一种列车轮轨黏着在线改善方法、存储介质以及装置

1.本发明属于轨道车辆领域，具体涉及一种列车轮轨黏着在线改善方法、存储介质以及装置。


背景技术：

2.制动系统是与轨道车辆运行安全直接相关的重要系统，目前轨道列车的制动形式分两种：空气制动和电制动，无论空气制动或电制动，都属于黏着制动。黏着制动最大的缺陷就是黏着力有限，同时轮轨黏着受轮轨间状态影响较大，如果制动力超过了黏着极限，车轮转速急剧降低甚至停转而车速降得较慢，这叫“滑行”或“抱死轮”；一旦发生这种现象则很有可能导致轮轨擦伤，车轮擦伤后会产生偏心，踏面产生多边形效应，不仅降低运行的平稳性和乘车的舒适度，还会增加对转向架的冲击振动，缩短转向架部件的使用寿命，影响行车安全。因此，在列车制动时保证轮轨之间的黏着无疑是最重要的，轮轨间的黏着与机车的轴重、轮径、轮轨几何形状、车轮材料特性、轮轨状况都有关系,其中轨面状况是指轮轨接触表面的粗糙度和轮轨间是否有第三介质,如水、油和其他有机污染物,是决定轮轨间有效黏着的最重要因素。有试验显示,如果轮轨界面有水介质,黏着系数会随着速度的提高而显著下降。
3.目前，列车改善和增加轮轨黏着的主要措施一般为通过撒砂装置向轨面撒砂来实现。而撒砂也不能保证大部分的砂子都可以附着在轨道上，并且制动时对轨面和轮对也有一部分的损伤。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种列车轮轨黏着在线改善方法、存储介质以及装置，配合使用能够在轨道车辆制停过程中发生“滑行”或“抱死轮”时，通过对轨道顶面附着的中介物进行在线清除，从而改善车轮轨间的黏着，并且也不会了对轨道顶面的损失。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：
6.一种列车轮轨黏着在线改善方法，应用于制停状态的轨道车轮和对应的轨道面，其特征在于，包括以下步骤：
7.步骤s1：将外部输入的轨道车辆的车速和车轮线速度作为轨道车速和轨道轮速，基于轨道车速和轨道轮速得到制动速度差，并基于轨道轮速得到制动减速度；
8.步骤s2：基于制动速度差和轨道车速得到制动滑移率；
9.步骤s3：将制动速度差、制动减速度以及制动滑移率分别与预设的第一制动速度差阈值、第一制动减速度阈值以及第一制动滑移率阈值进行比较，若所有的比较结果均为小于等于，则进入步骤s5，否则进入步骤s4；
10.步骤s4：将制动速度差、制动减速度以及制动滑移率分别于预设的第二制动速度差阈值、第二制动减速度阈值以及第二制动滑移率阈值进行比较，若所有的比较结果均为小于等于，则发出初级黏着改善信号并进入步骤s5，否则发出加强黏着改善信号并进入步
骤s5；
11.其中，第二制动速度差阈值大于第一制动速度差阈值，第二制动减速度阈值大于第一制动减速度阈值，第二制动滑移率阈值大于第一制动滑移率阈值，
12.步骤s5：以预定时长为间隔重复将制动速度差、制动减速度以及制动滑移率分别与预设的第一制动速度差阈值、第一制动减速度阈值以及第一制动滑移率阈值进行比较，直至所有的比较结果均为小于等于。
13.优选地，制动速度差为轨道车速与轨道轮速的差值，制动减速度为对轨道轮速进行求导得到，制动滑移率为制动速度差与轨道车速的比值。
14.优选地，一种用于列车轮轨黏着在线改善的存储介质，其上存储有处理程序，其特征在于，处理程序被处理器执行时实现上述的列车轮轨黏着在线改善方法。
15.优选地，一种用于列车轮轨黏着在线改善的装置，安装在行驶的轨道车辆上，其特征在于，包括：固定杠，设置在轨道车辆的底端，黏着改善组件，包括设置在固定杠上的基座、轨道改善激光器、定压风缸以及气体发射器，轨道改善激光器和气体发射器均设置在基座上，定压风缸与气体发射器连通；以及控制模块，包括采集组件、处理器、存储器以及存储在存储器上的处理程序，处理程序为上述的处理程序，处理器用于执行处理程序，其中，采集组件包括车速传感器和轮速传感器，车速传感器用于实时采集上述的轨道车速；轮速传感器用于实时采集上述的轨道轮速，存储器内预存有上述的第一制动速度差阈值、第一制动减速度阈值、第一制动滑移率阈值、第二制动速度差阈值、第二制动减速度阈值以及第二制动滑移率阈值，轨道改善激光器的输出口和气体发射器的发射口均朝向轨道的顶面设置，处理器根据上述的初级黏着改善信号控制轨道改善激光器发射初级黏着改善激光束，处理器根据上述的加强黏着改善信号控制轨道改善激光器发射加强黏着改善激光束，并且加强黏着改善激光束的功率大于初级黏着改善激光束的功率。
