專利名稱：中低速磁懸浮列車接觸軌的監(jiān)控系統(tǒng)及其動態(tài)檢測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁懸浮列車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種中低速磁懸浮列車接觸軌的監(jiān)控系統(tǒng)及其動態(tài)檢測設(shè)備。
背景技術(shù)：
中低速磁懸浮列車主要采用三、四軌供電和側(cè)式接觸受流，即在沿車軌附近設(shè)置接觸軌(供電軌)，列車設(shè)置的受流器與接觸軌側(cè)面接觸，接觸軌將電流導(dǎo)入受流器，以達到實時為列車提供電能的目的。由于外部因素(比如接觸軌接頭錯位、不平順)、或受流器的受流靴不均勻磨耗、或受流器前后接觸不平衡，均容易導(dǎo)致受流器和接觸軌接觸不良，輕則引起供電不穩(wěn)，重則造成停運等重大事故，因此，對受流器和接觸軌的接觸狀態(tài)進行監(jiān)測是保障中低速磁懸浮列車安全運營的重要手段。磁浮交通接觸軌幾何參數(shù)的檢測項目主要有高低、軌距，高低距即接觸軌與車軌(F軌)的豎直距離，軌距即接觸軌與車軌(F軌)的水平距離。一般輪軌列車上也存在檢測車軌運行狀態(tài)的檢測設(shè)備，設(shè)置于轉(zhuǎn)向上，且由于設(shè)計成本和車軌參數(shù)的檢測需求，需要設(shè)置成整體式檢測設(shè)備。整體式檢測設(shè)備上設(shè)置分別檢測左接觸軌和右接觸軌參數(shù)的檢測元件。然而，上述檢測裝置應(yīng)用于中低速磁懸浮列車時存在下述技術(shù)問題中低速磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架為左右模塊相互解耦活動且具備一定側(cè)向防滾能力的特殊結(jié)構(gòu)，則轉(zhuǎn)向架左模塊和右模塊存在相對運動，相應(yīng)地，轉(zhuǎn)向架與接觸軌之間的位置關(guān)系受車輛懸浮狀態(tài)和運行影響，與輪軌列車相比，波動較大，一般的檢測設(shè)備無法適用于該種工況。將上述輪軌列車的整體式檢測設(shè)備移植應(yīng)用到中低速磁懸浮列車接觸軌和受流器的動態(tài)檢測中時，整體式檢測設(shè)備將隨轉(zhuǎn)向架的解耦運動而扭轉(zhuǎn)變形，檢測失效，且最終導(dǎo)致?lián)p壞。有鑒于此，如何提供一種中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，以適用于中低速磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架的動態(tài)工況，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，該檢測設(shè)備能夠適用于該種列車轉(zhuǎn)向架的動態(tài)工況，真實地反映接觸軌的真實狀態(tài)。本發(fā)明的另一目的是提供一種磁懸浮列車接觸軌的監(jiān)控系統(tǒng)。為達到本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明提供一種中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，包括第一位移 檢測裝置和第二位移檢測裝置，分別用以檢測列車兩側(cè)軌距的參數(shù)，以便獲取兩側(cè)軌距；固定架，其兩端分別用于安裝所述第一位移檢測裝置和所述第二位移檢測裝置；所述固定架的一端與轉(zhuǎn)向架的一側(cè)、所述固定架的另一端與所述轉(zhuǎn)向架的另一側(cè)均沿豎直延伸的軸線以及沿行駛方向延伸的軸線轉(zhuǎn)動連接，以使所述固定架的兩端相對于所述轉(zhuǎn)向架均能夠在兩個方向轉(zhuǎn)動；且所述轉(zhuǎn)向架的一側(cè)和所述固定架沿固定架跨度方向延伸的軸線轉(zhuǎn)動連接；所述固定架與所述轉(zhuǎn)向架的一側(cè)沿固定架的跨度方向滑動連接。優(yōu)選地，還包括第一連接件和第二連接件，所述固定架的兩端分別通過所述第一連接件和所述第二連接件與所述轉(zhuǎn)向架連接優(yōu)選地，所述第一連接件和所述第二連接件均包括軸承和支撐軸，軸承的內(nèi)圈和外圈分別與支撐軸的外周壁和轉(zhuǎn)向架定位；所述固定架的兩端設(shè)置鉸接座，所述支撐軸的端部鉸接于所述的鉸接座；一所述鉸接座與所述固定架滑動連接，且兩所述鉸接座與所述固定架之間還設(shè)有彈性墊塊。優(yōu)選地，所述第一連接件和所述第二連接件均包括軸承和支撐軸，軸承的內(nèi)圈和外圈分別與支撐軸的外周壁和轉(zhuǎn)向架定位；所述固定架的兩端分別設(shè)置鉸接座和關(guān)節(jié)軸承，一所述支撐軸的端部鉸接于所述的鉸接座，另一所述支承軸的端部連接所述關(guān)節(jié)軸承，所述鉸接座或所述關(guān)節(jié)軸承與所述固定架滑動連接。優(yōu)選地，所述第一連接件和所述第二連接件還均包括軸承座，所述軸承的外圈定位于所述軸承座的內(nèi)腔中，所述軸承座與所述轉(zhuǎn)向架固定。