一种防止车辆倾覆的控制方法及控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防止车辆倾覆的控制方法。
【背景技术】
[0002] 铁路车辆一般具有可旋转到车辆外的工作装置，当其在超高的铁路上作业，工作 装置向超高的另一侧旋转时，可能会因为工作装置上有重物导致车辆发生倾覆。超高是指， 在轨道弯道处，为了使两股钢轨受力均匀且车辆行驶平稳，保持内侧钢轨不变，而抬高外侧 钢轨，外侧钢轨轨面与内侧轨柜面水平高度之差即超高。
[0003] 目前，我国铁路车辆用于防止车辆倾覆的电气装置一般是在车体两侧的转向架上 各安装一套行程开关，用于检测车体两侧转向架弹簧的伸缩量，当有超高存在，并且旋转工 作装置向超高另一侧旋转时，超高的另一侧转向架弹簧被压缩，而超高侧转向架弹簧被拉 伸，当拉伸到一定值时，检测弹簧拉伸量的行程开关给出一个开关量信号，使旋转工作装置 停止旋转，避免车辆倾覆。
[0004] 在上述现有技术中，对不同的超高轨道没有区别，行程开关仅仅只是检测弹簧拉 伸的零界值，并且此行程开关很难调试到合适点，当调试不到位，如行程开关拉线调试过长 时，此行程开关起不到防车辆倾覆的作用；而行程开关拉线调试过短时，容易误动作，使旋 转工作装置频繁停止。最后用行程开关也仅仅只能停止旋转工作装置，不能指导旋转工作 装置旋转到可达到的最大角度。
[0005] 申请号为201110457270. 1的中国申请公开了一种防止车辆倾覆的方法，其在车 辆行驶的道路上铺设有磁性的材料，在车辆上设置有可以控制的电磁线圈，电磁线圈的 投切根据车轮与地面的接触情况自动控制，电磁线圈产生的磁场极向与地面的磁场极向相 异，互相吸引，当车轮脱离地面时，地磁线圈立即自动投入，瞬间产生一个与地面互相吸引 的磁场力，将离地的车辆拉回地面，该方法简单易行，但是控制效果不佳，而且，不能及时将 车辆旋转角度信息反馈给操作人员，不利于执行。
【发明内容】
[0006] 本发明即针对上述缺陷加以改进，提供一种防止车辆倾覆的控制方法。
[0007] 本发明的第一方面提供一种防止车辆倾覆的控制方法，其包括：
[0008] a.计算既有线路上车辆倾覆临界角α。；
[0009] b.测量车架倾斜角α χ ;
[0010] c.对车架倾斜角α χ与车辆倾覆临界角a ^进行比较；
[0011] d.若车架倾斜角Cix小于车辆倾覆临界角Citl，则车辆旋转工作装置可以继续旋 转；
[0012] e.若车架倾斜角α χ等于车辆倾覆临界角a ^，则车辆旋转工作装置停止旋转；
[0013] f.若车架倾斜角αχ大于车辆倾覆临界角Citl，则车辆旋转工作装置往回旋转。
[0014] 优选的是，步骤a计算既有线路上车辆倾覆临界角的计算原理为：
[0015] 在存在超高的铁路线路上，车架倾斜角为αχ，当车辆总重量产生的力矩与旋转工 作装置产生的力矩相等时，此时车架倾斜角α χ的值即为车辆倾覆临界角Citl，即：
[0016] G整 XL = G抛 Xm (1.1)
【主权项】
1. 一种防止车辆倾覆的控制方法，其包括： a. 计算既有线路上车辆倾覆临界角a^ ; b. 测量车架倾斜角ax ; c. 对车架倾斜角ax与车辆倾覆临界角a^进行比较； d. 若车架倾斜角ax小于车辆倾覆临界角a^，则车辆旋转工作装置可以继续旋转； e. 若车架倾斜角ax等于车辆倾覆临界角a^，则车辆旋转工作装置停止旋转； f. 若车架倾斜角ax大于车辆倾覆临界角a^，则车辆旋转工作装置往回旋转； 其特征在于：步骤a计算既有线路上车辆倾覆临界角a^的计算原理为：在存在超高的 铁路线路上，车架倾斜角为ax，当车辆总重量产生的力矩与旋转工作装置产生的力矩相等 时，此时车架倾斜角ax的值即为车辆倾覆临界角a〇,即： G整XL=G抛Xm(1. 1)
