一種用于高速列車的車速測(cè)量系統(tǒng)以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高速列車領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于高速列車的車速測(cè)量系統(tǒng)以及 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 監(jiān)測(cè)高速列車的車速對(duì)于鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。高速列車速度 的監(jiān)測(cè)直接影響著鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的調(diào)度、高速列車的速度控制等。當(dāng)高速列車的車輪出現(xiàn) 滑行時(shí)，尤其是當(dāng)列車高速制動(dòng)或鐵路出現(xiàn)濕滑工況時(shí)，車輪與列車軌道之間會(huì)出現(xiàn)相對(duì) 滑動(dòng)。由于輪軸沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)有的傳感器容易造成高速列車的車速的誤判，給高速列車的安 全穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種用于高速列車的車速測(cè)量系統(tǒng)以及方法。其中，所述系 統(tǒng)通過在高速列車底部安裝電渦流傳感器來得到高速列車通過軌道板的時(shí)間，結(jié)合預(yù)先設(shè) 定的軌道板的寬度，能夠得到高速列車的實(shí)時(shí)速度，克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法中測(cè)速不準(zhǔn)確的 問題。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于高速列車的車速測(cè)量系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包 括：傳感器，安裝于所述高速列車的底部，用于在所述高速列車運(yùn)行的情況下通過測(cè)量高速 列車軌道板內(nèi)的鋼筋網(wǎng)與所述電渦流傳感器的探頭之間的靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)的相對(duì)位移變 化輸出電壓波形；以及計(jì)算機(jī)，與所述傳感器連接，用于根據(jù)所接收的電壓波形得到所述高 速列車通過軌道板的時(shí)間，并根據(jù)所述高速列車通過軌道板的時(shí)間和預(yù)先設(shè)定的軌道板的 寬度計(jì)算得到所述高速列車的運(yùn)行速度。
[0005] 優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)以下公式計(jì)算得到所述高速列車的運(yùn)行速度：
其中，L為預(yù)先設(shè)定的軌道板的寬度，T為所述高速列車通過軌道板的時(shí)間，V為所述高速 列車的運(yùn)行速度。
[0006] 優(yōu)選地，所述傳感器包括電渦流傳感器。
[0007] 優(yōu)選地，所述軌道板內(nèi)設(shè)置有鋼筋網(wǎng)。
[0008] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括：顯示器，與所述計(jì)算機(jī)連接，用于顯示所述高速列車的 運(yùn)行速度。
[0009] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于高速列車的車速測(cè)量方法。所述方法包括：接收傳 感器輸出的電壓波形；根據(jù)所接收的電壓波形得到所述高速列車通過軌道板的時(shí)間；以及 根據(jù)所述高速列車通過軌道板的時(shí)間和預(yù)先設(shè)定的軌道板的寬度計(jì)算得到所述高速列車 的運(yùn)行速度。
[0010] 優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)以下公式計(jì)算得到所述高速列車的運(yùn)行速度
其中，L為預(yù)先設(shè)定的軌道板的寬度，T為所述高速列車通過軌道板的時(shí)間，V為所述高速 列車的運(yùn)行速度。
[0011] 優(yōu)選地，所述傳感器為電渦流傳感器。
[0012] 通過上述技術(shù)方案，在高速列車底部安裝傳感器，并通過傳感器輸出波形以得到 高速列車通過軌道板的時(shí)間，然后根據(jù)高速列車通過軌道板的時(shí)間和預(yù)先設(shè)定的軌道板 的寬度計(jì)算得到高速列車的運(yùn)行速度，解決了傳統(tǒng)測(cè)量方法中車輪滑動(dòng)時(shí)測(cè)速不準(zhǔn)確的問 題。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明提供的用于高速列車的車速測(cè)量系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0014] 圖2是高速列車軌道中軌道板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明提供的用于高速列車的車速測(cè)量系統(tǒng)的電渦流傳感器輸出的電壓 波形圖；以及
[0016] 圖4是本發(fā)明提供的用于高速列車的車速測(cè)量方法的流程圖。
[0017] 附圖標(biāo)記說明
[0018] 10高速列車 20 鋼軌 30 電渦流傳感器
[0019] 40計(jì)算機(jī) 50 顯示器 60 鋼筋網(wǎng)
[0020] 70軌道板
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0022] 通常當(dāng)列車高速制動(dòng)或鐵路出現(xiàn)濕滑工況時(shí)，車輪與列車軌道之間會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑 動(dòng)。由于輪軸沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)有安裝在輪軸的傳感器容易造成列車車速的誤判，給高速列車的 安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定的影響。因此，本發(fā)明特提供一種用于高速列車的車速測(cè)量系統(tǒng)。
[0023] 圖1是本發(fā)明提供的用于高速列車的車速測(cè)量系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意 圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的用于高速列車的車速測(cè)量系統(tǒng)包括：傳感器，安裝于所述高 速列車10的底部，用于在所述高速列車運(yùn)行的情況下通過測(cè)量高速列車軌道板內(nèi)的鋼筋 網(wǎng)與所述電渦流傳感器的探頭之間的靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)的相對(duì)位移變化輸出電壓波形；以及 計(jì)算機(jī)40,與所述傳感器30連接，用于根據(jù)所接收的電壓波形得到所述高速列車通過軌道 板的時(shí)間，并根據(jù)所述高速列車通過軌道板的時(shí)間和預(yù)先設(shè)定的軌道板的寬度計(jì)算得到所 述高速列車的運(yùn)行速度。藉此，能夠?qū)崟r(shí)地測(cè)量高速列車的運(yùn)行速度，解決了傳統(tǒng)測(cè)量方法 中車輪滑動(dòng)時(shí)測(cè)速不準(zhǔn)確的問題。
[0024] 在具體的實(shí)施方式中，所述傳感器為電渦流傳感器30。
[0025] 在具體地實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)還包括：顯示器50,與所述計(jì)算機(jī)40連接，用于顯 示所述高速列車的運(yùn)行速度。藉此，可實(shí)時(shí)地顯示高速列車的運(yùn)行速度，便于工作人員查看 高速列車的運(yùn)行速度。
[0026] 其中，電渦流傳感器30包括探頭線圈、延伸電纜以及前置器。所述前置器包括振 蕩器、檢測(cè)電路以及放大器。電渦流傳感器的具體工作原理為：
[0027] 前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭線圈中產(chǎn)生交變的 磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)金屬體靠近這一磁場(chǎng)時(shí)，則在此金屬體表面產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流。與 此同時(shí)，該電渦流場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)方向與探頭線圈方向相反的交變磁場(chǎng)，由于其反作用，使 探頭線圈高頻電流的幅度和相位得到改變（探頭線圈的有效阻抗），這一變化與金屬體磁 導(dǎo)率、電導(dǎo)率、探頭線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及探頭線圈到金屬導(dǎo)體表面的 距離等參數(shù)有關(guān)。通常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各向同性，則探頭線圈和 金屬導(dǎo)體的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率6、磁導(dǎo)率I、尺寸因子T、頭部體線圈與金 屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強(qiáng)度I和頻率co參數(shù)來描述，則探頭線圈特征阻抗可用Z= F(T，I，6，D,I，《)函數(shù)來表示。通常我們能做到控制T，I，6，I，《這幾個(gè)參數(shù)在一 定范圍內(nèi)不變，則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù)，雖然它整個(gè)函數(shù)是一非線性 的，其函數(shù)特征為〃S"型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。于此，通過前置器電子線 路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即探頭線圈與金屬導(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流 的變化。輸出信號(hào)的大小隨探頭到被測(cè)體表面之間的間距而變化。