優(yōu)選地，所述軸承座的內(nèi)腔中設(shè)有內(nèi)套筒和外套筒，所述外套筒與所述軸承座的內(nèi)壁固定，所述支撐軸插于所述內(nèi)套筒中并固定；所述第一連接件和所述第二連接件均包括兩所述軸承，兩所述軸承的外圈分別位于所述外套筒的兩端、兩所述軸承的內(nèi)圈分別位于所述內(nèi)套筒的兩端。優(yōu)選地，所述軸承座的端部設(shè)置密封蓋，以密封所述軸承。優(yōu)選地，還包括固定于轉(zhuǎn)向架上的第一平臺和第二平臺，所述第一連接件和所述第二連接件分別支撐于所述第一平臺和所述第二平臺上。優(yōu)選地，所述固定架包括橫梁和位于橫梁兩端的第一安裝臂和第二安裝臂，所述第一檢測裝置和所述第二檢測裝置分別安裝于所述第一安裝臂和所述第二安裝臂上。優(yōu)選地，與所述固定架滑動連接的所述鉸接座和所述橫梁的二者之一設(shè)有直線導(dǎo)軌，另一者設(shè)有直線滑塊。優(yōu)選地，所述第一位移檢測裝置檢測的一側(cè)軌距參數(shù)包括該側(cè)接觸軌、車軌與所述固定架的水平距離，以獲取該側(cè)軌距；所述第二位移檢測裝置檢測的軌距參數(shù)包括該側(cè)接觸軌、車軌與所述固定架的水平距離，以獲取該側(cè)軌距。優(yōu)選地，所述第一位移檢測裝置和所述第二位移檢測裝置還分別檢測一側(cè)接觸軌與該側(cè)車軌的豎直距離、另一側(cè)接觸軌與該側(cè)車軌的豎直距離。優(yōu)選地，所述第一位移檢測裝置包括檢測一側(cè)車軌與固定架水平距離、豎直距離的位移傳感器組件；所述第二位移檢測裝置包括檢測另一側(cè)車軌與固定架水平距離、豎直距離的位移傳感器組件。優(yōu)選地，所述第一位移檢測裝置包括第一接觸軌圖像采集處理系統(tǒng)，用于采集一側(cè)接觸軌圖像并處理獲取該側(cè)接觸軌與固定架水平距離、豎直距離；所述第二位移檢測裝置包括第二接觸軌圖像采集處理系統(tǒng)，用于采集另一側(cè)接觸軌圖像并處理獲取該側(cè)接觸軌與固定架水平距離、豎直距離。優(yōu)選地，所述第一圖像采集處理系統(tǒng)和所述第二圖像采集處理系統(tǒng)均包括發(fā)射激光于接觸軌上以形成接觸軌輪廓的激光器、直接獲取接觸軌輪廓圖像的CCD相機、采集接觸軌輪廓圖像的圖像采集卡；還包括通訊模塊和根據(jù)采集的圖像計算獲得接觸軌與固定架水平距離、豎直距離的圖像處理卡，圖像處理卡將計算獲得的數(shù)據(jù)通過通訊模塊發(fā)送于外部。 優(yōu)選地，所述固定架上還設(shè)置測量所述固定架的姿態(tài)測量裝置。優(yōu)選地，所述姿態(tài)測量裝置包括分別檢測所述固定架橫滾角、偏航角以及搖頭率的傾角計、縱向光纖陀螺和垂向光纖陀螺，還包括數(shù)據(jù)預(yù)處理板，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理板處理檢測的橫滾角、偏航角、搖頭率數(shù)據(jù)并傳送至外部，以便對計算的水平距離、豎直距離進行校正。該動態(tài)檢測設(shè)備中固定架的的一端與轉(zhuǎn)向架的一側(cè)、固定架的另一端與轉(zhuǎn)向架的另一側(cè)均沿兩個方向的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動連接，且固定架與轉(zhuǎn)向架的一側(cè)滑動連接。則轉(zhuǎn)向架的左右模塊沿行駛方向產(chǎn)生前后錯動時，由于固定架的兩端和左右模塊分別轉(zhuǎn)動連接，且轉(zhuǎn)動軸線豎直延伸，且固定架與轉(zhuǎn)向架沿固定架的跨度方向滑動連接，則固定架可以通過轉(zhuǎn)動調(diào)整位置，以適應(yīng)左右模塊的錯動；轉(zhuǎn)向架的左右模塊的懸浮高度不一致時，即左右模塊在豎直方向錯動時，由于固定架兩端與左右模塊分別轉(zhuǎn)動連接，且轉(zhuǎn)動軸線沿行駛方向延伸，則固定架相對于轉(zhuǎn)向架可以在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)左右模塊的上下錯動；轉(zhuǎn)向架左右模塊之間的距離改變時，即轉(zhuǎn)向架左右模塊的橫向跨度發(fā)生變動時，由于固定架與轉(zhuǎn)向架沿跨度方向滑動連接，則固定架可以相對于轉(zhuǎn)向架滑動，以適應(yīng)左右模塊的左右距離變動；當(dāng)左右模塊沿行駛方向發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，由于轉(zhuǎn)向架的一側(cè)相對于固定架沿固定架跨度方向轉(zhuǎn)動連接，則固定架可以相對于轉(zhuǎn)向架左右模塊轉(zhuǎn)動。