16.进一步地，固定杠位于自轨道车辆的车头起第一个车轮对的近旁，并将对应的车轮作为检测车轮。
17.再进一步地，轮速传感器设置在轨道车辆的底部且位于检测车轮的近旁。
18.进一步地，轨道改善激光器的输出口和气体发射器的发射口均垂直朝下设置。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1.因为本发明的列车轮轨黏着在线改善方法：首先，基于轨道车速和轨道轮速得到制动速度差，并基于轨道轮速得到制动减速度；接着，基于制动速度差和轨道车速得到制动滑移率；然后，基于制动速度差、制动减速度以及制动滑移率分别与预设的第一制动速度差阈值、第一制动减速度阈值以及第一制动滑移率阈值、第二制动速度差阈值、第二制动减速度阈值以及第二制动滑移率阈值的比较结果发出初级黏着改善信号、加强黏着改善信号，最后，重复将制动速度差、制动减速度以及制动滑移率分别与预设的第一制动速度差阈值、第一制动减速度阈值以及第一制动滑移率阈值进行比较，直至所有的比较结果均为小于等于，因此，本发明的列车轮轨黏着在线改善方法能够基于制动速度差、制动减速度以及制动滑移率发出初级黏着改善信号或加强黏着改善信号，从而能够对轨道顶面附着的中介物进行在线清除，从而配合外部硬件能够改善车轮轨间的黏着，并且也不会了对轨道顶面的损失。
21.2.因为本发明的用于列车轮轨黏着在线改善的装置，包括固定杠、黏着改善组件
以及控制模块，黏着改善组件包括轨道改善激光器和气体发射器，控制模块包括采集组件、处理器、存储器以及存储在存储器上的处理程序，处理程序为上述的处理程序，采集组件包括车速传感器和轮速传感器，车速传感器用于实时采集上述的轨道车速；轮速传感器用于实时采集上述的轨道轮速，存储器内预存有上述的第一制动速度差阈值、第一制动减速度阈值、第一制动滑移率阈值、第二制动速度差阈值、第二制动减速度阈值以及第二制动滑移率阈值，处理器根据上述的初级黏着改善信号控制轨道改善激光器发射初级黏着改善激光束，处理器根据上述的加强黏着改善信号控制轨道改善激光器发射加强黏着改善激光束，因此，本发明通过用于列车轮轨黏着在线改善的装置实施能够更好地实施列车轮轨黏着在线改善方法。
22.3.因为本发明的轮速传感器设置在轨道车辆的底部且位于检测车轮的近旁，而第一个车轮对所经过的轨道顶面的中介物未受到轨道车辆其余部分的影响，因此，能够更好地提升采集到的轨道轮速和轨道车速的精度。
附图说明
23.图1为本发明的实施例的列车轮轨黏着在线改善方法的步骤示意图；
24.图2为本发明的实施例的用于列车轮轨黏着在线改善的装置的控制示意图。
25.图中：s100、列车轮轨黏着在线改善方法，t、轨道车辆，w、检测车轮，10、黏着改善组件，11、基座，12、轨道改善激光器，13、气体发射器，20、控制模块。
具体实施方式
26.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的一种列车轮轨黏着在线改善方法、存储介质以及装置作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
27.如图1所示，本实施例中的一种列车轮轨黏着在线改善方法s100，应用于制停状态的轨道车辆和对应的轨道面，包括以下步骤：
28.步骤s1：将外部输入的轨道车辆的车速和车轮线速度作为轨道车速和轨道轮速，基于轨道车速和轨道轮速得到制动速度差，并基于轨道轮速得到制动减速度。
29.具体地，制动速度差为轨道车速与轨道轮速的差值，制动减速度为对轨道轮速进行求导得到。
30.步骤s2：基于制动速度差和轨道车速得到制动滑移率。
31.具体地，制动滑移率为制动速度差与轨道车速的比值。
32.步骤s3：将制动速度差、制动减速度以及制动滑移率分别与预设的第一制动速度差阈值、第一制动减速度阈值以及第一制动滑移率阈值进行比较，若所有的比较结果均为小于等于，即制动速度差小于等于第一制动速度差阈值、制动减速度小于等于第一制动减速度阈值以及制动滑移率小于等于第一制动滑移率阈值，此时，制停过程中的轨道车辆为正常制停状态，则进入步骤s5，否则进入步骤s4，此时，制停过程中的轨道车辆发生了“滑行”或“抱死轮”的现象。
33.步骤s4：将制动速度差、制动减速度以及制动滑移率分别于预设的第二制动速度
