轨道交通车辆轮对在线动态检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了轨道交通车辆轮对在线动态检测系统，在磁钢传感器中增加用于校准的辅助绕组，并通过校准算法在安装调试时对磁钢传感器信号进行补偿校准，减小甚至消除误触发几率；同时系统在识别磁钢传感器中心点位置时采用绘制包络线和画构造线方法确定中点位置，将干扰信号的影响降到最低，使速度测量的精度得到提高；最后，为消除车轮摆动和环境干扰对磁钢传感器信号的影响，降低数据处理难度和消除干扰，本系统使用一个驱动子系统同时驱动同一侧的两个磁钢传感器，通过将两个磁钢传感器的输出信号进行相加后再采集处理，有效消除环境和车辆的影响。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及在线检测领域，具体涉及轨道交通车辆轮对在线动态检测系统。
技术介绍
随着我国既有旅客列车的全面提速和高速动车组的大量投入使用,轮对作为车辆走行部中极为重要的部件；它不仅承受着车体的全部重量,而且还要传递车轮与钢轨间的作用力；轮对需要承受较大的静载荷和动载荷、组装应力、闸瓦、闸片制动时产生的热应力以及通过曲线时的离心力等；因此轮对是否能保持良好的技术状态,关系到行车绝对安全。而随着铁路系统的信息化升级，铁路系统各单位对车辆运行状态的实时监测要求越来越高；轮对承担着车辆的全部重量，车辆在钢轨上高速运行时轮对承受着车体与钢轨两方面传递来的各种静、动作用力，受理复杂，运行环境恶劣；轮对在运行过程中可能尺寸超限，磨耗过大、踏面擦伤剥离等故障，如不及时发现将严重影响列车行驶安全；而轮对状态在线监测系统主要用于实时在线监测车辆轮对在运行过程中的全尺寸，从而发现可能出现的尺寸超限、磨耗过大、踏面擦伤剥离等故障；因为车轮的轮缘高度、轮辋厚度、轮径等参数都是通过测量数据与车速进行综合计算得到的，因此在线动态检测的测量精度受车速影响很大；而且在测试过程中，速度传感器还负责产生测量同步信号，以控制激光传感器和模拟数字转换等测量部件进行同步测量工作，实现测量的开关控制和测量数据的同步。目前用于车辆测速的传感器主要有有源磁钢传感器和无源磁钢传感器，但是在实际应用过程中，由于铁路环境的复杂，而且在无车轮经过磁钢传感器时，还存在钢轨和车辆车厢等金属导体为磁钢传感器的磁力线提供高磁导率磁路，因此十分容易产生误触发情况；而且由于铁路环境的复杂，简单的通过电压比较来识别信号中点以计算车速的方法非常粗糙，得到的速度往往不够精确，影响了整个系统的测量精度，从而导致车辆轮对检测系统的测量精度不高，准确率较低。
技术实现思路
本技术的目的是为了提供一种减少误触发几率，提高测量精度和准确率的轨道交通车辆轮对在线动态检测系统。本技术通过以下技术方案实现：一种轨道交通车辆轮对在线检测系统，包括设置于铁轨一侧的第一磁钢传感器和第二磁钢传感器、设置于铁轨另一侧的第三磁钢传感器和第四磁钢传感器；所述同侧的第一磁钢传感器和第二磁钢传感器连接至第一驱动子系统，所述同侧的第三磁钢传感器和第四磁钢传感器连接至第二驱动子系统；所述第一驱动子系统还连接第一激光传感器子系统和第一数据采集子系统，所述第一激光传感器子系统和第一数据采集子系统相互连接；所述第二驱动子系统还连接第二激光传感器子系统和第二数据采集子系统，所述第二激光传感器子系统和第二数据采集子系统相互连接；所述第一数据采集子系统和第二数据采集子系统相同且内部都设置有无线通讯模块用于连接至工控机；所述与第一驱动子系统连接的第一磁钢传感器和第二磁钢传感器、与第二驱动子系统连接的第三磁钢传感器和第四磁钢传感器都是相同的磁钢传感器，所述第一磁钢传感器包括H型磁芯、第一输出绕组、第二输出绕组、第一辅助绕组、第二辅助绕组、第三辅助绕组、第四辅助绕组；所述H型磁芯中间套设有第一输出绕组和第二输出绕组并且两者相互连接引出公共引出线作为参考地，所述第一输出绕组还引出第一引出线，所述第二输出绕组还引出第二引出线；所述H型磁芯的上端分别套设第一辅助绕组和第二辅助绕组，下端套也设有第三辅助绕组和第四辅助绕组，所述第一辅助绕组和第二辅助绕组相互连接，所述第一辅助绕组和第三辅助绕组在同一侧并且相互连接还从第三辅助绕组中引出第四引出线，所述第二辅助绕组和第四辅助绕