專利名稱：鐵路貨車脫軌檢測和控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種基于機(jī)械振動(dòng)加速度檢測原理的用于鐵路貨車脫軌狀態(tài)的測量方法及預(yù)防貨車顛覆的制動(dòng)控制裝置，該檢測控制裝置可置于鐵路貨車車體上，通過該裝置內(nèi)的質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)檢測貨車垂直振動(dòng)加速度的變化，可以實(shí)現(xiàn)對貨車脫軌狀態(tài)的檢測，同時(shí)利用一個(gè)和貨車原有制動(dòng)管路相聯(lián)接的氣控?fù)Q向閥，實(shí)現(xiàn)貨車的減壓放氣制動(dòng)。
背景技術(shù)：
目前，我國除有針對性的在鐵路貨車特殊固定行車區(qū)段安裝地面固定式的列車脫軌自動(dòng)報(bào)警裝置外，在絕大部分行車軌道上沒有安裝自動(dòng)檢測裝置，由于經(jīng)濟(jì)和實(shí)際操作的原因，不可能在全國的鐵路上都安裝此類型自動(dòng)檢測裝置。由于單節(jié)貨車在運(yùn)行時(shí)是不帶電工作，僅靠機(jī)械掛鉤牽引，同時(shí)通過壓縮空氣減壓實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，因此，在不改變貨車原有運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，貨車脫軌檢測只能依靠純機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)。目前還沒有發(fā)現(xiàn)簡單實(shí)用的檢測方法及可以隨車安裝的檢測裝置，對貨車的脫軌狀態(tài)進(jìn)行檢測并及時(shí)報(bào)警和停車的監(jiān)測裝置或儀器設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為了適應(yīng)現(xiàn)有貨車運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)，在不增加電力的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對貨車脫軌狀態(tài)的檢測和控制，本發(fā)明專利描述了一種基于機(jī)械振動(dòng)加速度檢測原理檢測貨車脫軌運(yùn)行狀態(tài)的測量和制動(dòng)方法和在此方法基礎(chǔ)上研制的檢測和制動(dòng)控制裝置。一方面利用彈簧-錐閥桿-阻尼器構(gòu)成的加速度測量傳感器，通過錐閥桿的位移檢測貨車的垂直振動(dòng)加速度；另一方面，通過錐閥桿和阻尼孔形成的氣體通道，提供氣控?fù)Q向閥控制信號(hào)，使得換向閥在控制信號(hào)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)及時(shí)換向，換向閥的進(jìn)氣口與排氣口相通，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)管路的壓縮空氣降壓，使得貨車減壓制動(dòng)。所研制的該鐵路貨車脫軌檢測和制動(dòng)控制裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以實(shí)現(xiàn)對貨車脫軌垂直振動(dòng)加速度狀態(tài)的測量，并及時(shí)減壓制動(dòng)。
該檢測裝置的檢測方法及控制結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖1和圖2所示。當(dāng)貨車正常行使時(shí)，由于垂直振動(dòng)加速度很小，錐閥桿在彈簧作用下，將節(jié)流口封閉，節(jié)流口處于封閉狀態(tài)；氣室內(nèi)氣體通過阻尼孔與大氣相通，處于低壓狀態(tài)；活塞和閥芯在復(fù)位彈簧和氣體壓力的作用下，位于前端極限位置，處于關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)氣口和排氣口不通。
當(dāng)貨車由于經(jīng)過道叉或者掛鉤等情況，會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，貨車的垂直振動(dòng)加速度會(huì)有較大的增加，與之聯(lián)接的閥體等也隨之振動(dòng)，裝置內(nèi)的錐閥桿在加速度的作用下，產(chǎn)生慣性力，當(dāng)慣性力大于彈簧力及氣體阻力時(shí)，錐閥桿向上運(yùn)動(dòng)。錐閥桿在加速度的作用下產(chǎn)生較小的位移，錐閥桿鎖緊機(jī)構(gòu)不發(fā)生作用，節(jié)流孔斷續(xù)導(dǎo)通，制動(dòng)管路中的壓縮空氣通過節(jié)流孔斷續(xù)進(jìn)入氣室中，同時(shí)氣室上的阻尼孔將氣室中的氣體排出。進(jìn)入氣室的氣體流量小于阻尼孔排出的氣體流量時(shí)，氣室壓力低于設(shè)定壓力，活塞和閥芯不會(huì)動(dòng)作，換向閥依然處于關(guān)閉狀態(tài)。
