一種防止車輛傾覆的控制方法及控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防止車輛傾覆的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵路車輛一般具有可旋轉(zhuǎn)到車輛外的工作裝置，當(dāng)其在超高的鐵路上作業(yè)，工作 裝置向超高的另一側(cè)旋轉(zhuǎn)時(shí)，可能會(huì)因?yàn)楣ぷ餮b置上有重物導(dǎo)致車輛發(fā)生傾覆。超高是指， 在軌道彎道處，為了使兩股鋼軌受力均勻且車輛行駛平穩(wěn)，保持內(nèi)側(cè)鋼軌不變，而抬高外側(cè) 鋼軌，外側(cè)鋼軌軌面與內(nèi)側(cè)軌柜面水平高度之差即超高。
[0003] 目前，我國(guó)鐵路車輛用于防止車輛傾覆的電氣裝置一般是在車體兩側(cè)的轉(zhuǎn)向架上 各安裝一套行程開關(guān)，用于檢測(cè)車體兩側(cè)轉(zhuǎn)向架彈簧的伸縮量，當(dāng)有超高存在，并且旋轉(zhuǎn)工 作裝置向超高另一側(cè)旋轉(zhuǎn)時(shí)，超高的另一側(cè)轉(zhuǎn)向架彈簧被壓縮，而超高側(cè)轉(zhuǎn)向架彈簧被拉 伸，當(dāng)拉伸到一定值時(shí)，檢測(cè)彈簧拉伸量的行程開關(guān)給出一個(gè)開關(guān)量信號(hào)，使旋轉(zhuǎn)工作裝置 停止旋轉(zhuǎn)，避免車輛傾覆。
[0004] 在上述現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)不同的超高軌道沒有區(qū)別，行程開關(guān)僅僅只是檢測(cè)彈簧拉 伸的零界值，并且此行程開關(guān)很難調(diào)試到合適點(diǎn)，當(dāng)調(diào)試不到位，如行程開關(guān)拉線調(diào)試過長(zhǎng) 時(shí)，此行程開關(guān)起不到防車輛傾覆的作用；而行程開關(guān)拉線調(diào)試過短時(shí)，容易誤動(dòng)作，使旋 轉(zhuǎn)工作裝置頻繁停止。最后用行程開關(guān)也僅僅只能停止旋轉(zhuǎn)工作裝置，不能指導(dǎo)旋轉(zhuǎn)工作 裝置旋轉(zhuǎn)到可達(dá)到的最大角度。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮?01110457270. 1的中國(guó)申請(qǐng)公開了一種防止車輛傾覆的方法，其在車 輛行駛的道路上鋪設(shè)有磁性的材料，在車輛上設(shè)置有可以控制的電磁線圈，電磁線圈的 投切根據(jù)車輪與地面的接觸情況自動(dòng)控制，電磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)極向與地面的磁場(chǎng)極向相 異，互相吸引，當(dāng)車輪脫離地面時(shí)，地磁線圈立即自動(dòng)投入，瞬間產(chǎn)生一個(gè)與地面互相吸引 的磁場(chǎng)力，將離地的車輛拉回地面，該方法簡(jiǎn)單易行，但是控制效果不佳，而且，不能及時(shí)將 車輛旋轉(zhuǎn)角度信息反饋給操作人員，不利于執(zhí)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明即針對(duì)上述缺陷加以改進(jìn)，提供一種防止車輛傾覆的控制方法。
[0007] 本發(fā)明的第一方面提供一種防止車輛傾覆的控制方法，其包括：
[0008] a.計(jì)算既有線路上車輛傾覆臨界角α。；
[0009] b.測(cè)量車架傾斜角α χ ;
[0010] c.對(duì)車架傾斜角α χ與車輛傾覆臨界角a ^進(jìn)行比較；
[0011] d.若車架傾斜角Cix小于車輛傾覆臨界角Citl，則車輛旋轉(zhuǎn)工作裝置可以繼續(xù)旋 轉(zhuǎn)；