组在另一边的同一侧并且相互连接还从第四辅助绕组中引出第五引出线；所述第一磁钢传感器、第二磁钢传感器、第三磁钢传感器和第四磁钢传感器都设置于铁轨内侧；所述第一驱动子系统和第二驱动子系统相同，所述第一驱动子系统包括PWN驱动模块、通讯模块、MCU控制模块、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第五比较器；所述第一磁钢传感器的公共引出线连接至第一二极管的正极，所述第二磁钢传感器的公共引出线连接至第二二极管的正极；所述第一磁钢传感器和第二磁钢传感器的第一引出线相互连接并都连接至PWN驱动模块，所述第一磁钢传感器和第二磁钢传感器的第五引线相互连接并都连接至PWN驱动模块；所述第一磁钢传感器和第二磁钢传感器的第二引出线和第四引出线都相互连接且连接至PWN驱动模块并接GND，所述PWN驱动模块还与MCU控制模块连接并且MCU控制模块还接GND，所述MCU控制模块还与通讯模块连接；所述第一二极管的负极连接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接第一比较器的负向输入端，所述第一比较器的负向输入端还连接第二电阻的一端，所述第一比较器的正向输入端接GND，所述第二电阻的另一端还连接第一比较器的输出端，所述第一比较器的输出端连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接第二比较器的负向输入端，所述第二比较器的正向输入端接1.5V电源，所述述第二电阻的另一端还连接第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接第三比较器的负向输入端，所述第三比较器的正向输入端接GND，所述第三比较器的输出端连接第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接第三比较器的负向输入端，所述第五电阻的另一端还连接第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接第八电阻的一端，所述第八电阻的一端还接第四比较器的输出端，所述第八电阻的另一端还连接第四比较器的负向输入端，所述第四比较器的正向输入端接GND，所述第八电阻的另一端还连接第二二极管的负极，所述第四比较器的输出端还连接至第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端连接第五比较器的负向输入端，所述第五比较器的正向输入端接1.5V电源；所述第二比较器和第五比较器的输出端还连接至第一激光传感器子系统和第一数据采集子系统，所述第三比较器的输出端连接至第一数据采集子系统；所述第一数据采集子系统包括CPU模块、ADC模块、RAM模块、FPGA模块，所述第三比较器的输出端连接至第一数据采集子系统内的ADC模块，所述第二比较器的输出端连接至第一数据采集子系统内的FPGA模块，所述ADC模块还连接至第一激光传感器子系统，所述ADC模块还分别连接CPU模块和FPGA模块，所述CPU模块和FPGA模块之间相互连接，所述FPGA模块还连接至RAM模块；所述第一输出绕组、第二输出绕组、第一辅助绕组、第二辅助绕组、第三辅助绕组和第四辅助绕组采用铜漆包线，所述H型磁芯采用铁磁材料制成；所述第三电阻和第七电阻都为限流电阻。本技术在磁钢传感器中增加用于校准的辅助绕组，并通过校准算法在安装调试时对磁钢传感器信号进行补偿校准，减小甚至消除误触发几率；同时系统在识别磁钢传感器中心点位置时采用绘制包络线和画构造线方法确定中点位置，将干扰信号的影响降到最低，使速度测量的精度得到提高；最后，为消除车轮摆动和环境干扰对磁钢传感器信号的影响，降低数据处理难度和消除干扰，本系统使用一个驱动子系统同时驱动同一侧的两个磁钢传感器，通过将两个磁钢传感器的输出信号进行相加后再采集处理，有效消除环境和车辆的影响。