一种障碍物探测装置和轨道车辆的制作方法

1.本发明属于轨道交通车辆技术领域，具体涉及一种障碍物探测装置和轨道车辆。


背景技术：

2.目前我国轨道车辆无人驾驶技术已经成为一大新技术潮流。为了保证无人驾驶列车的运营安全，在车辆的前端都须安装一个障碍物探测装置，其触发后可以让车辆施加紧急制动。如果没有可靠适用的探测设备，车辆在运行过程中不能及时识别到位于列车前方的障碍物，城轨列车撞击到障碍物，不触发紧急制动指令，会造成列车运行故障或人员伤亡等严重后果。目前使用的障碍物探测装置均为探测横梁悬挂安装在构架端部的u型板簧上的结构，障碍物探测横梁在碰撞到障碍物后使u型板簧产生变形触发行程开关，从而产生列车制动。该类结构有以下问题：1)行程开关的安装位置比较低，工作环境恶劣，需要设置额外的保护箱保护行程开关，给整个装置增加了重量。2)行程开关的日常检查也要开箱后才能进行，维护不方便。3)由于行程开关保护箱采用了大量的薄板结构，模态频率较低，且连接均为刚性连接，容易被车辆运行中的激振引发共振，导致快速失效。4)当车轮磨耗后，探测横梁距轨面的距离会减小，为了保证车辆不会超过设计的限界，需要调节探测横梁的高度，但探测横梁高度的调整，板簧作用力的作用点高度会发生改变，为了保持障碍物的性能一致，这就需要调节行程开关与板簧之间的间隙，检修要求较高，现场操作难度大，还需要专用的设备才能实施。5)障碍物探测装置对车辆的轮重减载还有一定的负面影响。车辆在曲线上运行时，由于轨道的内外侧的高度不在同一水平面上，外轨比内轨要高出一个距离，及轨道设置了外轨超高。车辆为了适应曲线运行工况，构架端部的悬挂点在一系弹簧作用下有一定的高度差，而障碍物探测装置是用u型板弹簧将左右的探测横梁连接在一起，构架产生高度变化时要克服附件的u型板弹簧的垂向反作用力，这就会对轮重减载产生负面的影响。
3.中国实用新型专利授权公告号cn213862257u公开一种机械接触式地铁障碍物检测与脱轨检测装置，涉及铁道车辆技术领域，包括对称设置在地铁列车前端的两个转向架连接座，两个转向架连接座前侧均设置有复合检测组件安装架，两个复合检测组件安装架下端均设置有高度可调节的障碍物检测横梁连接座，两个障碍物检测横梁连接座的底部连接有障碍物检测横梁，每个复合检测组件安装架内均设置有行程开关安装座和设置在行程开关安装座上的障碍物检测行程开关、脱轨检测行程开关。该实用新型结构简单，障碍物检测行程开关位置较高，不需要设置行程开关保护箱。但是，需要调节探测横梁的高度时，仍然存在着检修要求较高，现场操作难度大的问题，且不能适应曲线线路，有较大的机械可靠性问题。