以上僅是結(jié)合轉(zhuǎn)向架特定運行狀態(tài)進行的分析，在轉(zhuǎn)向架的運行結(jié)合上述任意情況時，即不論轉(zhuǎn)向架左右模塊如何運動，由于該種結(jié)構(gòu)的檢測設(shè)備滿足了自由度要求，固定架均可以實時地根據(jù)左右模塊的變動調(diào)整自身的位置，以適應(yīng)轉(zhuǎn)向架的運行姿態(tài)，轉(zhuǎn)向架的運動不會造成固定架扭動變形，因此，該動態(tài)檢測設(shè)備可以較好地適用于中低速磁懸浮列車的特殊的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，能夠跟隨轉(zhuǎn)向架的動態(tài)工況而作出相應(yīng)變動，從而在列車運行過程中，真實地反應(yīng)接觸軌的工作狀態(tài)。為達到本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明還提供一種中低速磁懸浮列車接觸軌的監(jiān)控系統(tǒng)，包括接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備，所述動態(tài)檢測設(shè)備為上述任一項所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備。優(yōu)選地，所述監(jiān)測設(shè)備包括上位機，所述上位機接收所述左位移檢測裝置和所述右位移檢測裝置檢測的參數(shù)，并予以顯示。優(yōu)選地，所述上位機中預(yù)存軌距和/或接觸軌與車軌的豎直距離的對比值范圍，當(dāng)接收的參數(shù)值超出對應(yīng)的對比值范圍時，輸出報警信號。由于上述動態(tài)檢測設(shè)備具有上述技術(shù)效果，具有該動態(tài)檢測設(shè)備的中低速磁懸浮列車的監(jiān)控系統(tǒng)也具備相同的技術(shù)效果。


圖I為本發(fā)明所提供接觸軌動態(tài)檢測設(shè)備一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中左支撐件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I中右支撐件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖I中動態(tài)檢測設(shè)備的原理圖；圖5為圖I中圖像采集處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖I中姿態(tài)測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，Ia左支撐件、Ial支撐墊塊、la2左鉸接支座、la3左鉸接軸、la4左軸承端蓋、la5左支撐軸、la6左軸承、la7左外套筒、la8左內(nèi)套筒、la9左軸承座；Ib右支撐組件、Ibl直線導(dǎo)軌、lb2右連接座、Ibb關(guān)節(jié)軸承、lb3銷軸、lb4右軸承端蓋、lb5右支撐軸、lb6左軸承、lb7右外套筒、lb8右內(nèi)套筒、lb9右軸承座、lba、直線滑塊、2al第一左支座、2a2左水平位移計、2bI第一右支座、2b2右水平位移計、3a左平臺、3b右平臺、4al第二左支座、4a2第一左豎直位移計、4a3第二左豎直位移計、4bl第二右支座、4b2第一右豎直位移計、4b3第二右豎直位移計、5a左安裝臂、5b右安裝臂、7a左接觸軌、7b右接觸軌、8橫梁、9姿態(tài)測量裝置；61CXD相機、62圖像采集卡、63圖像處理卡、64通訊模塊、65激光器、6a左圖像采集處理系統(tǒng)、6b右圖像采集處理系統(tǒng)、9a數(shù)據(jù)預(yù)處理電路板、9b電連接器接口、9c傾角計數(shù)據(jù)線、9d縱向光纖陀螺數(shù)據(jù)線、9e垂向光纖陀螺數(shù)據(jù)線、9f儀器安裝殼體、9g傾角計、9x縱向光纖陀螺、9z垂向光纖陀螺、a第一轉(zhuǎn)動副、b第二轉(zhuǎn)動副、c移動副、d球面副、e第三轉(zhuǎn)動副、f第四轉(zhuǎn)動副。
具體實施例方式本發(fā)明的核心為提供一種中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，該檢測設(shè)備能夠適用于該種列車轉(zhuǎn)向架的動態(tài)工況，真實地反映接觸軌的真實狀態(tài)。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。為便于理解和描述的簡潔，文中結(jié)合中低速磁懸浮列車接觸軌的監(jiān)測設(shè)備及其動態(tài)檢測設(shè)備進行說明，即對整體的監(jiān)控系統(tǒng)進行說明，有益效果不再重復(fù)論述。此外需要說明的是，文中實施例涉及的“左” “右”均以圖I為視角，主要為了便于理解，并不對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)造成限制。請參考圖1，圖I為本發(fā)明所提供接觸軌動態(tài)檢測設(shè)備一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例中，中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備包括左位移檢測裝置和右位移檢測裝置，分別用以檢測列車左軌距的參數(shù)和右軌距的參數(shù)。