轨道车辆载荷自动测量装置、测量方法与轨道车辆与流程

本发明属于轨道车辆载荷测量领域，尤其涉及一种轨道车辆载荷自动测量装置、测量方法与轨道车辆。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

轨道车辆在运行过程中，可能会存在承载的货物或是乘客过多，而造成轨道车辆超载的情况，这样不但会对轨道造成严重损坏，还可能会导致车辆脱轨事故发生，从而对轨道车辆司机及乘客构成生命威胁以及对财物造成损失。因此，对轨道车辆载荷检测对轨道车辆的运行稳定性具有重大意义。

目前，对于轨道车辆的载荷测量大多采用类似于高度阀的连杆式角度传感器，发明人发现，这种连杆式角度传感器一方面结构复杂，另一方面由于利用连杆传递力时可能会导致力传递过程中存在损失，从而影响检测精度。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供一种轨道车辆载荷自动测量装置，其采用非连杆式的载荷传感器测量感应面与其正对的轴桥上表面的距离，利用距离变化量与载荷变化量的关系，计算整车载荷，使得轨道车辆载荷测量装置结构简单且测量结果更加准确。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轨道车辆载荷自动测量装置，包括：

载荷传感器，其安装在车体底部且位于轴桥正上方；所述载荷传感器被配置为测量其感应面与其正对的轴桥上表面的距离并输出相应电信号；

处理器，其被配置为：接收载荷传感器传送来的电信号并转换为相应距离，得到相对于空载时的距离变化量；再根据距离变化量与载荷变化量的已知关系，得到每个转向架二系簧上部载荷变化量；将所有转向架二系簧上部载荷变化量与空载车重累加，得到整车载荷。

为了解决上述问题，本发明的第二个方面提供一种轨道车辆载荷自动测量方法，其采用非连杆式的载荷传感器测量感应面与其正对的轴桥上表面的距离，利用距离变化量与载荷变化量的关系，计算整车载荷，使得轨道车辆载荷测量结果更加准确。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轨道车辆载荷自动测量方法，包括：

将载荷传感器安装在车体底部且位于轴桥正上方；

获取载荷传感器输出的电信号并转换为相应距离，得到相对于空载时的距离变化量；

根据距离变化量与载荷变化量的已知关系，得到每个转向架二系簧上部载荷变化量；将所有转向架二系簧上部载荷变化量与空载车重累加，得到整车载荷。

本发明的第三个方面提供一种轨道车辆，其包括上述所述的轨道车辆载荷自动测量装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用安装在车体底部且位于轴桥正上方载荷传感器测量其感应面与其正对的轴桥上表面的距离，利用距离变化量与载荷变化量的已知关系，计算每个转向架二系簧上部载荷变化量，再根据所有转向架二系簧上部载荷变化量与空载车重累加得到整车载荷，这样一方面解决了连杆式传感器的结构复杂性，使得整个轨道车辆载荷自动测量装置结构简单且易于调整；另一方面，避免了连杆机构由于机构失效或故障造成力传递损失或失效而影响测量精度的情况，本发明直接通过距离以及距离与负载直接的关系，能够简单快捷测量整车载荷，而且测量结果准确性更高。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的轨道车辆载荷自动测量装置中载荷传感器示意图；

图2是本发明实施例的载荷传感器安装位置示意图；

图3是本发明实施例的载荷传感器感应面与被测目标面的距离l与输出信号值i的关系曲线。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

<轨道车辆载荷自动测量装置>

本实施例提供了一种轨道车辆载荷自动测量装置，具体包括载荷传感器和处理器。

参照图1和图2，本实施例的载荷传感器安装在车体底部且位于轴桥正上方。具体地，载荷传感器1通过锁紧螺母5安装于车体底部的支架6上。载荷传感器1和锁紧螺母5之间还设置有橡胶垫2。载荷传感器1被测量其感应面与其正对的轴桥上表面的距离并通过载荷传感器线缆3将输出的相应电信号传送至处理器。其中，载荷传感器线缆3外还设置有密封胶套4，以实现载荷传感器线缆的防水性，提高载荷传感器与处理器之间信号传输的稳定性。

此处可以理解的是，载荷传感器输出的电信号为电压信号或电流信号。

其中，载荷传感器为超声波传感器或红外线测距传感器。

需要说明的是，载荷传感器并不限定超声波传感器和红外线测距传感器这两种传感器，也可采用其他测距传感器来实现。

在图2中，支架6上设置有多个安装孔7，其中安装孔的形状可为长圆孔、方形或菱形等其他形状。在本实施例中，安装孔7设置有三个，分别对应载荷传感器的三个安装位置，依次为第一安装位置8、第二安装位置9和第三安装位置10。当车辆空载重量或安装位置高度存在误差时，通过调整载荷传感器的位置，进而调节载荷传感器感应面到目标面的初始高度保持一致，这样能够提高车辆载荷测量的准确性。

