车轮传感器的制作方法

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种车轮传感器。

背景技术：

由于铁轨运输属于轨道交通，由于其采用的运行方式比较特殊，因此对其运行环境等的要求也很高，尤其重要的是在同一时间，同一段铁轨路线上只能有一列火车存在。目前，被广泛采用的用于检测铁轨上列车存在的手段之一为计轴系统。计轴系统在钢轨上安装车轮传感器，将钢轨划分为若干个区段，两个车轮传感器之间的钢轨为一个区段，每个区段同一时间只能允许一辆火车运行。一般车轮传感器感应火车车轮或者其它固定于车底部的检测点。火车从区段一侧驶入区段，从同一侧或另一侧驶出，区段两侧的车轮传感器检测到的驶入与驶出车轮数量相等，则判断该区段没车辆，即区段空闲，否则判断区段内有车辆，即区段占用。车轮传感器是检测区段空闲或占用的关键设备，其安全性和可靠性是决定铁路高效、可靠运营的关键。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种车轮传感器。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种车轮传感器，该车轮传感器包括两个相互独立的磁头，所述磁头包括：

设有传感器线圈的感应部，两个所述磁头的感应部呈八字形设置，两个所述感应部的设有传感器线圈的一端相互远离；

车轮感应单元，用于检测由车轮与所述传感器线圈的相互作用引起的磁场变化、并输出与所述磁场变化相对应的车轮指示信号；以及

驱动部，用于对所述车轮指示信号进行信号处理并将处理后的信号发送至计轴主机。

优选地，所述车轮感应单元包括用于产生车轮指示信号的车轮感应电路、以及与所述车轮感应电路连接的用于驱动所述车轮感应电路工作并且接收所述车轮指示信号的车轮感应放大电路。

优选地，所述车轮感应电路为对所述传感器线圈与车轮的感应相互作用敏感的第一lc振荡电路，所述传感器线圈为第一lc振荡电路的电感。

优选地，所述车轮感应单元还包括：

与所述车轮感应放大电路连接的温度补偿电路，包括至少一个负温度系数电阻；

和/或，与所述车轮感应放大电路连接的防止强振荡电路，当所述车轮感应放大电路的输出电压大于或等于电压阈值时，所述防止强振荡电路导通短路，以使所述车轮感应放大电路截止；当所述车轮感应放大电路的输出电压小于电压阈值时，所述防止强振荡电路断开，以使所述车轮感应放大电路工作；

和/或，与所述车轮感应放大电路连接的精调电路，包括多个电阻，多个电阻并联形成电阻矩阵。

优选地，所述磁头还包括：

具有感应线圈的离轨感应单元，用于检测由轨道与所述感应线圈的相互作用引起的磁场变化、并输出与所述磁场变化相对应的离轨感应信号。

优选地，所述离轨感应单元包括：用于产生离轨感应信号的离轨感应电路、与所述离轨感应电路连接的用于驱动所述离轨感应电路工作并且接收所述离轨感应信号的离轨感应放大电路，所述离轨感应电路为对所述感应线圈与轨道的感应相互作用敏感的第二lc振荡电路，所述感应线圈为第二lc振荡电路的电感。

优选地，所述磁头还包括：

与所述车轮感应放大电路和所述离轨感应放大电路均连接的恒流源，用于为所述车轮感应单元和所述离轨感应单元提供恒定电流。

优选地，所述磁头还包括：依次设于所述恒流源和所述车轮感应放大电路之间的浪涌保护电路和滤波电路；

和/或，所述恒流源的输出电压根据所述车轮感应单元的工作状态以及所述离轨感应单元的工作状态变化。

优选地，所述感应部为设有环形凹槽的磁体，所述传感器线圈围绕所述环形凹槽缠绕。

优选地，所述磁体包括柱状主体和杆状调节件，所述柱状主体的中心形成有轴向延伸的中心孔，所述杆状调节件与所述中心孔配合，以通过调节所述杆状调节件伸入中心的一端处于所述中心孔的深度来调节所述传感器线圈的电感量。

本发明的车轮传感器的两个磁头将传感器线圈设置于感应部，并且两个磁头的感应部呈八字形设置，两个传感器线圈相互远离，增加感应灵敏度，减少磁场干扰；在本发明的车轮传感器的优选方案中，设置有用于检测磁头和轨道是否接触的离轨感应单元，提高了安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例的车轮传感器的结构示意图。

图2是本发明实施例的车轮传感器的磁头的电路框图。

图3是本发明实施例的车轮传感器的磁头的感应部的截面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

本发明实施例提供了一种车轮传感器，设置于轨道上，请参阅图1至图3所示，该车轮传感器包括两个相互独立的磁头100，两个磁头100容纳于壳体200中，两个磁头100的结构相同，每一个磁头100包括：感应部101、车轮感应单元102和驱动部103，感应部101上设有传感器线圈104，传感器线圈104被供应交流电后产生磁场，由于车轮本身或车轮的轴为铁制，当列车车轮在轨道上行驶的过程中滚过车轮传感器时，铁质车轮或轴的靠近会导致传感器线圈104的磁场衰减，即引起传感器线圈104的磁场产生一个磁场变化，因此，可根据该磁场变化检测出车轮的驶过。具体地，车轮感应单元102检测由车轮与该传感器线圈104的相互作用引起的磁场变化、并输出与该磁场变化相对应的车轮指示信号，驱动部103接收车轮感应单元102的车轮指示信号，对该车轮指示信号进行信号处理，将处理后的信号发送至计轴主机，计轴主机根据经过驱动部103处理后的车轮指示信号进行计轴。

