移薄轮8外侧面碰触到左侧的铁轨肩3内侧面，使左侧车轮的平移薄轮8被挤压向右移动，因为左车轮5外圆上的强力弹簧9回复力作用促使左车轮5向右移动而使左车轮5恢复到不与左侧的铁轨肩3内侧面碰触，光电探测头12报警随即停止，因车轮偏移而发出的光电探测头12报警时间短暂，这是因为车轮的上述自纠作用，使得偏移很快得到纠正的结果，高速列车车轮向右偏移的自纠情况与向左偏移的自纠情况完全一样。