[发明专利]车轮传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以检测火车通过轴数和车轮物理中心位置的车轮传感器，属于铁路运输安全监控及故障预警系统领域。

背景技术

为了保证铁路运输生产安全，铁道部运输局建设性地提出列车车辆运行安全防范预警系统（简称“5T”系统），具体包括红外线轴温探测系统、货车运行状态地面安全监测系统、货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统、货车运行故障动态图像检测系统和客车运行安全监控系统。“5T”系统采用智能化、网络化和信息化技术，实现对运行中的列车的状况进行动态检测、数据集中、远程监控、信息共享，并实时汇总到铁道部，这样铁路各相关部门就可以根据系统信息进行合理的调度工作“5T”系统的实施，不仅有利于提高铁路运输能力，而且还可以降低铁路员工的工作强度。因此，“5T”系统具有广泛的应用前景。

“5T”系统的设备必须配备“车轮传感器”才能正常运行。目前，现有的车轮传感器普遍采用有源霍尔车轮传感器和无源车轮传感器。有源霍尔车轮传感器主要原理是当电流垂直于外磁场方向而流过导体时，在垂直于电流和磁场的方向导体的两侧会产生一定的电势差，该电势差与外界磁场的变化有关。当机车车轮经过霍尔元器件表面时，由于磁场变化相对检测距离的增大迅速减小，通常霍尔传感器检测的最大距离为10mm左右，并且感应信号随温度变化比较明显，检测基线非常不稳定，在寒冷地区的应用受到限制，使用范围具有一定的局限性。无源车轮传感器主要是利用电磁感应原理，将钕铁硼制成的永磁体置于缠绕着的线圈间，当列车车轮经过永磁体正上方时，将引起永磁体的磁场发生变化，从而使线圈两端产生感应电动势，通过检测该感应电动势的有无来确定车轮物理中心到达时刻，但是当列车运行速度比较低时，例如，在低于5km/h的情况下，由于车轮运动所引起的磁场变化很小，因而线圈产生的感应电动势也就很小，导致无源传感器无法检测到感应电动势，也就无法测得车轮物理中心到达时刻。

发明内容

本发明为解决现有的车轮传感器存在的受环境影响较大、无法对低速运行的列车进行检测的问题，进而提供一种车轮传感器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种车轮传感器，包括：调幅单元、相位单元和信号处理单元；

所述调幅单元包括电桥电路和两个参数相同的线圈，所述电桥电路和两个所述线圈设置在铁轨的同侧；

所述相位单元包括发送线圈和接收线圈，所述发送和接收线圈分别位于铁轨两侧，所述发送线圈用于产生交变磁通，并通过耦合所述接收线圈感应出同频交流信号；

所述信号处理单元用于产生预定频率的方波并提供给所述发送线圈和以及产生预定频率的正弦波提供给所述电桥电路，并根据所述电桥电路的输出信号以及所述接收线圈输出的交变磁通信号获得车辆处于区域内的计轴状态

本发明的有益效果：不仅可以检测车轮到达和离开，也可以准确捕捉车轮的物理中心；由振荡电路产生激励信号，抗干扰能力强，其工作状态不受道床、轨道状况、线路状况的影响；通过对线圈的感应电压以及电桥输出电压进行选频、滤波，可以消除由外界白噪声，以及电气化铁路附近的高压电场、电磁波等对线圈的影响，进一步提高了传感器的判断准确率；如果调幅单元的线圈发生了故障，也不会涉及到相位单元，相位单元还能够继续工作，依然可以检测到车轮的到达和离开，提高了安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的车轮传感器设置在铁轨上的结构示意图；

图2为本发明提供的车轮传感器的电路结构示意图；

图3为本发明提供的相位单元的工作原理示意图。

具体实施方式

为了能够更清晰地阐明本发明的特点和工作基本原理，以下结合附图及实施例，对本发明进行说明。

本具体实施方式提供了一种车轮传感器，包括：调幅单元、相位单元和信号处理单元；

所述调幅单元包括电桥电路和两个参数相同的线圈，所述电桥电路和两个所述线圈设置在铁轨的同侧；

所述相位单元包括发送线圈和接收线圈，所述发送和接收线圈分别位于铁轨两侧，所述发送线圈用于产生交变磁通，并通过耦合所述接收线圈感应出同频交流信号；

所述信号处理单元用于产生频率为62.5kHz的方波并提供给所述发送线圈和以及产生频率为62.5kHz的正弦波提供给所述电桥电路，并根据所述电桥电路的输出信号以及所述接收线圈输出的交变磁通信号获得车辆处于区域内的计轴状态

具体的，线圈可采用大匝数漆包线的空心线圈，线圈中间不添加任何磁性材料，电桥电路由电容和电阻组成。