在本实施例中，请参阅图1所示，两个感应部101呈八字形设置，两个感应部101的设有传感器线圈104的一端相互远离，感应部101相对于水平面倾斜设置，两个感应部101与水平面的锐角夹角相等，优选地，该锐角夹角为3°～10°，更优选地，该锐角夹角为5°。两磁头100的感应部101这样倾斜设置的目的在于减少两个磁头100工作时相互干扰，当车轮从其中一个磁头100的感应部101经过至另一个磁头100的感应部101时，时间间距变长，提高车轮传感器对列车方向识别的灵敏度。

在本实施例中，请参阅图3所示，感应部101为设有环形凹槽105的磁体，该传感器线圈104围绕该环形凹槽105缠绕。

在本实施例中，请参阅图2所示，磁头100进一步包括：恒流源106、浪涌保护电路107、滤波电路108和离轨感应单元109，其中，恒流源106、浪涌保护电路107和滤波电路108依次串接，车轮感应单元102和离轨感应单元109分别与滤波电路108连接，恒流源106为该车轮感应单元102和该离轨感应单元109提供恒定电流，浪涌保护电路106提供安全防护，当供电回路因为外界干扰突然产生尖峰电流时，浪涌保护电路106导通分流，避免浪涌损坏该车轮感应单元102和该离轨感应单元109。离轨感应单元109包括一感应线圈，该感应线圈被供应交流电后产生磁场，由于轨道本身为铁制，当磁头100与轨道接触时，铁质轨道会导致感应线圈的磁场衰减，当磁头100从轨道上脱落时，使感应线圈磁场衰减的轨道与感应线圈远离，该感应线圈的磁场增强，即磁头100脱落引起感应线圈的磁场产生一个磁场变化，因此，可根据该磁场变化检测出磁头100从轨道脱落(磁头离轨)。离轨感应单元109检测由轨道与该感应线圈的相互作用引起的磁场变化、并输出与该磁场变化相对应的离轨感应信号。

在本实施例中，恒流源106的输出电流恒定，恒流源106的输出电压根据车轮感应单元102的工作状态和离轨感应单元109的工作状态变化。具体地，车轮感应单元102包括两种工作状态，当车轮感应单元102检测到有车轮时，车轮感应单元102为第一工作状态；当车轮感应单元102检测到无车轮时，车轮感应单元102为第二工作状态；同样地，离轨感应单元109也包括两种工作状态，当磁头100与轨道接触，离轨感应单元109检测到未离轨时，离轨感应单元109为第一工作状态；当磁头100从轨道脱落，离轨感应单元109检测到离轨时，离轨感应单元109为第二工作状态。具体地，当车轮感应单元102为第一工作状态且离轨感应单元109为第一工作状态时，控制恒流源106输出电压为8.5-9.9v；当车轮感应单元102为第二工作状态且离轨感应单元109为第一工作状态时，控制恒流源输出电压为4.7-8.45v；离轨感应单元109为第二工作状态时，不论车轮感应单元102为第一工作状态还是第二工作状态，控制恒流源输出电压小于3v；当恒流源106至磁头100其它部件的线缆断开，恒流源106输出电压大于10v；因此，磁头100故障时恒流源106输出电压大于10v或小于3v。将车轮传感器的恒流源106输出电压的变化情况反馈至计轴主机，计轴主机根据恒流源106输出电压的变化情况，判断车轮感应单元102和离轨感应单元109的工作状态，进而判断车轮传感器是否检测到车轮或其它工作状态。设置离轨感应单元109，当磁头100在运用过程中，从钢轨上脱离或损坏时，恒流源106的输出电压发生改变，计轴系统可以检测出车轮传感器处于不正常工作状态，可通知维护人员及时处理，达到预警告警的效果，可靠性和安全性高。

在一个优选实施方式中，车轮感应单元102包括用于感应车轮并产生车轮指示信号的车轮感应电路1021、以及与该车轮感应电路1021连接的车轮感应放大电路1022。具体地，车轮感应放大电路1022用于驱动该车轮感应电路1021工作，车轮感应电路1021将产生的车轮指示信号反馈发送给车轮感应放大电路1022。进一步地，该车轮感应电路1021为谐振电路，其对传感器线圈104与车轮的感应相互作用敏感，车轮与该传感器线圈104的相互作用引起的磁场变化导致该车轮感应电路1021的谐振电路特性(例如振幅)发生变化而检测出车轮，具体地，该车轮感应电路1021为第一lc振荡电路，传感器线圈104也是第一lc振荡电路的一部分，为第一lc振荡电路的电感，lc震荡产生磁场，当火车车轮进入lc震荡电路产生的磁场范围内(即为传感器线圈104的磁场范围)时，对lc震荡幅度大小产生影响并反馈给车轮感应放大电路1022，车轮感应单元102的工作状态发生改变，影响恒流源106的输出电压。

