[发明专利]一种机车制动闸瓦与轮箍磨损工况在线监测器

说明书

技术领域

本发明属于机车制动技术领域，尤其涉及一种机车制动闸瓦与轮箍磨损工况在线监测器。

背景技术

列车无论高速还是重载运行过程中，制动都是一个非常关键的问题。目前我国普通列车的制动装置主要是踏面铸铁闸瓦制动，它采用铸铁或其他材料制成的闸瓦紧压运动的车轮踏面，通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦产生制动力。而在机车运行在线检测中，没有对制动器各工况的检测。

有人研制了机车闸瓦踏面制动工况监测仪，采用一种新型的内、电机车单元制动器工作状况(制动或缓解)监测传感器，它将机车制动装置由开环控制改为闭环控制，并通过计算机使机车操作者随时了解机车运行或准备作业时每个单元制动器的工作状况。

单元制动器的制动工况为制动和缓解2种状态，其工况监测的目的在于向乘务员显示其状态以避免由于故障工况的出现而造成行车事故。

制动器最终制动结果的检测有2种方案：

1)制动器行程监测即监测闸瓦的位移或闸瓦片与车轮间隙，表现信号是开关信号；

2)对闸瓦制动力的监测即检测闸瓦最终在气缸作用下的力，表现信号是模拟量信号。无论是行程还是压力的检测，制动工况监测仪可以将制动器的动作信号结合机车运行的速度和制动的气压压力信号，通过计算机程序进行逻辑分析判断，给出显示信息和相应的故障状态报警信号，使机车制动装置的控制由开环控制变为闭环控制，让乘务员随时了解机车运行或整备作业每个单元制动器的工作状况，从而防止单元制动器故障致使机车轮对弛缓、踏面剥离或制动力不够而引发的行车事故。

该制动器工况检测方法为：

1)检测闸瓦动作后对轮面的压力，采用力传感器来检测闸瓦的动作，力传感器的结构和形式取决于其在闸瓦托上的安装位置，采用应变电阻片作为其敏感元件；传感器输出为模拟电压或电流信号。

2)检测闸瓦片与车轮踏面接触和脱离2种状态，采用以微动开关为核心设计，也可以将2闸瓦片作为电磁铁的两极，利用它们与车轮接触时的磁通变化来检测。

以上方案采用的检测传感器有以下缺点：

第1种方法检测电路设计复杂(滤波、放大和A/D转换)，对于制动的程度，即制动力的大小没有定量的概念，同时需要设计专用的标定试验台，传感器成本高。在试验过程中发现无论压力传感器的结构如何改进，有一个问题始终没有得到较好的解决，就是在安装压力传感器时必须很小心让传感器的受力部分和闸瓦接触面相垂直，不然会产生弯曲。安装较垂直的传感器测得的压力值和在试验台测量的数据吻合，如有偏差测得的数据就大相径庭。由于闸瓦表面是弧形，安装在垂直的位置不容易。

第2种方法只能监测闸瓦的动作，对闸瓦制动力不能检测，传感器输出为开关信号，传感器的安装位置、安装方法以及如何补偿由于闸瓦片的磨损带来的传感器与车轮踏面的间隙变化不能消除，由于传感器采集的信号是制动时闸瓦和车轮是否接触的开关信号，只能定性的检测机车制动时的状态。

发明内容

针对这些情况，本发明采用位移传感器检测制动器的工况，研制了一种新型的内、电机车单元制动器工作状况(制动或缓解)监测传感器。

本发明实施例是这样实现的，一种机车制动闸瓦与轮箍磨损工况在线监测器，该在线监测器包括：

电源模块，主要包括开关电源，开关电源为系统提供供电电源，开关电源的输入电源采用机车直流电源，该电源不会因机车行驶中出现断电的情况；

位移传感器模块，与电源模块连接，用于检测制动器及轮对踏面的机械位移，包括第一位移传感器和第二位移传感器；

与位移传感器模块连接的电阻，用于将4-20mA的信号转换成1-5V的信号，以便于EM231进行模/数转换；

计算机模块，与位移传感器模块、模/数转换模块连接，用于处理计算各种参数以及显示设定各参数；

声光报警模块，与计算机模块连接，用于报警制动器缓解不到位以及闸瓦厚度尺寸过小，轮对踏面磨损过度。

进一步，开关电源为系统提供24V供电电源，24V开关电源的输入电源采用机车110V直流电源，该电源不会因机车行驶中出现断电的情况。

进一步，位移传感器模块用于检测制动器及轮对踏面的机械位移，250欧姆的电阻用于将4-20mA的信号转换成1-5V的信号，以便于EM231进行数模转换。

进一步，S7-200PLC用于处理计算各种参数，MT560用于显示设定各参数。

进一步，与位移传感器模块连接的为250欧姆精密电阻。