[0012] e.若車架傾斜角α χ等于車輛傾覆臨界角a ^，則車輛旋轉(zhuǎn)工作裝置停止旋轉(zhuǎn)；
[0013] f.若車架傾斜角αχ大于車輛傾覆臨界角Citl，則車輛旋轉(zhuǎn)工作裝置往回旋轉(zhuǎn)。
[0014] 優(yōu)選的是，步驟a計(jì)算既有線路上車輛傾覆臨界角的計(jì)算原理為：
[0015] 在存在超高的鐵路線路上，車架傾斜角為αχ，當(dāng)車輛總重量產(chǎn)生的力矩與旋轉(zhuǎn)工 作裝置產(chǎn)生的力矩相等時(shí)，此時(shí)車架傾斜角α χ的值即為車輛傾覆臨界角Citl，即：
[0016] G整 XL = G拋 Xm (1.1)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種防止車輛傾覆的控制方法，其包括： a. 計(jì)算既有線路上車輛傾覆臨界角a^ ; b. 測(cè)量車架傾斜角ax ; c. 對(duì)車架傾斜角ax與車輛傾覆臨界角a^進(jìn)行比較； d. 若車架傾斜角ax小于車輛傾覆臨界角a^，則車輛旋轉(zhuǎn)工作裝置可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)； e. 若車架傾斜角ax等于車輛傾覆臨界角a^，則車輛旋轉(zhuǎn)工作裝置停止旋轉(zhuǎn)； f. 若車架傾斜角ax大于車輛傾覆臨界角a^，則車輛旋轉(zhuǎn)工作裝置往回旋轉(zhuǎn)； 其特征在于：步驟a計(jì)算既有線路上車輛傾覆臨界角a^的計(jì)算原理為：在存在超高的 鐵路線路上，車架傾斜角為ax，當(dāng)車輛總重量產(chǎn)生的力矩與旋轉(zhuǎn)工作裝置產(chǎn)生的力矩相等 時(shí)，此時(shí)車架傾斜角ax的值即為車輛傾覆臨界角a〇,即： G整XL=G拋Xm(1. 1)
L2 =hXtana〇 (1.3) 從而，可知：
式（1. 1)_ 式（1.4)中： Gs為車輛總重量，即包括物料和旋轉(zhuǎn)工作裝置的重量； G拋為旋轉(zhuǎn)工作裝直重星;； L為轉(zhuǎn)動(dòng)力矩； U為鐵路軌距，標(biāo)準(zhǔn)軌距1^=1435111111 ;h為整車重心到軌面的距離； m為旋轉(zhuǎn)工作裝置轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
2. 如權(quán)利要求1所述的防止車輛傾覆的控制方法，其特征在于：所述公式（1. 1)_(1. 3) 固化在處理器中。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的防止車輛傾覆的控制方法，其特征在于：步驟b中車架傾 斜角ax由角度傳感器測(cè)量得到。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的防止車輛傾覆的控制方法，其特征在于：步驟b中車輛的 傾斜角ax通過計(jì)算得到，計(jì)算原理是： ax=aa2 ( 1. 5) 其中：a:為超高傾斜角； a2為傾斜角，由鐵路線路超高或旋轉(zhuǎn)工作裝置使轉(zhuǎn)向架彈簧發(fā)生形變所產(chǎn)生。
5. 如權(quán)利要求4所述的防止車輛傾覆的控制方法，其特征在于：
式中：為鐵路線路超_值，由鐵路基本幾何參數(shù)決定； U為鐵路軌距。
6. 如權(quán)利要求4所述的防止車輛傾覆的控制方法，其特征在于：傾斜角a2由以下公式 求得：由車輛車架的力偶平衡關(guān)系得： PXc=P2XL3 (1. 7) PXd=PiXLg (1. 8)