技术实现要素：

4.针对目前存在的问题以及现有技术的不足，本发明提供一种障碍物探测装置和轨道车辆，该障碍物探测装置结构简单功能可靠，车轮磨耗后只需调整障碍物探测装置整体，
操作方便，且车辆曲线运行时该装置不会对车辆的轮重减载产生负面的影响。
5.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
6.一种障碍物探测装置，包括探测横梁和障碍物检测行程开关，其结构特点是：还包括两个第一安装座，两个所述第一安装座的一侧均设有第二安装座，两个所述第二安装座上均设有垂向吊杆；两个所述垂向吊杆均可绕所述第二安装座向靠近第一安装座的方向转动，两个所述垂向吊杆与第二安装座的连接处均设有第一橡胶关节；两个所述垂向吊杆的下端通过所述探测横梁相连，所述探测横梁与垂向吊杆的连接处均设有第二橡胶关节；两个所述第一安装座上均设有所述障碍物检测行程开关，两个所述障碍物检测行程开关均设置在所述第二安装座的下方且位于所述第一安装座与垂向吊杆之间。
7.当轨道车辆使用该障碍物探测装置时，将两个第一安装座分别对称的固定到轨道车辆转向架构架左右侧梁的端部，该障碍探测装置可以实现轨道车辆探测障碍物的基本功能。当轨道上存在尺寸大于设计上不允许存在的障碍物时，横跨于轨道上的探测横梁必将碰触到它，障碍物对探测横梁的冲击力会使得垂向吊杆转动。当垂向吊杆转动到角度θ时将触发障碍物检测行程开关，从而实现触发列车的制动系统实现探测功能。所述角度θ由第一橡胶关节所设置的扭转刚度决定，与障碍物设定的冲击力阈值对应。当探测横梁受到的冲击力小于阈值时，垂向吊杆转动角度达不到角度θ，将不会触发障碍物检测行程开关动作；当探测横梁受到的冲击力大于或等于阈值时，垂向吊杆转动角度达到角度θ，将会触发障碍物检测行程开关动作。探测横梁由两个垂向吊杆提吊，连接处设有第二橡胶关节，两个第一安装座相对高度变化时垂向吊杆和探测横梁能实现一定范围的旋转，能较好的适应车辆的曲线运动；障碍物检测行程开关设置在离轨道较高的位置，改善了障碍物检测行程开关的工作环境，不需要设计保护箱，减轻了装置的重量，传感器的日常检查可以直接目视，易于接近；该障碍物探测装置内部部件的连接均通过橡胶关节连接，实现了各部件在各向运动的解耦，提高了整个部件的固有频率，降低了障碍物探测装置对振动的敏感度，提高了整个系统的可靠性；该装置可以有效实现探测障碍物的基本功能，并且结构简单，功能可靠，具有良好的实用性，可靠性与可维护性。
8.根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
9.具体的，两个所述垂向吊杆的底部均设有倒u型槽，所述探测横梁的两端均设置在所述倒u型槽内。
10.优选的，所述探测横梁为矩形空心梁，所述探测横梁与倒u型槽通过第一紧固件贯穿固定；所述紧固件与探测横梁连接处设有衬套，所述衬套设置在所述探测横梁上；所述第二橡胶关节设置在所述紧固件和衬套之间，所述橡胶关节的芯轴处设有空心销套，所述空心销套可绕紧固件旋转。探测横梁与衬套可以通过过盈配合或者焊接相连接，衬套可以对设置在其内部的橡胶关节起到固定作用；常见的橡胶关节是实心芯轴，而第二橡胶关节采用空心销套代替实心芯轴，空心销套可绕紧固件旋转，从而使得障碍物探测装置能更好的适应扭曲线路。
11.具体的，所述空心销套的长度等于所述倒u型槽与紧固件相连接处的内宽度。
12.具体的，两个所述垂向吊杆的顶端均为套环结构，所述第一橡胶关节压装在所述套环结构内；所述第一橡胶关节的实心芯轴的两端安装在所述第二安装座上，两个所述垂
向吊杆均可绕所述第一橡胶关节的实心芯轴向靠近第一安装座的方向转动。
13.优选的，两个所述第一安装座远离所述第二安装座的侧面上均设有底板，两个所述第一安装座与底板之间的相对高度均可调节。第一安装座与底板之间的相对高度可调节，当探测横梁的高度需要调整时，只需要调节第一安装座与底板之间的相对高度即可实现，相比现有技术而言，维修更加便捷。
14.优选的，所述底板与第一安装座的相对侧面均设有可相互啮合的齿面，两个所述第一安装座沿高度方向上均设有竖直的腰型孔，所述第一安装座通过穿过所述腰型孔的第二紧固件与底板相连接。腰型孔的长度需满足轨道车辆车轮磨耗的调整要求。
15.基于同一个发明构思，本发明还提供了一种轨道车辆，包括转向架构架，其结构特点是：还包括所述障碍物探测装置，所述转向架构架左右侧梁端部对称设有所述障碍物探测装置。
16.具体的，所述转向架构架左右侧梁端部与所述障碍物探测装置之间的连接结构为止口连接结构。