在一个优选实施方式中，该车轮感应单元102还包括第一温度补偿电路1023、防止强振荡电路1024和精调电路1025，其中，第一温度补偿电路1023与车轮感应放大电路1022连接，温度补偿电路1023包括至少一个负温度系数电阻，当温度升高后负温度系数电阻的阻值降低，抵消其它部件因温度升高后引起阻值升高的作用，从而保证车轮感应放大电路1022的工作稳定。

其中，防止强振荡电路1024与该车轮感应放大电路1022连接，该防止强振荡电路1024与温度补偿电路1023并联，当该车轮感应放大电路1022的输出电压大于或等于电压阈值时，该防止强振荡电路1024导通短路，以使该车轮感应放大电路1022截止；当该车轮感应放大电路1022的输出电压小于电压阈值时，该防止强振荡电路1024断开，以使该车轮感应放大电路1022工作。也就是说，当车轮感应放大电路输出电压过高时，防止过强震荡电路导通短路，截止车轮感应放大电路继续工作，当车轮感应放大电路输出电压低时，防止过强震荡电路处于开路状态，不影响车轮感应放大电路继续工作。

其中，精调电路1025与该车轮感应放大电路1022连接，精调电路1025与温度补偿电路1023并联，精调电路1025包括多个电阻，多个电阻相互并联形成电阻矩阵，改变电阻矩阵中任一电阻的电阻值，可影响车轮感应放大电路1022的工作电压，达到控制所述车轮感应放大电路1022能够稳定工作在某一工作点的目的。如此，车轮传感器工作稳定，检测精度高，抗干扰能力强，受外部环境变化的影响小。

在一个优选实施方式中，该离轨感应单元109包括用于产生离轨感应信号的离轨感应电路1091、以及与该离轨感应电路1091连接的离轨感应放大电路1092。具体地，离轨感应放大电路1092用于驱动该离轨感应电路1091工作，离轨感应电路1091将产生的离轨感应信号反馈发送给离轨感应放大电路1092。进一步地，该离轨感应电路1091为谐振电路，其对感应线圈与轨道的感应相互作用敏感，轨道与该感应线圈的相互作用引起的磁场变化导致该离轨感应电路1091的谐振电路特性(例如振幅)发生变化而检测出离轨，具体地，该离轨感应电路1091为第二lc振荡电路，感应线圈也是第二lc振荡电路的一部分，为第二lc振荡电路的电感，lc震荡产生磁场，当轨道进入lc震荡电路产生的磁场范围内(即为感应线圈的磁场范围)时，lc震荡电路呈阻尼状态，当磁头100离轨时，轨道离开lc震荡电路产生的磁场范围内(即为感应线圈的磁场范围)，lc震荡电路从阻尼状态改变为震荡状态，对lc震荡幅度大小产生影响并反馈给离轨感应放大电路1092，离轨感应单元109的工作状态发生改变，影响恒流源106的输出电压。

在一个优选实施方式中，该离轨感应单元109还包括第二温度补偿电路1093，第二温度补偿电路1093与离轨感应放大电路1092连接，第二温度补偿电路1093包括至少一个负温度系数电阻，当温度升高后负温度系数电阻的阻值降低，抵消其它部件因温度升高后引起阻值升高的作用，从而保证离轨感应放大电路1092的工作稳定。

在一个优选实施方式中，请参阅图3所示，该磁体101包括柱状主体1011和杆状调节件1012，柱状主体1011的中心形成有轴向延伸的中心孔1013，中心孔1013沿着柱状主体101的中心轴部分延伸，没有完全贯穿柱状主体101的中心轴，环形凹槽105的开口方向与中心孔1013的开口方向相反，当杆状调节件1012靠近传感器线圈104时，传感器线圈104的电感量增加；当杆状调节件1012远离传感器线圈104时，传感器线圈104的电感量减少，通过调节所述杆状调节件1012伸入中心的一端1012a处于所述中心孔1013的深度h来调节所述传感器线圈104的电感量，进而调节第一lc震荡电路中的电感量大小，改变第一lc震荡电路产生磁场的范围(即为传感器线圈104产生磁场的范围)，从而调节了感应高度，磁场范围越大，感应高度越高，磁场范围越小，感应高度越低。进一步地，该柱状主体1011和该杆状调节件1012可以螺纹配合，通过将该杆状调节件1012从该中心孔1013旋进旋出来调节磁场范围，该杆状调节件1012的自由端1012b伸出在壳体200外，方便调节，该杆状调节件1012不与磁头100的其它电路部件电气连接，运用在室外恶劣环境，方便调节的同时，磁头100的可靠性高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。