左接觸軌7a、右接觸軌7b處于左車軌和右車軌之間，左軌距指左接觸軌7a與左車軌外側(cè)的距離，右軌距為右接觸軌7b與右車軌外側(cè)的距離。此外，該實施例中的位移檢測裝置還包括檢測接觸軌與車軌豎直距離的檢測元件，即檢測接觸軌與車軌的高低距。圖I中，左位移檢測裝置包括左水平位移計2a2、左豎直位移計；右位移檢測裝置包括右水平位移計2b2、右豎直位移計。動態(tài)檢測設(shè)備還包括固 定架G，固定架G的兩端分別用于安裝左位移檢測裝置和右位移檢測裝置。如圖I所示，該實施例中的固定架G具有中間橫梁8，橫梁8的兩端分別具有左安裝臂5a和右安裝臂5b，左位移檢測裝置和右檢測裝置對應(yīng)地分別安裝于左安裝臂5a和右安裝臂5b上。具體地，該實施例中的左位移檢測裝置和右位移檢測裝置均包括水平位移計和豎直位移計，水平位移計用于檢測接觸軌與固定架G的水平位移，豎直位移計用于檢測接觸軌與固定架G的豎直距離，圖I中，左安裝臂5a上設(shè)置第一左支座2al和第二左支座4al，分別用于安裝左水平位移計2a2和左豎直位移計(包括第一左豎直位移計4a2、第二左豎直位移計4a3);右安裝臂5b上設(shè)置第一右支座2b I和第二右支座4bl，分別用于安裝右水平位移計2b2和右豎直位移計(包括第一右豎直位移計4b2、第二右豎直位移計4b3)。為便于檢測，左水平位移計2a2和右水平位移計2b2可以分別與左車軌和右車軌間隔適當(dāng)距離。
上述動態(tài)檢測設(shè)備連接于列車的轉(zhuǎn)向架上，該實施例中的固定架G的的一端與轉(zhuǎn)向架的一側(cè)、固定架G的另一端與轉(zhuǎn)向架的另一側(cè)均沿兩個方向的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動連接，由于轉(zhuǎn)向架具有左右模塊，故該固定架G的兩端分別與轉(zhuǎn)向架的左模塊、右模塊連接。其中，一轉(zhuǎn)動軸線豎直延伸，另一轉(zhuǎn)動軸線沿行駛方向延伸，此外，轉(zhuǎn)向架的一側(cè)相對于固定架G與還能夠沿固定架跨度方向延伸的軸線轉(zhuǎn)動，且固定架G與轉(zhuǎn)向架的一側(cè)沿固定架的跨度方向(圖I中表現(xiàn)為橫梁8的軸向)滑動連接。則列車運行時，轉(zhuǎn)向架的左右模塊沿行駛方向產(chǎn)生前后錯動時，由于固定架G的兩端和左右模塊分別轉(zhuǎn)動連接，且轉(zhuǎn)動軸線豎直延伸，此外，固定架G與轉(zhuǎn)向架沿固定架的跨度方向滑動連接，則固定架G可以通過轉(zhuǎn)動調(diào)整位置，以適應(yīng)左右模塊的錯動；轉(zhuǎn)向架的左右模塊的懸浮高度不一致時，即左右模塊在豎直方向錯動時，由于固定架G兩端與左右模塊分別轉(zhuǎn)動連接，且轉(zhuǎn)動軸線沿行駛方向延伸，則固定架G相對于轉(zhuǎn)向架可以在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)左右模塊的上下錯動；轉(zhuǎn)向架左右模塊之間的距離改變時，固定架G可以相對于轉(zhuǎn)向架滑動，以適應(yīng)左右模塊的左右距離變動；當(dāng)左右模塊沿行駛方向發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，由于轉(zhuǎn)向架的一側(cè)相對于固定架G沿固定架跨度方向轉(zhuǎn)動連接，則固定架G可以相對于轉(zhuǎn)向架左右模塊轉(zhuǎn)動。以上僅是結(jié)合轉(zhuǎn)向架特定運行狀態(tài)進行的分析，在轉(zhuǎn)向架的運行結(jié)合上述任意情況時，即不論轉(zhuǎn)向架左右模塊如何運動，由于該種結(jié)構(gòu)的檢測設(shè)備滿足了自由度要求，固定架G均可以實時地根據(jù)左右模塊的變動調(diào)整自身的位置，以適應(yīng)轉(zhuǎn)向架的運行姿態(tài)，轉(zhuǎn)向架的運動不會造成固定架G扭動變形，因此，該動態(tài)檢測設(shè)備可以較好地適用于中低速磁懸浮列車的特殊的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，從而在列車運行過程中，真實地反應(yīng)接觸軌的工作狀態(tài)。具體地，固定架G的兩端可以分別通過左連接件和右連接件與轉(zhuǎn)向架的左、右模塊連接。該實施例中，固定架G掛載于轉(zhuǎn)向架上，相應(yīng)地，左連接件和右連接件分別為支撐件，當(dāng)然，理論上，左連接件和右連接件也可以將固定架G吊掛于轉(zhuǎn)向架處，但將固定架G采取掛載并支撐于轉(zhuǎn)向架上的連接方式較為可靠，且更為符合轉(zhuǎn)向架處的空間布置，便于設(shè)置檢測裝置。請參考圖2和圖3，圖2為圖I中左支撐件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I中右支撐件的結(jié)構(gòu)示意圖。