一种用于铁路道岔杆件绝对位移的监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于铁路道岔杆件绝对位移的监测装置及监测方法，该装置包括传感器及道岔杆件，其中每根所述道岔杆件上设有一条磁栅尺，所述磁栅尺包括

【技术实现步骤摘要】
一种用于铁路道岔杆件绝对位移的监测装置及监测方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通安全
，特别是涉及一种用于铁路道岔杆件绝对位移的监测装置及监测方法
。

技术介绍

[0002]道岔杆件的位移监测是铁路信号设备监测的重要组成部分，其主要用于感知动作杆
、
表示杆与接点检查柱的间隙，若超出一定范围则进行预报警，从而预防“卡缺口”故障的发生
。
传统道岔杆件的位移测量是由于道岔杆件上磁栅尺中
NS
极的节距为固定值，当发生位移时，通过累积计算磁栅尺中
NS
极数量并转化为位移变化值，此种方式在每次测量前均需要重新进行零位标定，否则无法精确获取实际位移数值，但由于使用环境温度的变化以及长期使用中孔
、
销的磨损，又或者在各种影响因素作用下的变化，道岔杆件往往会发生形状变化，当采用传统相对测量方式，由于道岔杆件形状变化，造成
NS
极的节距发生改变，当测量时累计各
NS
极的节距，会造成误差逐渐增大，使得测量结果不精准，更容易发生杆件移动不到位的故障
。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于铁路道岔杆件绝对位移的监测装置及监测方法，其解决了现有道岔杆件位置监测精度差的问题，改变了传统相对测量方式，从而克服现有技术的不足
。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术公开有一种用于铁路道岔杆件绝对位移的监测装置，其包括传感器及道岔杆件，其中每根所述道岔杆件上设有一条磁栅尺，所述磁栅尺包括
N
个等宽度的凹槽或凸起，所述凹槽或凸起依照
M
位二进制磁编码方式排列分布，每一凹槽代表二进制中的数值0，每一凸起代表二进制中的数值1；所述传感器上设有对应道岔杆件数量的探头，且每个探头包括
M
个磁信号传感器，每个探头对应探测一根道岔杆件的磁栅尺
。
[0005]作为本专利技术的进一步改进，所述传感器包括电源模块
、AD
采集模块
、
调理电路模块
、
单片机及磁信号传感器，其中所述电源模块包括反接及过流保护模块
、
升压模块
、
单片机电源模块以及传感器低纹波电压模块，所述反接及过流保护模块用于对传感器进行过流及极性保护，所述升压模块经反接及过流保护模块连接至外部电源；所述升压模块分别向单片机电源模块
、
传感器低纹波电压模块提供电力，所述单片机电源模块向单片机提供工作电压，所述传感器低纹波电压模块则分别向
AD
采集模块
、
调理电路模块以及磁信号传感器提供工作电压
。
[0006]作为本专利技术的进一步改进，所述磁信号传感器包括磁敏元件及补偿元件，其中所述磁敏元件采集道岔杆件上磁栅尺的磁信号变化并转化电信号，所述补偿元件则采集当前道岔杆件所处环境温度信号并转化为电信号，所述磁敏元件及补偿元件的电信号经调理电路模块放大并传输至
AD
采集模块中，由
AD
采集模块传输至单片机内，所述单片机将电信号
进行信号处理及细分后转换为位移信息，并经过信号隔离输出模块进行输出
。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述道岔杆件包括动作杆和表示杆，所述动作杆和表示杆上分别对应设置一条磁栅尺结构，对应的所述动作杆和表示杆上分别对应设置所述传感器的一个探头
。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述传感器的探头采用4个并排设置的磁信号传感器，且每个磁信号传感器对应探测一个凹槽或凸起，当道岔杆件每移动一个节距，通过传感器中探头的4个磁信号传感器将获得一组4位二进制的磁编码
。
[0009]此外本专利技术还公开有一种用于铁路道岔杆件绝对位移的监测方法，其包括如下步骤：
[0010]S1.
根据绝对编码方式将道岔杆件位移信息进行磁编码，并在道岔杆件上刻槽构成磁栅尺，通过录磁方式将磁编码录制于道岔杆件的磁栅尺，磁栅尺上每个节距均对应一个唯一磁编码；
[0011]S2.
将传感器安设于道岔杆件的磁栅尺上，并通过传感器的探头对磁栅尺进行探测；
[0012]S3.
当道岔杆件每移动一个节距，所述传感器将探测获得一个唯一的磁编码，根据绝对编码将探测获得的磁编码反译为对应位移信息，即可获得道岔杆件的绝对位移
