专利名称：铁路货车脱轨检测和控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种基于机械振动加速度检测原理的用于铁路货车脱轨状态的测量方法及预防货车颠覆的制动控制装置，该检测控制装置可置于铁路货车车体上，通过该装置内的质量-弹簧-阻尼系统检测货车垂直振动加速度的变化，可以实现对货车脱轨状态的检测，同时利用一个和货车原有制动管路相联接的气控换向阀，实现货车的减压放气制动。
背景技术：
目前，我国除有针对性的在铁路货车特殊固定行车区段安装地面固定式的列车脱轨自动报警装置外，在绝大部分行车轨道上没有安装自动检测装置，由于经济和实际操作的原因，不可能在全国的铁路上都安装此类型自动检测装置。由于单节货车在运行时是不带电工作，仅靠机械挂钩牵引，同时通过压缩空气减压实现制动，因此，在不改变货车原有运行方式和结构的基础上，货车脱轨检测只能依靠纯机械方式实现。目前还没有发现简单实用的检测方法及可以随车安装的检测装置，对货车的脱轨状态进行检测并及时报警和停车的监测装置或仪器设备。
发明内容
为了适应现有货车运行方式和结构，在不增加电力的基础上实现对货车脱轨状态的检测和控制，本发明专利描述了一种基于机械振动加速度检测原理检测货车脱轨运行状态的测量和制动方法和在此方法基础上研制的检测和制动控制装置。一方面利用弹簧-锥阀杆-阻尼器构成的加速度测量传感器，通过锥阀杆的位移检测货车的垂直振动加速度；另一方面，通过锥阀杆和阻尼孔形成的气体通道，提供气控换向阀控制信号，使得换向阀在控制信号达到设定压力时及时换向，换向阀的进气口与排气口相通，实现制动管路的压缩空气降压，使得货车减压制动。所研制的该铁路货车脱轨检测和制动控制装置结构简单，操作方便，可以实现对货车脱轨垂直振动加速度状态的测量，并及时减压制动。
该检测装置的检测方法及控制结构原理示意图如图1和图2所示。当货车正常行使时，由于垂直振动加速度很小，锥阀杆在弹簧作用下，将节流口封闭，节流口处于封闭状态；气室内气体通过阻尼孔与大气相通，处于低压状态；活塞和阀芯在复位弹簧和气体压力的作用下，位于前端极限位置，处于关闭状态，进气口和排气口不通。
当货车由于经过道叉或者挂钩等情况，会产生较大的振动，货车的垂直振动加速度会有较大的增加，与之联接的阀体等也随之振动，装置内的锥阀杆在加速度的作用下，产生惯性力，当惯性力大于弹簧力及气体阻力时，锥阀杆向上运动。锥阀杆在加速度的作用下产生较小的位移，锥阀杆锁紧机构不发生作用，节流孔断续导通，制动管路中的压缩空气通过节流孔断续进入气室中，同时气室上的阻尼孔将气室中的气体排出。进入气室的气体流量小于阻尼孔排出的气体流量时，气室压力低于设定压力，活塞和阀芯不会动作，换向阀依然处于关闭状态。
当脱轨发生时，车轮在轨枕上行使，产生剧烈振动，货车的垂直振动加速度急剧增大，如果加速度超过设定阈值，锥阀杆的位移超过限定位置时，限位杆发生作用，卡住锥阀杆，使得锥阀杆不能向下移动，节流口处于常通状态。由制动管路来的压缩空气通过节流口进入气室中。进入气室的气体流量大于阻尼孔排出的气体，气室内压力很快达到设定压力。活塞在气室内的气体压力作用下，克服复位弹簧的弹性力和阀芯下端的气体压力及密封的摩擦力，开始向下移动，使得阀芯随之向下移动，一旦阀芯位移超过设定距离，进气口与排气口导通，制动管路中的压缩空气迅速排入大气，制动管路中的气体压力迅速下降，形成降压制动，使得列车停止。
当阀芯下部的环形槽到达锁紧杆处，锁紧杆卡住阀芯，阀芯无法继续移动。这样在气室内压力下降后，弹簧的作用力大于阀芯上部的气体作用力和密封摩擦力时，阀芯也无法自动复位，防止货车自动缓解。在排除故障之后，由手动拔开限位杆和锁紧杆，使锥阀杆和换向阀阀芯及活塞自动复位。
对货车不同的工作压力，监测装置可以进行分组，不同组的监测装置的结构参数有所不同，因此不同组的监测装置中各个组件的尺寸和参数大小也有所不同。
图1和图2为该测量和控制方法及装置的检测和结构原理示意图。图1货车脱轨检测和控制装置结构剖视图，图2货车脱轨检测和控制装置俯视剖面图。1为阀体；2为锥阀杆；3为弹簧；4为限位杆；5为端盖；6为气室盖；7为阻尼针阀芯；8为阀盖；9为锁紧杆；10为复位弹簧；11为环形套；12为阀芯；13为阀套；14为活塞。
具体实施例方式
将上述装置与货车车体固接(可用螺栓紧固)，垂直向上。同时，该装置上的进气口通过管道与货车原有的制动管联接。当货车脱轨时，车轮的垂直振动加速度变化反映在锥阀杆的位移上。制动管中的压缩空气通过节流口进入气室，使得阀芯动作，将进气口和排气口导通，实现制动管中的压缩空气降压制动。同时压缩空气的变化反映在驾驶室仪表上，通知驾驶员及时采取措施，处理故障。
权利要求
1.本发明专利描述的基于机械振动加速度检测原理的货车脱轨状态测量方法为一方面利用弹簧-锥阀杆-阻尼器构成的加速度测量传感器，通过锥阀杆的位移检测货车的垂直振动加速度；另一方面，通过锥阀杆和阻尼孔形成的气体通道，提供气控换向阀控制信号，使得换向阀在控制信号达到设定压力时及时换向，换向阀的进气口与排气口相通，实现制动管路的压缩空气降压，使得货车减压制动，同时换向阀上的锁紧装置使得换向阀动作后自动锁紧，必须手动解除，防止货车自动缓解。该铁路货车脱轨检测和控制装置可以实现对货车垂直振动加速度状态的测量，并及时对运行中的铁路货车实施减压制动。
2.此种基于机械振动加速度检测原理的货车脱轨测量和控制方法及装置还可以用于对其它轮式车辆(如公路运输车辆)运行中颠覆的预防和制动控制。
全文摘要
本发明涉及一种基于机械振动加速度检测原理的用于铁路货车脱轨状态的检测方法及预防货车颠覆的制动控制装置，整个测量装置由阀体、弹簧、锥阀杆、气控换向阀等组成，结构简单，操作方便。该检测控制装置可置于货车车体上，通过装置内的锥阀杆－弹簧形成的质量弹簧阻尼系统检测货车的垂直振动加速度的变化，实现对货车脱轨状态的检测，同时利用一个和货车原有制动管路联接的气控换向阀，实现货车的减压制动。除了可以用于对铁路货车脱轨进行检测外，还可以用于其它轮式车辆(如公路运输车辆)运行中颠覆的预防和制动控制。
文档编号G01M17/10GK1730335SQ20041007042
公开日2006年2月8日 申请日期2004年8月4日 优先权日2004年8月4日
发明者徐春广, 孟凡武, 周世圆 申请人:北京理工大学
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