為了便于固定架G與轉(zhuǎn)向架的連接，該實施例中，該動態(tài)檢測設(shè)備還包括與轉(zhuǎn)向架的左、右托臂分別固定連接的左平臺3a和右平臺3b，左支撐件Ia和右支撐件Ib分別支撐于左平臺3a和右平臺3b上，設(shè)置平臺后，便于實施且連接可靠。轉(zhuǎn)動連接的方式包括軸承連接、鉸接等。圖2中，左支撐件Ia包括左支撐軸la5、左軸承l(wèi)a6、左軸承座la9,左軸承l(wèi)a6的內(nèi)圈與左支撐軸la5定位,可以將左支撐軸la5插于內(nèi)圈內(nèi)定位，左軸承l(wèi)a6的外圈與左軸承座la9定位,左軸承座la9固定在左平臺3a上，圖2中，左軸承座la9的下端具有沿徑向延伸的外緣，外緣上設(shè)有安裝孔，可以通過插入安裝孔的螺栓與左平臺3a固定。左支撐軸la5和固定架G的橫梁8鉸接，為了便于鉸接，左支撐件Ia上還設(shè)置左鉸接支座la2，左鉸接支座la2和橫梁8之間還設(shè)置左支撐墊塊Ial，左支撐軸la5通過左鉸接軸la3鉸接于左鉸接支座la2，左支撐墊塊Ial的上下兩側(cè)連接橫梁9和左鉸接支座la2，左支撐墊塊Ial的設(shè)置可以加強橫梁8與左支撐件Ia的連接強度。
進一步地，為了便于左軸承l(wèi)a6和左軸承座la9、左支撐軸la5的定位，可以在左軸承座la9和左支撐軸la5之間設(shè)置筒體，包括左內(nèi)套筒la8和左外套筒la7。如圖2所示，左支撐軸la5插于左內(nèi)套筒la8內(nèi)并固定，左外套筒la7和左軸承座la9固定。左支撐件Ia設(shè)置了兩個左軸承l(wèi)a6，兩左軸承l(wèi)a6的內(nèi)圈置于左內(nèi)套筒la8的上下兩端、兩左軸承l(wèi)a6的外圈置于左外套筒la7的上下兩端。當(dāng)然，左軸承l(wèi)a6的內(nèi)圈和外圈也可以分別直接固定于左支撐軸la5和左軸承座la9,為了便于直接固定,可以在左支撐軸la5的外周壁或左軸承套la9內(nèi)周壁上加工出供左軸承l(wèi)a6嵌入的環(huán)形凹槽或置放的環(huán)形凸臺。該實施例中，沿豎直方向延伸的軸線即左軸承l(wèi)a6的軸線、沿車軌跨度方向延伸的軸線即左鉸接軸la3的軸線，該種軸承和鉸接結(jié)合的連接方式使得該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強。此外，左軸承座la9的端部可以設(shè)置左軸承端蓋la4，左軸承端蓋la4密封住其內(nèi)腔，則左軸承l(wèi)a6的內(nèi)圈和外圈得以密封，雜物及灰塵等均不會進入左軸承內(nèi)，以免左軸承的內(nèi)圈和外圈的相對轉(zhuǎn)動受到阻塞，保持固定架G與轉(zhuǎn)向架相對轉(zhuǎn)動的靈活性。右支撐件Ib的結(jié)構(gòu)大致與左支撐件Ia類似，也包括右軸承l(wèi)b6、右支撐軸lb5、右軸承座lb9、右軸承端蓋lb4。右支撐件Ib與左支撐件Ia的區(qū)別在于，右支撐件Ib還包括關(guān)節(jié)軸承l(wèi)bb、銷軸lb3和右連接座lb2，關(guān)節(jié)軸承Ibb通過銷軸lb3與右支承軸lb5連接，關(guān)節(jié)軸承Ibb的設(shè)置實現(xiàn)了固定架G與轉(zhuǎn)向架右模塊沿行駛方向和車軌跨度方向的轉(zhuǎn)動；在關(guān)節(jié)軸承Ibb之上通過右連接座lb2連接直線滑塊lba，直線滑塊Iba和位于其上的直線滑軌Ib I配套，直線滑塊Iba的延伸方向大至沿車軌跨度方向延伸，如圖3所示，直線導(dǎo)軌Ibl固定于固定架G的橫梁8上，以實現(xiàn)固定架G與轉(zhuǎn)向架之間的滑動連接。請參考圖4，圖4為圖I中動態(tài)檢測設(shè)備的原理圖。左支撐件la、右支撐件Ib實現(xiàn)了與磁懸浮車輛轉(zhuǎn)向架的解耦功能。假設(shè)左軸承座la9、右軸承座lb9為機架，其中，左軸承座la9與左支撐軸la5、右軸承座lb9與右支撐軸lb5均以轉(zhuǎn)動副連接，即圖4中所示的第一轉(zhuǎn)動副a、第四轉(zhuǎn)動副f，橫梁8與左支撐軸la5通過第二轉(zhuǎn)動副b連接；橫梁8與直線滑塊Iba組成移動副c ;關(guān)節(jié)軸承Ibb通過銷軸lb3與右支撐軸lb5連接，包括一個球面副d，和一個轉(zhuǎn)動副e。關(guān)節(jié)軸承引入了與第三轉(zhuǎn)動副e和第四轉(zhuǎn)動副f作用相同的約束，都為虛約束，計算自由度數(shù)時減2。根據(jù)自
5
由度計算公式F = (61)〃_ [，k為運動副的級別,其取值范圍為(q+1) 5 ;q
k=q+l
為共同約束數(shù)，其可取之值為0，1，2，3，4 ;n = N-l，N為運動鏈中構(gòu)件數(shù)，則計算可得，F(xiàn) =6 X 5-5 X 5-3 X 1-2 = 0。F = 0表明該運功鏈中各構(gòu)件已無相對運動，構(gòu)成了一個剛性桁架，假設(shè)左軸承座la9、右軸承座lb9其中一端固定，一端為原動件時F = 6X6-5X5-3X 1-2=6，即該運功鏈自由度為6，因此，該固定架G實現(xiàn)了對磁浮車輛轉(zhuǎn)向架的解耦，保證了包括固定架G的動態(tài)檢測設(shè)備能夠跟隨磁浮車輛轉(zhuǎn)向架的運動姿態(tài)。
