一种轨道车辆、转向架及脱轨检测装置的制作方法

本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种轨道车辆、转向架及脱轨检测装置。

背景技术：

随着现代化进程不断加快,越来越多的城市开始发展城市轨道交通行业。无人驾驶城轨列车作为现代化轨道交通的热口领域,出于高安全性的要求列车必须配备脱轨检测装置，而脱轨检测技术目前是面临的一个难点。

轨道车辆用的脱轨检测装置目前存在两种，一种是安装在构架端部，位于前进方向，其原理是在横梁的应力变化集中处设置应变片组，将发生碰撞时应变片的阻值变化放大后，发出报警信号。这种脱轨检测装置安装在构架端部且自身笨重，故对脱轨检测装置安装支架的强度要求较高，存在一定安全风险。由于车辆轴重有严格要求，此类附属装置如占用了大量的重量，会严重制约转向架的设计。

另一种安装在轴箱体或构架上，利用监测振动来判断转向架及车辆是否脱轨。但由于车辆振动较为复杂，干扰很多，因此该装置目前存在误报率较高的问题。并且这两种方案还面临另一个问题：传输信号受电磁干扰较大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种脱轨检测装置，通过检测到转向架的垂向运动量，进而实现转向架脱轨的有效检测，并且脱轨信号的传输能够抗电磁干扰，从而使该检测装置具有更高的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种脱轨检测装置，其特征在于，包括：安装座、上侧梁、下侧梁、弹性机构和位移检测机构；

所述安装座用于安装在转向架端部或轴箱，所述上侧梁设置于所述安装座，所述下侧梁通过所述弹性机构连接于所述上侧梁，且所述弹性机构能够使得所述下侧梁相较于所述上侧梁的运动位移量小于预设值，所述位移检测机构用于检测所述下侧梁相较于所述上侧梁的运动位移量是否大于或等于所述预设值，在所述运动位移量大于或等于所述预设值时，所述位移检测机构发出脱轨报警信号。

优选地，所述弹性机构为设置在所述上侧梁与所述下侧梁之间的阻尼器。

优选地，所述位移检测机构为设置于所述上侧梁的红外距离传感器。

优选地，所述位移检测机构的传输信号类型为开关信号。

优选地，还包括：连接于所述位移检测机构，用于向列车控制系统传输脱轨报警信号的电缆。

优选地，还包括：用于监测管理和处理记录数据的主机，所述主机与所述位移检测机构和列车控制系统均为通讯连接。

一种转向架，包括如上所述的脱轨检测装置。

优选地，还包括：安装支架，

所述脱轨检测装置通过所述安装支架安装于轨道上方预设高度。

一种轨道车辆，包括：转向架，所述转向架为如上所述的转向架。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的脱轨检测装置中，通过弹性机构为下侧梁提供的预紧力，以便于下侧梁相对于上侧梁保持静态，避免下侧梁产生相对运动，确保车辆在正常行驶时，位移检测机构能够处于安全监测范围内。在车辆发生脱轨时，下侧梁碰撞到铁轨并产生相对运动，继而增大了下侧梁相较于上侧梁的运动位移量，当运动位移量大于或等于预设值时，位移检测机构随即发出脱轨报警信号，从而为车辆的脱轨提供了精准的检测，同时也保证了脱轨检测装置的可靠性。

本发明还提供了一种应用上述脱轨检测装置的转向架和轨道车辆，由于采用了上述的技术方案，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的脱轨检测装置的安装侧视图；

图2为本发明实施例提供的脱轨检测装置的安装俯视图；

图3为本发明实施例提供的脱轨检测装置的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的脱轨检测装置的结构示意图。

其中，10为脱轨检测装置，11为安装座，12为红外距离传感器，13为阻尼器，13-1为导向销，13-2为弹簧，14为上侧梁，15为下侧梁；

20为安装支架；

30为转向架；

40为轨道。

具体实施方式

根据之前分析的现有脱轨检测装置的缺点，本发明将设计一种可靠的基于探测转向架垂向运动量的脱轨检测装置，并通过开关信号来实现脱轨检测信号的传输，从而使该检测装置具有更高的可靠性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的脱轨检测装置，包括：安装座11、上侧梁14、下侧梁15、弹性机构和位移检测机构，其结构可以参照图3所示；

安装座11用于安装在转向架30端部或轴箱，上侧梁14设置于安装座11，下侧梁15通过弹性机构连接于上侧梁14，且弹性机构能够使得下侧梁15相较于上侧梁14的运动位移量小于预设值，位移检测机构用于检测下侧梁15相较于上侧梁14的运动位移量是否大于或等于预设值，在运动位移量大于或等于预设值时，位移检测机构发出脱轨报警信号。

不难理解的是，本发明实施例提供的装置通过安装座固定安装在转向架30构架端部或轴箱上。具体地，在车辆正常运行时，下侧梁15基于弹性机构提供的预紧力，相较于上侧梁14保持相对静止，避免下侧梁15因受到转向架的振动而晃动；在车辆发生脱轨时，下侧梁15碰撞到铁轨使其发生相对运动，加大了下侧梁15相较于上侧梁14的运动位移量。当位移检测机构检测到位移量大于或等于预设值时，随即发出脱轨报警信号。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的脱轨检测装置中，通过弹性机构为下侧梁15提供的预紧力，以便于下侧梁15相对于上侧梁14保持静态，避免下侧梁15产生相对运动，确保车辆在正常行驶时，位移检测机构能够处于安全监测范围内。在车辆发生脱轨时，下侧梁15碰撞到铁轨并产生相对运动，增大了下侧梁15相较于上侧梁14的运动位移量，当运动位移量大于或等于预设值时，位移检测机构随即发出脱轨报警信号，从而为车辆的脱轨提供了精准的检测，同时也保证了脱轨检测装置的可靠性。