17.综上，本发明提供的一种障碍物探测装置和轨道车辆，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.1、本发明所提供的障碍物探测装置中的探测横梁由两个垂向吊杆提吊，连接处设有第二橡胶关节，两个第一安装座相对高度变化时垂向吊杆和探测横梁能实现一定范围的旋转，能较好的适应车辆的曲线运动。
19.2、本发明所提供的障碍物探测装置中的障碍物检测行程开关设置在离轨道较高的位置，改善了障碍物检测行程开关的工作环境，无需设计保护箱，减轻了装置的重量，传感器的日常检查可以直接目视，易于接近。
20.3、本发明所提供的障碍物探测装置内部部件的连接均通过橡胶关节连接，实现了各部件在各向运动的解耦，提高了整个部件的固有频率，降低了障碍物探测装置对振动的敏感度，提高了整个系统的可靠性。
21.4、本发明所提供的障碍物探测装置可以有效实现探测障碍物的基本功能，并且结构简单，功能可靠，具有良好的实用性，可靠性与可维护性。
22.5、本发明所提供的障碍物探测装置，第一安装座与底板之间的相对高度可调节，当探测横梁的高度需要调整时，只需要调节第一安装座与底板之间的相对高度即可实现，相比现有技术而言，维修更加便捷。
附图说明
23.图1是本发明的一种障碍物探测装置安装在轨道车辆上的三维结构示意图；
24.图2是图1的左视结构示意图；
25.图3是图2中局部放大结构示意图；
26.图4是图1中垂向吊杆结构示意图；
27.图5是图1中障碍物探测装置处于工作状态下的结构示意图。
28.在图中
29.1-探测横梁、2-垂向吊杆、21-倒u型槽、3-第一安装座、4-障碍物检测行程开关、5-安装接口、6-第一橡胶关节、7-第二橡胶关节、71-空心销套、8-第二安装座、9-第一紧固件、
10-第二紧固件、11-衬套、12-腰型孔、13-底板、14-齿面。
具体实施方式
30.以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
31.如图1所示，一种障碍物检测装置由探测横梁1、垂向吊杆2、第一安装座3、障碍物检测行程开关4、第二安装座8和底板13组成。两个所述底板13分别与第一安装座3相连，所述第一安装座3与底板13之间的高度可调节。两个所述第一安装座3远离底板13的一侧均设有第二安装座8，两个所述第二安装座8上均设有垂向吊杆2，两个所述垂向吊杆2的下端通过所述探测横梁1相连。两个所述第一安装座3上均设有所述障碍物检测行程开关4，两个所述障碍物检测行程开关4均设置在所述第二安装座8的下方且位于所述第一安装座3与垂向吊杆2之间。两个所述底板13分别与轨道车辆的转向架构架左右侧梁端部对称设置的安装接口5相连接，所述底板13与安装接口5设计横向的止口配合。
32.如图2所示，所述底板13与第一安装座3的相对侧面均设有可相互啮合的齿面14。两个所述第一安装座3沿高度方向上均设有竖直的腰型孔12，所述第一安装座3通过穿过所述腰型孔12的第二紧固件10固定在所述底板13上。如图4所示，垂向吊杆2的顶端为套环结构，套环内压装具有实心芯轴的第一橡胶关节6。所述第一橡胶关节6的实心芯轴两端安装在所述第二安装座8上，两个所述垂向吊杆2均可绕第一橡胶关节6的实心芯轴向靠近第一安装座8的方向转动。两个所述垂向吊杆2的底部均设有倒u型槽21，所述探测横梁1的两端均设置在所述倒u型槽21内。
33.如图3所示，探测横梁1采用矩形空心梁型材，所述探测横梁1与倒u型槽21通过第一紧固件9贯穿固定。所述紧固件9与探测横梁1连接处设有衬套11，所述衬套11设置在所述探测横梁1上。所述第二橡胶关节7设置在所述紧固件9和衬套11之间，所述橡胶关节7的芯轴处设有空心销套71，所述空心销套71可绕紧固件9旋转。衬套11通过通过焊接或者过盈配合固接在探测横梁1上，第二橡胶关节7压装在衬套11中，第二橡胶关节7的芯轴设计为空心销套71的结构，空心销套71的内径与第一紧固件9中的螺杆直径名义尺寸相等，二者形成密接配合，空心销套71的长度等于所述倒u型槽21与第一紧固件9的螺杆相连接处的内宽度。
34.如图5所示，当轨道上存在尺寸大于设计上不允许存在的障碍物时，横跨于轨道上的探测横梁1必将碰触到它，障碍物对探测横梁1的冲击力会使得垂向吊杆2转动。当垂向吊杆2转动到角度θ时将触发障碍物检测行程开关4，从而实现触发列车的制动系统实现探测功能。所述角度θ由第一橡胶关节6所设置的扭转刚度决定，与障碍物设定的冲击力阈值对应。当探测横梁1受到的冲击力小于阈值时，垂向吊杆2转动角度达不到角度θ，将不会触发障碍物检测行程开关4动作；当探测横梁1受到的冲击力大于或等于阈值时，垂向吊杆2转动角度达到角度θ，将会触发障碍物检测行程开关4动作。
35.上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求所限定的范围。