式（1.7)-式（2.0)中： P=G#Xc〇sax，為車輛總重量對(duì)車輛車架的靜載荷，即垂直壓力； Pi為車輛對(duì)轉(zhuǎn)向架左側(cè)彈簧的垂向靜載荷，即車輛對(duì)轉(zhuǎn)向架左側(cè)彈簧的壓力； P2為車輛對(duì)轉(zhuǎn)向架右側(cè)彈簧的垂向靜載荷，即車輛對(duì)轉(zhuǎn)向架右側(cè)彈簧的壓力；c為垂直壓力P在車輛車架的作用點(diǎn)與轉(zhuǎn)向架左側(cè)彈簧距離； d為垂直壓力P在車輛車架的作用點(diǎn)與轉(zhuǎn)向架右側(cè)彈簧距離； L3為轉(zhuǎn)向架左右彈簧的水平距離； 由彈簧軸向特性計(jì)算公式： F=KXf(2. 1) 式（2. 1)中： F為作用于彈簧上的垂向靜載荷；f?為彈簧擾度，即為彈簧在外力作用下的形變量；
為彈簧剛度；其中，G為彈簧剪切彈性模數(shù)；d為彈條直徑；n為彈簧有效圈 數(shù)；D為彈簧平均直徑；對(duì)已安裝在轉(zhuǎn)向架上的彈簧而言，彈簧剛度為定值； 對(duì)轉(zhuǎn)向架左右彈簧應(yīng)用彈簧軸向特性公式，可得： P: =KXXl (2. 2) P2 =KXx2 (2. 3) 由式（1. 9)、式（2. 0)、式（2. 2)和式（2. 3)可得：
式（2. 2)-式（2. 6)中： Xi為轉(zhuǎn)向架左側(cè)彈簧擾度，即彈簧的壓縮量；x2為轉(zhuǎn)向架右側(cè)彈簧擾度，即彈簧的壓縮量。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的防止車輛傾覆的控制方法，其特征在于：步驟c由中央處 理單元完成。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的防止車輛傾覆的控制方法，其特征在于：旋轉(zhuǎn)工作裝置操 作的程序?yàn)椋?br>9. 一種防止車輛傾覆的控制裝置，其包括中央處理單元，該中央處理單元分別與角度 傳感器和旋轉(zhuǎn)工作裝置連接，所述角度傳感器安裝在待測(cè)車輛的旋轉(zhuǎn)工作裝置正下方車架 中心線上，其特征在于：所述角度傳感器將測(cè)量出的車架傾斜角度信號(hào)輸出至中央處理單 JLi〇
10. 如權(quán)利要求9所述的防止車輛傾覆的控制裝置，其特征在于：所述中央處理單元與 顯示設(shè)備連接。
【專利摘要】一種防止車輛傾覆的控制方法，其包括：a.計(jì)算既有線路上車輛傾覆臨界角α0；b.測(cè)量車架傾斜角αx；c.對(duì)車架傾斜角αx與車輛傾覆臨界角α0進(jìn)行比較；d.若車架傾斜角αx小于車輛傾覆臨界角α0，則車輛旋轉(zhuǎn)工作裝置可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；e.若車架傾斜角αx等于車輛傾覆臨界角α0，則車輛旋轉(zhuǎn)工作裝置停止旋轉(zhuǎn)；f.若車架傾斜角αx大于車輛傾覆臨界角α0，則車輛旋轉(zhuǎn)工作裝置往回旋轉(zhuǎn)；本發(fā)明提供的防止車輛傾覆的控制方法在可編程邏輯控制器(簡(jiǎn)稱PLC)組成的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，只需要增加角度傳感器和簡(jiǎn)單的接線，即完成硬件方面的改造，本發(fā)明另一方面提供的防止車輛傾覆的控制裝置在有較大超高的鐵路上，能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)防止車輛傾覆。
【IPC分類】G05D3-00, B61C17-00
【公開號(hào)】CN104777848
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410013959
【發(fā)明人】左后林, 黎建麟, 邱學(xué)飛
【申請(qǐng)人】昆明中鐵大型養(yǎng)路機(jī)械集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2014年1月13日