上述實施例中，通過銷軸lb3實現(xiàn)關(guān)節(jié)軸承Ibb和右支承軸lb5的連接，實際上，右支承軸lb5和關(guān)節(jié)軸承Ibb為一體式結(jié)構(gòu)或固定連接關(guān)系也是可以的，此時，自由度計算仍然為6，同樣能夠達到上述目的，但是設(shè)置銷軸lb3更易于關(guān)節(jié)軸承Ibb的安裝。上述實施例中，固定架G右端通過設(shè)置關(guān)節(jié)軸承Ibb使固定架G的一端和轉(zhuǎn)向架實現(xiàn)兩個方向的轉(zhuǎn)動。也可以采用其他結(jié)構(gòu)，比如，固定架G的右端也設(shè)置如左端的左鉸接支座la2，即采用右鉸接支座替代關(guān)節(jié)軸承l(wèi)bb，右鉸接支座的軸線沿行駛方向延伸，在左鉸接支座la2、右鉸接支座和橫梁8之間均設(shè)置彈性墊塊。以鉸接支座替代關(guān)節(jié)軸承Ibb后，按照上述自由度計算可得出該結(jié)構(gòu)處于過約束狀態(tài)，固定架G與轉(zhuǎn)向架之間的穩(wěn)定性較高，但轉(zhuǎn)向架左右模塊產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動時，固定架G缺少該自由度以適應(yīng)轉(zhuǎn)向架的轉(zhuǎn)動。彈性墊塊的彈性變形恰好滿足轉(zhuǎn)向架沿橫梁8軸向(車軌跨度方向)的轉(zhuǎn)動自由度要求，且彈性墊塊同時還具有隔離振動的作用。由于需要獲取的參數(shù)為接觸軌與車軌的水平距離和豎直距離，故左位移檢測裝置和右位移檢測裝置還包括圖像采集處理系統(tǒng)。如圖5所示，圖5為圖I中圖像采集處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。左安裝臂5a和右安裝臂5b下端相對的一側(cè)分別設(shè)置左圖像采集處理系統(tǒng)6a、右圖像采集處理系統(tǒng)6b。左、右圖象采集處理系統(tǒng)均可以由C⑶相機61、圖像采集卡62、圖像處理卡63、通訊模塊64和激光器65組成。圖象采集處理系統(tǒng)工作時，激光器65發(fā)射一束扁平形狀的近紅外激光投射在接觸軌上，形成了接觸軌的俯視輪廓線，配有特有紅外濾鏡的CCD相機61可有效拍攝該輪廓線，其它位置均不可見；圖像采集卡62將CCD相機圖像采集后傳給圖像處理卡63，圖像處理卡63根據(jù)光學(xué)成像原理以及CXD相機61與接觸軌的空間關(guān)系提取接觸軌輪廓線并計算出接觸軌上表面和外側(cè)面與固定架G的距離，與上表面的距離即接觸軌與固定架G的豎直位移、與下表面的距離即接觸軌與固定架G的水平位移。圖像采集處理系統(tǒng)的通訊模塊64可以將檢測的距離數(shù)據(jù)傳輸至接觸軌監(jiān)控系統(tǒng)中的上位機，監(jiān)控系統(tǒng)一般包括檢測設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備，監(jiān)測設(shè)備包括上位機，上位機根據(jù)接收的各參數(shù)，可以計算獲得軌距和高低距，軌距=車軌與固定架G之間的水平距離-接觸軌與固定架G之間的水平距離；高低距=車軌與固定架G之間的水平距離-接觸軌與固定架G之間的豎直距離。此處，采用圖像采集處理系統(tǒng)獲取接觸軌和固定架G之間的距離，實際上，也可以采用一般的位移計獲取。當(dāng)然，由于接觸軌的上表面和外側(cè)面較為粗糙，而且接觸軌的上表面安裝有螺栓等部件，若采用位移計檢測，可能存在較大的誤差，圖像處理采集系統(tǒng)使得檢測的結(jié)果更為精確 在進一步的技術(shù)方案中，可以設(shè)置固定架G的姿態(tài)測量裝置9。圖I中，固定架G的橫梁8上安裝有姿態(tài)測量裝置9，請參考圖6，圖6為圖I中姿態(tài)測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，姿態(tài)測量裝置9由數(shù)據(jù)預(yù)處理板9a、傾角計9g、縱向光纖陀螺9x、垂向光纖陀螺9z組成，此處，姿態(tài)測量裝置9包括儀器安裝殼體9f，將上述檢測元件、處理元件等均安裝于儀器安裝殼體9f內(nèi)，其中，還包括傾角計數(shù)據(jù)線9c、縱向光纖陀螺數(shù)據(jù)線9d、垂向光纖陀螺數(shù)據(jù)線9e，用于檢測數(shù)據(jù)的傳輸。傾角計9g、縱向光纖陀螺9x、垂向光纖陀螺9z分別用于檢測固定架G的橫滾角、偏航角以及搖頭率，并將檢測的姿態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)預(yù)處理板9a，處理后經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理板9a的電連接器接口 9b將固定架G的姿態(tài)數(shù)據(jù)(包括橫滾角、偏航角以及搖頭速率等)傳輸至上位機。