差阈值、第二制动减速度阈值以及第二制动滑移率阈值进行比较，若所有的比较结果均为小于等于，即制动速度差小于等于第二制动速度差阈值、制动减速度小于等于第二制动减速度阈值以及制动滑移率小于等于第二制动滑移率阈值，则发出初级黏着改善信号并进入步骤s5，否则发出加强黏着改善信号并进入步骤s5。
34.具体地，第二制动速度差阈值大于第一制动速度差阈值，第二制动减速度阈值大于第一制动减速度阈值，第二制动滑移率阈值大于第一制动滑移率阈值，依照制停过程中轨道车辆的“滑行”或“抱死轮”的严重程度分成
‘
普通“滑行”或“抱死轮
”’
与
‘
严重“滑行”或“抱死轮
”’
，即当步骤s4中所有的比较结果均为小于等于时，对应为
‘
普通“滑行”或“抱死轮
”’
，并且初级黏着改善信号用于驱动预设的轨道改善激光器对轨道车辆所在的轨道顶面发出“初级黏着改善激光束”以对影响车轮轨的黏着的中介物进行直射蒸发；当步骤s4中所有的比较结果至少有一项为大于时，对应为
‘
严重“滑行”或“抱死轮
”’
，并且加强黏着改善信号用于驱动预设的轨道改善激光器对轨道车辆所在的轨道顶面发出功率大于“初级黏着改善激光束”的“加强黏着改善激光束”以对影响车轮轨的黏着的中介物进行直射蒸发。
35.在本实施例中，第一制动速度差阈值优选为6km/h，第二制动速度差阈值优选为8km/h，第一制动减速度阈值优选为2m/s2，第二制动减速度阈值优选为3m/s2，第一制动滑移率阈值优选为10％，第一制动滑移率阈值优选为12％。
36.步骤s5：以预定时长为间隔重复将制动速度差、制动减速度以及制动滑移率分别与预设的第一制动速度差阈值、第一制动减速度阈值以及第一制动滑移率阈值进行比较，直至所有的比较结果均为小于等于,此时，轨道车辆所在的轨道顶面的中介物在轨道改善激光器的作用下被蒸发去除，从而制停过程中的轨道车辆回复为正常制停状态，在本实施例中，预定时长优选为20秒。
37.一种用于列车轮轨黏着在线改善的存储介质，其上存储有处理程序，其特征在于，处理程序被处理器执行时实现上述的列车轮轨黏着在线改善方法s100。
38.如图2所示，一种用于列车轮轨黏着在线改善的装置，安装在行驶的轨道车辆t上，包括固定杠(附图中未示出)、黏着改善组件10以及控制模块20。
39.固定杠设置在轨道车辆t的底端，具体地，固定杠位于自轨道车辆t的车头起第一个车轮对的近旁，并将对应的车轮作为检测车轮w。
40.黏着改善组件10包括设置在固定杠上的基座11、轨道改善激光器12、定压风缸(附图上未示出)以及气体发射器13，在本实施例中，黏着改善组件10的数量为两个，分别对应位于轨道车辆t所在的两根轨道的正上方。
41.基座11设置在固定杠上，轨道改善激光器12和气体发射器13均设置在基座11上，定压风缸与气体发射器13连通，轨道改善激光器12的输出口和气体发射器13的发射口均朝向轨道的顶面设置，并且轨道改善激光器12的输出口和气体发射器13的发射口均垂直朝下设置，在本实施例中，两个轨道改善激光器12的输出口和两个气体发射器13的发射口的中心连线均与轨道车辆t的行驶方向垂直，气体发射器13的发射口用于向经过激光束直射蒸发的轨道表面喷出高压气体，从而去除直射蒸发后可能留下的残余物。
42.控制模块，包括采集组件、处理器、存储器以及存储在存储器上的处理程序，处理程序为用于列车轮轨黏着在线改善的存储介质内的处理程序，处理器用于执行处理程序。
43.采集组件包括车速传感器(附图上未示出)和轮速传感器(附图上未示出)。
44.车速传感器用于实时采集上述的轨道车速；轮速传感器用于实时采集上述的轨道轮速，具体地，轮速传感器为遮挡传感器，设置在轨道车辆t的底部且位于检测车轮w的近旁，车速传感器为雷达传感器。
45.存储器内预存有上述的第一制动速度差阈值、第一制动减速度阈值、第一制动滑移率阈值、第二制动速度差阈值、第二制动减速度阈值以及第二制动滑移率阈值。
46.处理器根据上述的初级黏着改善信号控制轨道改善激光器向轨道顶面发射初级黏着改善激光束，处理器根据上述的加强黏着改善信号控制轨道改善激光器向轨道顶面发射加强黏着改善激光束，并且在发射激光束的同时处理器控制气体发射器13向轨道顶面进行喷气，具体地，加强黏着改善激光束的功率大于初级黏着改善激光束的功率。
47.上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。