[发明专利]轨道车辆砂箱砂位检测装置及方法

权利要求书

1.一种轨道车辆砂箱砂位检测装置，其特征在于，包括：

圆筒，其上端开口且下端封闭，其竖直安装于砂箱内，且内部通过活塞挡板分成流砂段以及位于流砂段下方的活塞运动段，所述活塞挡板为能够过砂的非实体板，所述流砂段的圆筒侧壁为能够过砂的网状壁，所述活塞运动段的圆筒侧壁为不能过砂的实体壁，所述挡板与所述砂箱内的流砂管顶端位于同一高度；

活塞，其滑动套接于所述活塞运动段；

弹簧，其为竖直安装于所述活塞运动段的压簧，其上端抵接于所述活塞，其下端抵接于所述圆筒内的底面；

激光测距传感器，其安装于所述圆筒下方，其激光发射端竖直向上，并伸至所述圆筒内正对所述活塞，用于采集活塞高度数据，所述活塞高度指的是活塞与激光测距传感器之间的距离；

数据处理器，其通过数据传输模块与所述激光测距传感器通信连接，用于接收活塞高度数据，对活塞高度数据进行处理，并输出砂箱内剩余砂量数据；

显示模块，其安装于轨道车辆驾驶室内，并与所述数据处理器电性连接，用于显示砂箱内剩余砂量数据。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆砂箱砂位检测装置，其特征在于，所述活塞挡板由若干与所述圆筒固定连接的单元板组成，所述单元板围绕所述圆筒的环形内壁依次等间隔布置。

3.一种轨道车辆砂箱砂位检测方法，其特征在于，采用了权利要求1或2所述的轨道车辆砂箱砂位检测装置，具体包括以下步骤：

S1、构建活塞高度节点与砂箱内剩余砂量节点的对应关系表，并将该对应关系表以程序的方式写入所述数据处理器，所述对应关系表记录有若干活塞高度节点以及若干砂箱内剩余砂量节点，所述活塞高度节点与所述砂箱内剩余砂量节点一一对应，所述活塞高度节点越小，其对应的砂箱内剩余砂量节点越大；

S2、利用激光测距传感器测量实时活塞高度数据，并通过数据传输模块将实时活塞高度数据传输至数据处理器；

S3、每当实时活塞高度达到一个活塞高度节点，则数据处理器将该活塞高度节点所对应的砂箱内剩余砂量节点数据输出并在显示模块上显示，若实时活塞高度未达到其下一个活塞高度节点，则显示模块所显示的为上一个活塞高度节点。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆砂箱砂位检测方法，其特征在于，所述数据处理器电性连接有报警装置，其中一个所述砂箱内剩余砂量节点为报警砂量点，当该报警砂量点在显示模块上显示时，报警装置报警。

5.根据权利要求3所述的轨道车辆砂箱砂位检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，对应关系表的确定方法包括以下步骤：

S11、重复a次撒砂实验，所述撒砂实验包括：

向砂箱内加砂至满砂位，通过撒砂单元，匀速排出砂箱内所有的砂，在排砂起始时刻，采用激光测距传感器测量一次活塞高度，之后每间隔时间t利用激光测距传感器测量一次活塞高度，设n为一次撒砂实验中的活塞高度测量总次数，取n＞3，其大小根据砂箱内满砂容积而定，其取值能确保每次撒砂实验中，进行第n-1次活塞高度测量时，砂石未排完，进行第n次活塞高度测量时，砂石完全排完；

各次撒砂实验中砂石匀速流出的速度以及活塞高度测量总次数均相等；

S12、将各次撒砂实验相同序次测得的活塞高度取平均值，各活塞高度平均值分别作为所述对应关系表中的各活塞高度节点；

S13、设t_Ni表示第N次撒砂实验中第i个t，N＝1,2,…,a；通过公式和计算出砂石流速b，式中T为从满砂到砂石全部流出砂箱总共所需时间的平均值，V表示砂箱的砂石最大容量；

S14、通过公式W_j＝tjb计算每次活塞高度测量时的砂石已流出量W_j，其中j表示撒砂实验中活塞高度测量序次号，j＝0,1,2,…,；

S15、通过公式计算所述对应关系表中的各砂箱内剩余砂量节点C_j，根据各砂箱内剩余砂量节点和各活塞高度节点确定所述对应关系表。