。
[0013]作为本专利技术的一种改进，所述
S1
步骤中对道岔杆件进行录磁前，首先在道岔杆件上按照
M
位二进制磁编码方式进行刻槽制作磁栅尺结构，所述磁栅尺结构包括
N
个等宽度的凹槽及凸起，其中凹槽代表编码0，凸起代表编码1，所述磁栅尺中任意
M
个相邻凹槽及凸起构成一个代表唯一位移的磁编码信息
。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述
S1
步骤中的磁编码采用线性反馈移位寄存器进行生成
。
[0015]作为本专利技术的一种改进，所述道岔杆件按照4位二进制磁编码方式进行刻槽制作磁栅尺，同时所述线性反馈移位寄存器采用4级线性反馈移位寄存器，且初始输入状态为
[0,0,0,1]。
[0016]采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：
[0017]本专利技术中通过将铁路道岔杆件与磁栅尺集成化，同时将磁栅尺采用二进制绝对磁编码方式进行排布，构成集成化绝对编码磁栅尺，通过对道岔杆件的每个节距的绝对位移进行磁编码，可以保证传感器探测获得道岔杆件上磁栅尺的磁编码后，可直接译码确定当前道岔杆件所在节距，以获得道岔杆件的绝对位置，可适用于道岔缺口监测以及动作杆
、
表示杆位移监测等使用场景，以实现对铁路道岔中转辙机的动作杆或表示杆的绝对位移进行测量，上述方式实现了对动作杆或表示杆绝对位置测量，改变了传统道岔杆件所采用的相对测量方式，可避免环境温度等因素使道岔杆件长度变形所造成的误差影响，可提高监测精度
。
附图说明
[0018]上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明
。
[0019]图1是本专利技术实施例中用于铁路道岔杆件绝对位移的监测装置的整体结构示意
[0032]初始状态
0,0,0,1
第八次移位
1,0,1,1
第一次移位
0,0,1,1
第九次移位
0,1,1,0
第二次移位
0,1,1,1
第十次移位
1,1,0,0
第三次移位
1,1,1,1
第十一次移位
1,0,0,1
第四次移位
1,1,1,0
第十二次移位
0,0,1,0
第五次移位
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于铁路道岔杆件绝对位移的监测装置，其特征在于，包括传感器及道岔杆件，其中每根所述道岔杆件上设有一条磁栅尺，所述磁栅尺包括
N
个等宽度的凹槽或凸起，所述凹槽或凸起依照
M
位二进制磁编码方式排列分布，每一凹槽代表二进制中的数值0，每一凸起代表二进制中的数值1；所述传感器上设有对应道岔杆件数量的探头，且每个探头包括
M
个磁信号传感器，每个探头对应探测一根道岔杆件的磁栅尺
。2.
根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述传感器包括电源模块
、AD
采集模块
、
调理电路模块
、
单片机及磁信号传感器，其中所述电源模块包括反接及过流保护模块
、
升压模块
、
单片机电源模块以及传感器低纹波电压模块，所述反接及过流保护模块用于对传感器进行过流及极性保护，所述升压模块经反接及过流保护模块连接至外部电源；所述升压模块分别向单片机电源模块
、
传感器低纹波电压模块提供电力，所述单片机电源模块向单片机提供工作电压，所述传感器低纹波电压模块则分别向
AD
采集模块
、
调理电路模块以及磁信号传感器提供工作电压
。3.
根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述磁信号传感器包括磁敏元件及补偿元件，其中所述磁敏元件采集道岔杆件上磁栅尺的磁信号变化并转化电信号，所述补偿元件则采集当前道岔杆件所处环境温度信号并转化为电信号，所述磁敏元件及补偿元件的电信号经调理电路模块放大并传输至
AD
采集模块中，由
AD
采集模块传输至单片机内，所述单片机将电信号进行信号处理及细分后转换为位移信息，并经过信号隔离输出模块进行输出
。4.
根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述道岔杆件包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐天翼，卢瑞兵，宋立新，阎鹏，唐军挪，张伟，赵永军，冯起斌，张峰，张嵩，乔治，边衡，谢根宝，张云飞，
申请(专利权)人：太原市京丰铁路电务器材制造有限公司，
类型：发明
国别省市：