此处需要说明的是，在其他实施例中，支架上可安装其他数量的安装孔，进而实现载荷传感器的位置可调，用来保障车辆载荷测量的准确性。

本实施例的处理器与车辆控制装置(如制动控制装置、网络控制装置等)相连，车辆控制装置用于根据处理器输出的整车载荷对轨道车辆进行相应控制。

在本实施例中，处理器具体地被配置为执行以下步骤：

步骤(1)：接收载荷传感器传送来的电信号并转换为相应距离，得到相对于空载时的距离变化量。

具体地，在所述处理器中，根据预存的“载荷传感器感应面与其正对的轴桥上表面的距离”与载荷传感器输出的电信号关系曲线，将载荷传感器传送来的电信号转换为相应距离。

以载荷传感器输出的电信号为电流信号为例：载荷传感器感应面与被测目标面的距离l与输出信号值i的关系曲线，如图3所示。

步骤(2)：根据距离变化量与载荷变化量的已知关系，得到每个转向架二系簧上部载荷变化量。

具体地，在所述处理器中，相对于空载时的距离变化量获取过程为：

将载荷传感器当前传送来的电信号及空载时载荷传感器传送来的电信号均转换为相应距离值并作差。

其中，当车辆重量发生变化后，车体/转向架构架会上下移动，由于载荷传感器安装于车体下部/构架，所以载荷传感器感应面距离轴桥上表面的距离也会随之变化，假如载荷传感器输出的电流值变为i1；根据图3所示的载荷传感器感应面与被测目标面的距离l与输出信号值i的关系曲线，确定出载荷传感器感应面距离轴桥上表面的距离l1。

当空载车辆时，车重为mass_aw0，空载时电流输出信号值i0，进而根据图3所示的载荷传感器感应面与被测目标面的距离l与输出信号值i的关系曲线，确定出载荷传感器感应面至被测目标面的距离l0，再利用距离l1与距离l0作差，得到距离变化量δl。

由于距离变化量δl与载荷变化量δw的关系已知，这样得到第i个转向架二系簧上部载荷变化量wbogiei。

步骤(3)：将所有转向架二系簧上部载荷变化量与空载车重累加，得到整车载荷。

具体地，根据mass_aw0+∑wbogiei，即可计算得到整车载荷。其中，∑wbogiei为整车载荷的变化量。

本实施例利用安装在车体底部且位于轴桥正上方载荷传感器测量其感应面与其正对的轴桥上表面的距离，利用距离变化量与载荷变化量的已知关系，计算每个转向架二系簧上部载荷变化量，再根据所有转向架二系簧上部载荷变化量与空载车重累加得到整车载荷，这样一方面解决了连杆式传感器的结构复杂性，使得整个轨道车辆载荷自动测量装置结构简单且易于调整；另一方面，避免了连杆机构由于机构失效或故障造成力传递损失或失效而影响测量精度的情况，直接通过距离以及距离与负载直接的关系，能够简单快捷测量整车载荷，而且测量结果准确性更高。

<轨道车辆载荷自动测量方法>

本实施例提供了轨道车辆载荷自动测量方法，其包括：

s101：将载荷传感器安装在车体底部且位于轴桥正上方。

其中，载荷传感器为超声波传感器或红外线测距传感器。

需要说明的是，载荷传感器并不限定超声波传感器和红外线测距传感器这两种传感器，也可采用其他测距传感器来实现。

当车辆空载重量或安装位置高度存在误差时，通过调整载荷传感器的位置，进而调节载荷传感器感应面到目标面的初始高度保持一致，这样能够提高车辆载荷测量的准确性。

s102：获取载荷传感器输出的电信号并转换为相应距离，得到相对于空载时的距离变化量。

具体地，根据预存的“载荷传感器感应面与其正对的轴桥上表面的距离”与载荷传感器输出的电信号关系曲线，将载荷传感器传送来的电信号转换为相应距离。

以载荷传感器输出的电信号为电流信号为例：载荷传感器感应面与被测目标面的距离l与输出信号值i的关系曲线，如图3所示。

s103：根据距离变化量与载荷变化量的已知关系，得到每个转向架二系簧上部载荷变化量；将所有转向架二系簧上部载荷变化量与空载车重累加，得到整车载荷。

相对于空载时的距离变化量获取过程为：

将载荷传感器当前传送来的电信号及空载时载荷传感器传送来的电信号均转换为相应距离值并作差。

其中，当车辆重量发生变化后，车体/转向架构架会上下移动，由于载荷传感器安装于车体下部/构架，所以载荷传感器感应面距离轴桥上表面的距离也会随之变化，假如载荷传感器输出的电流值变为i1；根据图3所示的载荷传感器感应面与被测目标面的距离l与输出信号值i的关系曲线，确定出载荷传感器感应面距离轴桥上表面的距离l1。

当空载车辆时，车重为mass_aw0，空载时电流输出信号值i0，进而根据图3所示的载荷传感器感应面与被测目标面的距离l与输出信号值i的关系曲线，确定出载荷传感器感应面至被测目标面的距离l0，再利用距离l1与距离l0作差，得到距离变化量δl。

由于距离变化量δl与载荷变化量δw的关系已知，这样得到第i个转向架二系簧上部载荷变化量wbogiei。

具体地，根据mass_aw0+∑wbogiei，即可计算得到整车载荷。其中，∑wbogiei为整车载荷的变化量。

本实施例利用安装在车体底部且位于轴桥正上方载荷传感器测量其感应面与其正对的轴桥上表面的距离，避免了连杆机构由于机构失效或故障造成力传递损失或失效而影响测量精度的情况，直接通过距离以及距离与负载直接的关系，能够简单快捷测量整车载荷，而且测量结果准确性更高。

<轨道车辆>

本实施例还提供了一种轨道车辆，其包括上述所述的轨道车辆载荷自动测量装置。

此处需要说明的是，轨道车辆载荷自动测量装置的具体结构如上面描述，不再累述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。