黄邦 李宇鹏 王兴
摘 要:本文介绍了云巴胶轮有轨列车的计轴感应方式和装车计轴感应板常用的结构形式,在实验室对计轴感应板与计轴传感器的感应特性进行了划轴探测测试,对划轴探测的波形数据进行了分析研究,结果表明:车辆计轴感应板与计轴传感器之间的感应波形数据与传感器种类、感应板与传感器之间距离和感应板大小均有关,其中感应板与传感器之间的距离是最主要影响因素。通过对计轴感应板与计轴传感器感应特性的研究,明确了车辆感应板和轨旁计轴传感器安装的理想相对位置,指明了列车行车过程中计轴感应性能提升的优化方向。
关键词:胶轮有轨列车 计轴 感应板 计轴传感器 波形 感应特性
Abstract:This paper introduces the axle counting induction method and the commonly used structure form of the axle counting sensor plate of Yunba rubber wheel rail train, and conducts the axle detection test on the sensing characteristics of the axle counting sensor plate and the axle sensor in the laboratory, and analyzes and studies the waveform data of the axle detection. The results show that the sensing waveform data between the vehicle axle counting sensor plate and the axle counting sensor are related to the sensor type, the distance between the induction plate and the sensor and the size of the induction plate, among which the distance between the sensor plate, and the sensor is the most important influencing factor. Through the study of the sensing characteristics of the axle counting sensor plate and the axle counting sensor, the ideal relative position of the vehicle induction plate and the trackside axle sensor installation is clarified, and the optimization direction of the axle counting induction performance improvement during the train driving process is pointed out.
Key words:rubber wheel railway, axle counting, induction plate, axle counting sensor, waveform, sensing characteristics
1 引言
針对轨道行业内普遍存在的钢轮钢轨列车,计轴传感器采用的是直接探测列车车轮完成计轴工作。胶轮有轨电车是现代有轨电车中的一种新系统,列车的走行轮和导向轮均采用的是橡胶材质,计轴传感器无法直接探测,需要在车辆底部加装计轴感应板的方式实现计轴功能,由于胶轮车辆行车摆动幅度大,计轴传感器难以稳定地探测感应板,在列车长期行车过程中时常出现因探测效果不佳导致的计轴问题。因此,研究分析胶轮有轨列车感应板在计轴传感器上的感应特性显得至关重要。
2 云巴车辆结构和计轴原理
云巴车辆和一般轨道车辆结构一样都包含有转向架系统,不同的是云巴车辆转向架上有独立的导向轮,用于车辆导向,保证车辆能沿着轨道方向行驶,如图1所示。和钢轮钢轨列车的区别是云巴车辆的走行轮和导向轮均采用的是橡胶轮结构,计轴传感器无法直接检测橡胶材质结构,在车辆转向架底部支架上安装了计轴感应板用于车辆计轴,一般情况下,一个转向架会安装一对计轴感应板。
计轴系统是通过对物理轮轴进行检测,进而表示轨道区段是否空闲、占用或者受到干扰三种状态[1]。云巴车辆在行驶过程中,计轴感应板经过一个计轴传感器时,会顺序划过传感器的两个感应单元sys1和sys2(如图2),每块感应板划过一个传感器对应的物理区段就会计入1轴,车辆驶出该区段感应板就会划过区段出口点的传感器,对应区段就会计出1轴。