上位機可以利用姿態(tài)測量裝置9獲得的固定架G的姿態(tài)參數(shù)修正上述軌距和高低距，以克服走形系統(tǒng)運行狀態(tài)對軌距、高低距檢測的影響，提高測量的精度上位機可以將接觸軌與車軌的軌距、高低距形成圖表，并能夠?qū)崟r顯示測量數(shù)據(jù)、設(shè)計數(shù)據(jù)(接觸軌與車軌軌距、高低距的期望值)及調(diào)整量；且能夠?qū)崟r繪制各檢測項目的波形圖、線路曲線圖，并可對波形進行縮放、平移、選段等處理。在上位機中可以預(yù)存軌距和/或高低距的比對值范圍，當(dāng)接收的軌距和/或高低距超出該比對值范圍時，發(fā)出報警信息，則可以進一步提聞安全性能。以上對本發(fā)明所提供的一種中低速磁懸浮列車接觸軌的監(jiān)控系統(tǒng)及其動態(tài)檢測設(shè)備進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，包括第一位移檢測裝置和第二位移檢測裝置，分別用以檢測列車兩側(cè)軌距的參數(shù)，以便獲取兩側(cè)軌距；固定架，其兩端分別用于安裝所述第一位移檢測裝置和所述第二位移檢測裝置；所述固定架的一端與轉(zhuǎn)向架的一側(cè)、所述固定架的另一端與所述轉(zhuǎn)向架的另一側(cè)均沿豎直延伸的軸線以及沿行駛方向延伸的軸線轉(zhuǎn)動連接，以使所述固定架的兩端相對于所述轉(zhuǎn)向架均能夠在兩個方向轉(zhuǎn)動；且所述轉(zhuǎn)向架的一側(cè)和所述固定架沿固定架跨度方向延伸的軸線轉(zhuǎn)動連接；所述固定架與所述轉(zhuǎn)向架的一側(cè)沿固定架的跨度方向滑動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，還包括第一連接件和第二連接件，所述固定架的兩端分別通過所述第一連接件和所述第二連接件與所述轉(zhuǎn)向架連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述第一連接件和所述第二連接件均包括軸承和支撐軸，軸承的內(nèi)圈和外圈分別與支撐軸的外周壁和轉(zhuǎn)向架定位；所述固定架的兩端設(shè)置鉸接座，所述支撐軸的端部鉸接于所述的鉸接座；一所述鉸接座與所述固定架滑動連接，且兩所述鉸接座與所述固定架之間還設(shè)有彈性墊塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述第一連接件和所述第二連接件均包括軸承和支撐軸，軸承的內(nèi)圈和外圈分別與支撐軸的外周壁和轉(zhuǎn)向架定位；所述固定架的兩端分別設(shè)置鉸接座和關(guān)節(jié)軸承，一所述支撐軸的端部鉸接于所述的鉸接座，另一所述支承軸的端部連接所述關(guān)節(jié)軸承，所述鉸接座或所述關(guān)節(jié)軸承與所述固定架滑動連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述第一連接件和所述第二連接件還均包括軸承座，所述軸承的外圈定位于所述軸承座的內(nèi)腔中，所述軸承座與所述轉(zhuǎn)向架固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述軸承座的內(nèi)腔中設(shè)有內(nèi)套筒和外套筒，所述外套筒與所述軸承座的內(nèi)壁固定，所述支撐軸插于所述內(nèi)套筒中并固定；所述第一連接件和所述第二連接件均包括兩所述軸承，兩所述軸承的外圈分別位于所述外套筒的兩端、兩所述軸承的內(nèi)圈分別位于所述內(nèi)套筒的兩端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述軸承座的端部設(shè)置密封蓋，以密封所述軸承。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7任一項所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，還包括固定于轉(zhuǎn)向架上的第一平臺和第二平臺，所述第一連接件和所述第二連接件分別支撐于所述第一平臺和所述第二平臺上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述固定架包括橫梁和位于橫梁兩端的第一安裝臂和第二安裝臂，所述第一檢測裝置和所述第二檢測裝置分別安裝于所述第一安裝臂和所述第二安裝臂上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，與所述固定架滑動連接的所述鉸接座和所述橫梁的二者之一設(shè)有直線導(dǎo)軌，另一者設(shè)有直線滑塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述第一位移檢測裝置檢測的一側(cè)軌距參數(shù)包括該側(cè)接觸軌、車軌與所述固定架的水平距離，以獲取該側(cè)軌距；所述第二位移檢測裝置檢測的軌距參數(shù)包括該側(cè)接觸軌、車軌與所述固定架的水平距離，以獲取該側(cè)軌距。