在本方案中，弹性机构为设置在上侧梁14与下侧梁15之间的阻尼器13，以便于车辆在正常行驶时，下侧梁15不受转向架振动的影响，使得下侧梁15保持相对静止，有助于下侧梁15相较于上侧梁14的运动位移量保持稳定，确保该运动位移量低于预设值，以避免位移检测机构发生误报，其结构可以参照图3所示。当然，阻尼器13除了限制下侧梁15的运动，还起到导向的作用，以便于在车辆脱轨时，下侧梁15通过压缩阻尼器13实现向上的相对运动，在此，阻尼器13起到引导的作用。弹性机构还可包括：导向销13-1和弹簧13-2，其结构可以参照图4所示。导向销13-1一端贯穿设置于上侧梁14，另一端与下侧梁15配合，弹簧13-2设置在上侧梁14与下侧梁15之间，用于为下侧梁15提供预紧力，使其相对于上侧梁14保证静止。

作为优选，位移检测机构为设置于上侧梁14的红外距离传感器12，其结构可以参照图3所示。在本方案中，上侧梁14作为下侧梁15的相对运动位移量的检测基准，红外距离传感器12设置于此，即可实现了下侧梁15的相对运动位移量的有效检测。红外距离传感器12具有测量距离远、外形设计紧凑、易于安装和便于操作等特点，也特别适用于振动的应用场景中。而且基于外形设计紧凑和便于操作等特点，有助于实现脱轨检测装置结构的轻便化。当然，还可以采用其它的位移检测机构，比如超声波测距传感器、激光测距传感器、接近开关等，此处不再赘述。

具体地，考虑到转向架30底部存在电磁干扰的恶劣环境因素，很有必要提高位移检测机构信号传输的稳定性。作为优选，位移检测机构的传输信号类型为开关信号，确保脱轨信号的传输能够抗电磁干扰，以进一步提高检测装置的可靠性。

在本方案中，脱轨检测装置还包括：连接于位移检测机构，用于向列车控制系统传输脱轨报警信号的电缆。移检测机构采用有线传输，可保证了信号传输的稳定性，有利于车辆及时接收到报警信息并采取相关的紧急措施，有效确保了行车的安全。

为了进一步优化上述的技术方案，脱轨检测装置还包括：用于监测管理和处理记录数据的主机，主机与位移检测机构和列车控制系统均为通讯连接。比如，通过主机可实现位移检测机构自检、脱轨报警远程复位等，以此大大增强了脱轨检测装置的反馈和处理能力，提高了脱轨检测装置的智能化水平，进一步保证了脱轨检测装置的可靠性。

本发明实施例还提供了一种应用上述脱轨检测装置的转向架，由于采用了上述的技术方案，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。

在本方案中，转向架还包括：安装支架20，

脱轨检测装置10通过安装支架20安装于轨道40上方预设高度，其结构可以参照图1所示。通过安装支架20预设脱轨检测装置10在转向架30构架端部的安装高度，使其处于可被铁轨触碰的范围内，确保车辆在脱轨时，脱轨检测装置10能够被触发，以保证检测的精度。

本发明实施例还提供了一种应用上述转向架的轨道车辆，由于采用了上述的技术方案，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

本发明旨在提供一种轨道车辆用脱轨检测装置，并且脱轨信号的传输能够抗电磁干扰，从而使该检测装置具有更高的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供一种可靠的基于探测转向架垂向运动量的脱轨检测装置，该装置安装在转向架30构架端部或轴箱，包括检测梁、红外距离传感器12、阻尼器13等部件。通过安装座11安装在转向架30构架端部或轴箱上。当车辆正常运行时，由于阻尼器13的存在检测梁不受转向架30振动影响；当脱轨发生后，检测梁碰到铁轨压缩阻尼器13并产生运动，红外距离传感器12能检测到检测梁的运动，当位移达到设定值时发出脱轨信号。

发明的效果或特点

在本发明中，通过在转向架30上安装检测装置监测转向架及车辆是否发生脱轨。其安装在转向架30构架端部，若车辆正常运行时，由于阻尼器13的存在，下侧梁15会保持相对静止；当车辆脱轨时，下侧梁15与钢轨接触，阻尼器13被迫压缩，红外距离传感器12能检测下侧梁15的运动，当位移量达到设定值时发出脱轨信号。本发明结构简单可靠，能可靠的检测到转向架的脱轨，检测准确率高。具体请见图2和图3：

(1)列车正常运行时，脱轨检测装置由于阻尼器12的存在，下侧梁15会保持相对静止，传感器不发出警报；

(2)当列车脱轨时，转向架30掉下钢轨，脱轨检测装置下侧梁15与钢轨接触，压缩阻尼器13，当下侧梁15相对位移超过设定值时，传感器发出报警信号，报警信号通过电缆发送至列车控制系统，车辆将采取相关紧急措施，确保了行车安全。

(3)考虑到底架电磁干扰环境恶劣，为了提高信号传输的稳定性，选择以开关信号的形式输出脱轨报警信号。

(4)该检测装置还包括主机，对整个脱轨检测设备进行监测管理，对数据进行处理记录，并与列控系统进行通讯。比如：传感器开机自检、脱轨报警远程复位等。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。