要保证车辆计轴感应板划过传感器时能正常感应计轴,需确保感应板是在传感器感应范围内的位置划过,在传感器感应范围内划过时,传感器两个系统(SYS1、SYS2)感应探测电压U1会小于传感器静态电压U0的75%,当两个系统同时满足条件时方能正常计轴,如U0=300mv时,USYS1&USYS2≤225mv时可正常计轴。
3 常用计轴传感器型号及车辆感应板结构
云巴车辆信号系统上常用的计轴传感器主要有两种,一种是RSR180传感器,一种是CC200K-1传感器(如图3)。两种传感器均安装在轨旁,通过轨道梁侧壁上的安装支架固定。
云巴车辆安装的计轴感应板常用形式也主要有两种,一种是直板,表面为平面结构,另一种是圆弧板,中间平面两侧圆弧结构(如图4),其中直板根据板面长度尺寸分为300mm和350mm两种规格,两种计轴感应板均采用铝合金材质。
4 感应板划轴探测试验
在实验室搭建了一套计轴感应板划轴探测测试试验装置(如图5),该试验装置包含有计轴感应板安装和调节夹具、计轴传感器安装和调节夹具、传感器对应的一套主机硬件设备和波形测试的波形记录仪。
由于云巴车辆的走行轮和导向轮为橡胶轮,且车辆设计安装时导向轮与梁面之间还存在间隙,车辆横向摆幅包含了橡胶轮的压缩变形和导向轮与梁面之间的间隙,这影响的位置参数L;走行轮的压缩变形影响的是传感器垂向覆盖尺寸参数H。因此,根据云巴车辆运营实际应用可能场景,在室内可进行两种划轴探测测试试验方案,分别如下:
(1)不同距离L下的划轴探测试验,测试不同传感器和不同感应板结构在距离变化时的感应电压值。
(2)不同覆盖高度尺寸H的划轴探测试验。
4.1 不同距离下的划轴探测试验
4.1.1 RSR180传感器
取不同的三块计轴感应板进行试验,分别为直板300mm、直板350mm和圆弧板,其中圆弧板平面部分长度为300mm,测试时保证每块计轴感应板覆盖传感器的高度H一致,均为20mm。测试时以1mm为距离间隔单位,读取感应板每变化1mm时的感应电压数据,测试结果如图7、图8所示。
根据图7、图8的测试结果,三种计轴感应板在计轴传感器SYS1和SYS2上的划轴探测电压受距离L影响较大,具体感应特性如下:
(1)三种感应板对计轴传感器的感应探测电压没有明显差异,感应板在300mm基础上增大至350mm或增加圆弧结构对感应电压的影响基本可以忽略;
(2)感应板在距离传感器22mm以内时,感应电压会随着距离的变大而变大,在距离8mm感应电压达到最大值后随着距离的增大而逐渐降低;
(3)感应板在距离传感器22mm以上时,感应电压会随着距离的变大而变大,直到超出传感器的能稳定计轴的电压(USYS1=256mv,USYS1=258mv)。
4.1.2 CC200K-1传感器
用三种计轴感应板针对CC200K-1传感器进行了划轴感应电压测试,具体感应特性如下:
(1)三种感应板对计轴传感器的感应探测电压变化规律没有明显差异,曲线形式和RSR180传感器类似,感应板在300mm基础上增加圆弧结构对感应电压的影响基较小,但感应板增大至350mm时在近距离的影响较大,在同样距离下感应电压明显升高;
(2)300mm感应板和350mm感应板分别在距离传感器30mm、34mm以内时,感应电压会随着距离的变大而变大,在距离10mm感应电压达到最大值后随着距离的增大而逐渐降低;
(3)300mm感应板和350mm感应板分别在距离传感器30mm、34mm以上时,感应电压会随着距离的变大而变大,直到超出传感器的能稳定计轴的电压(USYS1=337mv,USYS1=339mv)。
4.2 不同覆盖高度尺寸下的划轴探测试验
針对RSR180传感器用300mm计轴感应板直板分别在恒定距离34mm和40mm时不同覆盖高度H下进行了划轴感应电压测试,测试结果如图9。
根据图9,计轴传感器感应电压随感应板覆盖高度H的变化整体影响较小,感应电压随H值增大而减小,覆盖高度H为28mm时达到最小值后将不再受H值影响。
4.3 小结
RSR180传感器和CC200K-1传感器受不同感应板的感应电压变化规律基本一致,受距离L影响较大,但变化的具体数据和突变转折点不一样,RSR180传感器在云巴用三种不同感应板的感应电压基本无影响,CC200K-1感应电压在350mm直感应板近距离划轴时影响较大。感应板对传感器的覆盖高度H的影响较小,当覆盖高度足够时感应电压将不再变化。
5 结语
计轴是实现列车正常运行及监控的重要保障[2],计轴传感器能正常、稳定地探测到计轴感应板至关重要。根据对计轴感应板与计轴传感器感应特性的测试结果,合理确定传感器型号、计轴感应板结构类型及安装位置,保障云巴车辆驶过时具有良好波形数据,确保计轴传感器能稳定工作。
参考文献:
[1]王力.计轴设备在轨道交通信号领域的应用[J].铁道通信信号,2011(01).
[2]申雄.简析成都地铁4号线计轴工作原理及故障应急处置.铁路通信信号工程技术.2018.