与现有技术相比，本技术的有益之处在于：1）增加辅助绕组并通过校准算法进行补偿校准，用于减少甚至消本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道交通车辆轮对在线检测系统，其特征在于：包括设置于铁轨一侧的第一磁钢传感器（K1）和第二磁钢传感器（K2）、设置于铁轨另一侧的第三磁钢传感器（K3）和第四磁钢传感器（K4）；所述同侧的第一磁钢传感器（K1）和第二磁钢传感器（K2）连接至第一驱动子系统，所述同侧的第三磁钢传感器（K3）和第四磁钢传感器（K4）连接至第二驱动子系统；所述第一驱动子系统还连接第一激光传感器子系统和第一数据采集子系统，所述第一激光传感器子系统和第一数据采集子系统相互连接；所述第二驱动子系统还连接第二激光传感器子系统和第二数据采集子系统，所述第二激光传感器子系统和第二数据采集子系统相互连接；所述第一数据采集子系统和第二数据采集子系统相同且内部都设置有无线通讯模块用于连接至工控机。

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通车辆轮对在线检测系统，其特征在于：包括设置于铁轨一侧的第一磁钢传感器（K1）和第二磁钢传感器（K2）、设置于铁轨另一侧的第三磁钢传感器（K3）和第四磁钢传感器（K4）；所述同侧的第一磁钢传感器（K1）和第二磁钢传感器（K2）连接至第一驱动子系统，所述同侧的第三磁钢传感器（K3）和第四磁钢传感器（K4）连接至第二驱动子系统；所述第一驱动子系统还连接第一激光传感器子系统和第一数据采集子系统，所述第一激光传感器子系统和第一数据采集子系统相互连接；所述第二驱动子系统还连接第二激光传感器子系统和第二数据采集子系统，所述第二激光传感器子系统和第二数据采集子系统相互连接；所述第一数据采集子系统和第二数据采集子系统相同且内部都设置有无线通讯模块用于连接至工控机。2.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆轮对在线检测系统，其特征在于：所述与第一驱动子系统连接的第一磁钢传感器（K1）和第二磁钢传感器（K2）、与第二驱动子系统连接的第三磁钢传感器（K3）和第四磁钢传感器（K4）都是相同的磁钢传感器，所述第一磁钢传感器（K1）包括H型磁芯（1）、第一输出绕组（2）、第二输出绕组（3）、第一辅助绕组（4a）、第二辅助绕组（4b）、第三辅助绕组（4c）、第四辅助绕组（4d）；所述H型磁芯（1）中间套设有第一输出绕组（2）和第二输出绕组（3）并且两者相互连接引出公共引出线（L3）作为参考地，所述第一输出绕组（2）还引出第一引出线（L1），所述第二输出绕组（3）还引出第二引出线（L2）；所述H型磁芯（1）的上端分别套设第一辅助绕组（4a）和第二辅助绕组（4b），下端套也设有第三辅助绕组（4c）和第四辅助绕组（4d），所述第一辅助绕组（4a）和第二辅助绕组（4b）相互连接，所述第一辅助绕组（4a）和第三辅助绕组（4c）在同一侧并且相互连接还从第三辅助绕组（4c）中引出第四引出线（L4），所述第二辅助绕组（4b）和第四辅助绕组（4d）在另一边的同一侧并且相互连接还从第四辅助绕组（4d）中引出第五引出线（L5）；所述第一磁钢传感器（K1）、第二磁钢传感器（K2）、第三磁钢传感器（K3）和第四磁钢传感器（K4）都设置于铁轨内侧。3.根据权利要求2所述的一种轨道交通车辆轮对在线检测系统，其特征在于：所述第一驱动子系统和第二驱动子系统相同，所述第一驱动子系统包括PWN驱动模块、通讯模块、MCU控制模块、第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、第八电阻（R8）、第九电阻（R9）、第一比较器（U1）、第二比较器（U2）、第三比较器（U3）、第四比较器（U4）、第五比较器（U5）；所述第一磁钢传感器（K1）的公共引出线（L3）连接至第一二极管（D1）的正极，所述第二磁钢传感器（K2）的公共引出线连接至第二二极管（D2）的正极；所述第一磁钢传感器（K1）和第二磁钢传感器（K2）的第一引出线（L1）相互连接并都连接至PWN驱动模块，所述第一磁钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜代平，严彬，李学明，杨文博，夏乾峰，傅冠生，陈向民，
申请(专利权)人：宁波市江北九方和荣电气有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33