[发明专利]一种单侧计轴传感器感应线圈空间配置的优化方法

说明书

本发明公开一种单侧计轴传感器感应线圈空间配置的优化方法，包括S1：对单侧计轴传感器、列车车轮和铁轨进行有限元建模；S2：令单侧计轴传感器中的感应线圈角度、第一垂直距离和轨腰间距离的参数分别取不同的数值进行仿真，计算不同取值情况下的感应电动势；其中感应线圈角度指的是单侧计轴传感器中的感应线圈与水平面之间的角度，第一垂直距离指的是单侧计轴传感器的中心距离所述铁轨下底面之间的高度，所述轨腰间距离指的是所述单侧计轴传感器的中心距离所述铁轨的轨腰的第二垂直距离；S3：根据仿真计算结果，确定所述感应电动势的幅值变化率较大时所述参数的取值范围；S4：根据加权组合法优化公式对单侧计轴传感器的安装位置进行优化。

技术领域

本发明涉及的是列车监控领域，具体是一种基于组合加权法的单侧计轴传感器感应线圈空间配置的优化方法。

背景技术

随着铁路事业的发展，铁路运输也具有越来越多的职能，可主要分为旅客列车、货运列车、其他职能列车等。列车职能不同，相应的铁轨在材料结构等方面就存在一定的差异。我国铁轨主要根据每米长的钢轨质量千克数进行分类，大体可分为起重机轨、重轨、轻轨，不同种类的铁轨的结构差异可直观地体现在铁轨的剖面上。附图1以重轨的三种类型为例，说明不同种类铁轨在结构上存在的差异。一般在结构上可将铁轨分为轨头、轨腰、轨脚三个部分。

单侧计轴传感器作为列车车轮数检测设备，工作原理是通过检测车轮经过时感应电动势幅值的变化情况来进行计轴，其结构简单、功能全面、维护方便、可靠性高，越来越受到国内外学者及铁路部门的关注。单侧计轴传感器装附于轨腰处、位于轨头和轨脚之间，与铁轨间存在着一定的位置关系。不同型号的铁轨所对应的单侧计轴传感器最优安装位置也将不同，因此，如何根据铁轨型号的不同，提出一种单侧计轴传感器线圈空间配置的快速优化方法，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于加权组合法的单侧计轴传感器线圈空间配制的优化方法，针对不同类型的铁轨，快速地寻找出单侧计轴传感器与铁轨间的最优空间位置关系，借助该方法扩大单侧计轴传感器的适用范围，从而对推广单侧计轴传感器起到积极的作用。

为达上述目的，本发明提出一种单侧计轴传感器感应线圈空间配置的优化方法，包括以下步骤：

S1：对单侧计轴传感器、列车车轮和铁轨进行有限元建模；

S2：令所述单侧计轴传感器中的感应线圈角度、第一垂直距离和轨腰间距离的参数分别取不同的数值并进行仿真，计算不同取值情况下的感应电动势；其中所述感应线圈角度指的是所述单侧计轴传感器中的感应线圈与水平面之间的角度，所述第一垂直距离指的是所述单侧计轴传感器的中心距离所述铁轨下底面之间的高度，所述轨腰间距离指的是所述单侧计轴传感器的中心距离所述铁轨的轨腰的第二垂直距离；

S3：根据仿真计算结果，确定所述感应电动势的幅值变化率较大时所述参数的取值范围；

S4：根据以下加权组合法优化公式对单侧计轴传感器的安装位置进行优化：

maxF(X)，X∈En，

其中，X为所述单侧计轴传感器中的参数变量，q为自然数，f(x)表示感应电动势的幅值变化率或感应电动势的幅值，ω为加权系数；

当F(X)取最大值时所对应的参数值即为所述单侧计轴传感器感应线圈的最优安装位置。

根据本发明提出的优化方法，其中，所述步骤S2包括：

S21：固定其它参数不变，令所述感应线圈角度分别取值为0°，30°，60°，90°，120°，150°，在不同的取值情况下进行有无车轮时的感应电动势仿真计算，确定感应电动势幅值变化率较大时的感应线圈角度的取值范围；

S22：固定其它参数不变，计算所述第一垂直距离不同时有无车轮时的感应电动势变化，确定感应电动势幅值变化率较大时的第一垂直距离的取值范围；