當(dāng)脫軌發(fā)生時(shí)，車輪在軌枕上行使，產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，貨車的垂直振動(dòng)加速度急劇增大，如果加速度超過設(shè)定閾值，錐閥桿的位移超過限定位置時(shí)，限位桿發(fā)生作用，卡住錐閥桿，使得錐閥桿不能向下移動(dòng)，節(jié)流口處于常通狀態(tài)。由制動(dòng)管路來的壓縮空氣通過節(jié)流口進(jìn)入氣室中。進(jìn)入氣室的氣體流量大于阻尼孔排出的氣體，氣室內(nèi)壓力很快達(dá)到設(shè)定壓力?；钊跉馐覂?nèi)的氣體壓力作用下，克服復(fù)位彈簧的彈性力和閥芯下端的氣體壓力及密封的摩擦力，開始向下移動(dòng)，使得閥芯隨之向下移動(dòng)，一旦閥芯位移超過設(shè)定距離，進(jìn)氣口與排氣口導(dǎo)通，制動(dòng)管路中的壓縮空氣迅速排入大氣，制動(dòng)管路中的氣體壓力迅速下降，形成降壓制動(dòng)，使得列車停止。
當(dāng)閥芯下部的環(huán)形槽到達(dá)鎖緊桿處，鎖緊桿卡住閥芯，閥芯無法繼續(xù)移動(dòng)。這樣在氣室內(nèi)壓力下降后，彈簧的作用力大于閥芯上部的氣體作用力和密封摩擦力時(shí)，閥芯也無法自動(dòng)復(fù)位，防止貨車自動(dòng)緩解。在排除故障之后，由手動(dòng)拔開限位桿和鎖緊桿，使錐閥桿和換向閥閥芯及活塞自動(dòng)復(fù)位。
對貨車不同的工作壓力，監(jiān)測裝置可以進(jìn)行分組，不同組的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)有所不同，因此不同組的監(jiān)測裝置中各個(gè)組件的尺寸和參數(shù)大小也有所不同。


圖1和圖2為該測量和控制方法及裝置的檢測和結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖1貨車脫軌檢測和控制裝置結(jié)構(gòu)剖視圖，圖2貨車脫軌檢測和控制裝置俯視剖面圖。1為閥體；2為錐閥桿；3為彈簧；4為限位桿；5為端蓋；6為氣室蓋；7為阻尼針閥芯；8為閥蓋；9為鎖緊桿；10為復(fù)位彈簧；11為環(huán)形套；12為閥芯；13為閥套；14為活塞。
具體實(shí)施例方式
將上述裝置與貨車車體固接(可用螺栓緊固)，垂直向上。同時(shí)，該裝置上的進(jìn)氣口通過管道與貨車原有的制動(dòng)管聯(lián)接。當(dāng)貨車脫軌時(shí)，車輪的垂直振動(dòng)加速度變化反映在錐閥桿的位移上。制動(dòng)管中的壓縮空氣通過節(jié)流口進(jìn)入氣室，使得閥芯動(dòng)作，將進(jìn)氣口和排氣口導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)管中的壓縮空氣降壓制動(dòng)。同時(shí)壓縮空氣的變化反映在駕駛室儀表上，通知駕駛員及時(shí)采取措施，處理故障。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明專利描述的基于機(jī)械振動(dòng)加速度檢測原理的貨車脫軌狀態(tài)測量方法為一方面利用彈簧-錐閥桿-阻尼器構(gòu)成的加速度測量傳感器，通過錐閥桿的位移檢測貨車的垂直振動(dòng)加速度；另一方面，通過錐閥桿和阻尼孔形成的氣體通道，提供氣控?fù)Q向閥控制信號(hào)，使得換向閥在控制信號(hào)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)及時(shí)換向，換向閥的進(jìn)氣口與排氣口相通，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)管路的壓縮空氣降壓，使得貨車減壓制動(dòng)，同時(shí)換向閥上的鎖緊裝置使得換向閥動(dòng)作后自動(dòng)鎖緊，必須手動(dòng)解除，防止貨車自動(dòng)緩解。該鐵路貨車脫軌檢測和控制裝置可以實(shí)現(xiàn)對貨車垂直振動(dòng)加速度狀態(tài)的測量，并及時(shí)對運(yùn)行中的鐵路貨車實(shí)施減壓制動(dòng)。
2.此種基于機(jī)械振動(dòng)加速度檢測原理的貨車脫軌測量和控制方法及裝置還可以用于對其它輪式車輛(如公路運(yùn)輸車輛)運(yùn)行中顛覆的預(yù)防和制動(dòng)控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于機(jī)械振動(dòng)加速度檢測原理的用于鐵路貨車脫軌狀態(tài)的檢測方法及預(yù)防貨車顛覆的制動(dòng)控制裝置，整個(gè)測量裝置由閥體、彈簧、錐閥桿、氣控?fù)Q向閥等組成，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。該檢測控制裝置可置于貨車車體上，通過裝置內(nèi)的錐閥桿－彈簧形成的質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)檢測貨車的垂直振動(dòng)加速度的變化，實(shí)現(xiàn)對貨車脫軌狀態(tài)的檢測，同時(shí)利用一個(gè)和貨車原有制動(dòng)管路聯(lián)接的氣控?fù)Q向閥，實(shí)現(xiàn)貨車的減壓制動(dòng)。除了可以用于對鐵路貨車脫軌進(jìn)行檢測外，還可以用于其它輪式車輛(如公路運(yùn)輸車輛)運(yùn)行中顛覆的預(yù)防和制動(dòng)控制。
文檔編號(hào)G01M17/10GK1730335SQ20041007042
公開日2006年2月8日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月4日
發(fā)明者徐春廣, 孟凡武, 周世圓 申請人:北京理工大學(xué)