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述第一位移檢測裝置和所述第二位移檢測裝置還分別檢測一側(cè)接觸軌與該側(cè)車軌的豎直距離、另一側(cè)接觸軌與該側(cè)車軌的豎直距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述第一位移檢測裝置包括檢測一側(cè)車軌與固定架水平距離、豎直距離的位移傳感器組件；所述第二位移檢測裝置包括檢測另一側(cè)車軌與固定架水平距離、豎直距離的位移傳感器組件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述第一位移檢測裝置包括第一接觸軌圖像采集處理系統(tǒng)，用于采集一側(cè)接觸軌圖像并處理獲取該側(cè)接觸軌與固定架水平距離、豎直距離；所述第二位移檢測裝置包括第二接觸軌圖像采集處理系統(tǒng)，用于采集另一側(cè)接觸軌圖像并處理獲取該側(cè)接觸軌與固定架水平距離、豎直距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述第一圖像采集處理系統(tǒng)和所述第二圖像采集處理系統(tǒng)均包括發(fā)射激光于接觸軌上以形成接觸軌輪廓的激光器、直接獲取接觸軌輪廓圖像的CCD相機、采集接觸軌輪廓圖像的圖像采集卡；還包括通訊模塊和根據(jù)采集的圖像計算獲得接觸軌與固定架水平距離、豎直距離的圖像處理卡，圖像處理卡將計算獲得的數(shù)據(jù)通過通訊模塊發(fā)送于外部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述固定架上還設(shè)置測量所述固定架的姿態(tài)測量裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備，其特征在于，所述姿態(tài)測量裝置包括分別檢測所述固定架橫滾角、偏航角以及搖頭率的傾角計、縱向光纖陀螺和垂向光纖陀螺，還包括數(shù)據(jù)預(yù)處理板，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理板處理檢測的橫滾角、偏航角、搖頭率數(shù)據(jù)并傳送至外部，以便對計算的水平距離、豎直距離進行校正。
18.一種中低速磁懸浮列車接觸軌的監(jiān)控系統(tǒng)，包括接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述動態(tài)檢測設(shè)備為權(quán)利要求I至17任一項所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的動態(tài)檢測設(shè)備。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的中低速磁懸浮列車接觸軌的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測設(shè)備包括上位機，所述上位機接收所述第一位移檢測裝置和所述第二位移檢測裝置檢測的參數(shù)，并予以顯示。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所示的中低速磁懸浮列車接觸軌的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機中預(yù)存軌距和/或接觸軌與車軌的豎直距離的比對值范圍，當(dāng)接收的參數(shù)值超出對應(yīng)的比對值范圍時，輸出報警信號。
全文摘要
本發(fā)明公開一種中低速磁懸浮列車接觸軌的監(jiān)控系統(tǒng)及其動態(tài)檢測設(shè)備，公開的動態(tài)檢測設(shè)備包括左位移檢測裝置和右位移檢測裝置，分別用以檢測列車左軌距的參數(shù)和右軌距的參數(shù)，以便獲取左軌距和右軌距；固定架，其兩端分別用于安裝所述左位移檢測裝置和所述右位移檢測裝置；固定架的兩端分別與轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)轉(zhuǎn)動連接并鉸接，轉(zhuǎn)動軸線處于豎直平面內(nèi)，鉸接軸線沿行駛方向延伸，且所述固定架的一端與所述轉(zhuǎn)向架沿車軌跨度方向滑動連接。該動態(tài)檢測設(shè)備可以較好地適用于中低速磁懸浮列車的特殊的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，能夠跟隨轉(zhuǎn)向架的動態(tài)工況而作出相應(yīng)變動，從而在列車運行過程中，真實地反應(yīng)接觸軌的工作狀態(tài)。
文檔編號B61K9/00GK102616248SQ20121007499
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者吳峻, 周文武, 張興華, 李中秀 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 北京控股磁懸浮技術(shù)發(fā)展有限公司