L2 =hXtana〇 (1.3) 从而，可知：
式（1. 1)_ 式（1.4)中： Gs为车辆总重量，即包括物料和旋转工作装置的重量； G抛为旋转工作装直重星;； L为转动力矩； U为铁路轨距，标准轨距1^=1435111111 ;h为整车重心到轨面的距离； m为旋转工作装置转动力矩。
2. 如权利要求1所述的防止车辆倾覆的控制方法，其特征在于：所述公式（1. 1)_(1. 3) 固化在处理器中。
3. 如权利要求1或2所述的防止车辆倾覆的控制方法，其特征在于：步骤b中车架倾 斜角ax由角度传感器测量得到。
4. 如权利要求1或2所述的防止车辆倾覆的控制方法，其特征在于：步骤b中车辆的 倾斜角ax通过计算得到，计算原理是： ax=aa2 ( 1. 5) 其中：a:为超高倾斜角； a2为倾斜角，由铁路线路超高或旋转工作装置使转向架弹簧发生形变所产生。
5. 如权利要求4所述的防止车辆倾覆的控制方法，其特征在于：
式中：为铁路线路超_值，由铁路基本几何参数决定； U为铁路轨距。
6. 如权利要求4所述的防止车辆倾覆的控制方法，其特征在于：倾斜角a2由以下公式 求得：由车辆车架的力偶平衡关系得： PXc=P2XL3 (1. 7) PXd=PiXLg (1. 8)
式（1.7)-式（2.0)中： P=G#Xc〇sax，为车辆总重量对车辆车架的静载荷，即垂直压力； Pi为车辆对转向架左侧弹簧的垂向静载荷，即车辆对转向架左侧弹簧的压力； P2为车辆对转向架右侧弹簧的垂向静载荷，即车辆对转向架右侧弹簧的压力；c为垂直压力P在车辆车架的作用点与转向架左侧弹簧距离； d为垂直压力P在车辆车架的作用点与转向架右侧弹簧距离； L3为转向架左右弹簧的水平距离； 由弹簧轴向特性计算公式： F=KXf(2. 1) 式（2. 1)中： F为作用于弹簧上的垂向静载荷；f?为弹簧扰度，即为弹簧在外力作用下的形变量；
为弹簧刚度；其中，G为弹簧剪切弹性模数；d为弹条直径；n为弹簧有效圈 数；D为弹簧平均直径；对已安装在转向架上的弹簧而言，弹簧刚度为定值； 对转向架左右弹簧应用弹簧轴向特性公式，可得： P: =KXXl (2. 2) P2 =KXx2 (2. 3) 由式（1. 9)、式（2. 0)、式（2. 2)和式（2. 3)可得：
式（2. 2)-式（2. 6)中： Xi为转向架左侧弹簧扰度，即弹簧的压缩量；x2为转向架右侧弹簧扰度，即弹簧的压缩量。
7. 如权利要求1或2所述的防止车辆倾覆的控制方法，其特征在于：步骤c由中央处 理单元完成。
8. 如权利要求1或2所述的防止车辆倾覆的控制方法，其特征在于：旋转工作装置操 作的程序为：
9. 一种防止车辆倾覆的控制装置，其包括中央处理单元，该中央处理单元分别与角度 传感器和旋转工作装置连接，所述角度传感器安装在待测车辆的旋转工作装置正下方车架 中心线上，其特征在于：所述角度传感器将测量出的车架倾斜角度信号输出至中央处理单 JLi〇
10. 如权利要求9所述的防止车辆倾覆的控制装置，其特征在于：所述中央处理单元与 显示设备连接。
【专利摘要】一种防止车辆倾覆的控制方法，其包括：a.计算既有线路上车辆倾覆临界角α0；b.测量车架倾斜角αx；c.对车架倾斜角αx与车辆倾覆临界角α0进行比较；d.若车架倾斜角αx小于车辆倾覆临界角α0，则车辆旋转工作装置可以继续旋转；e.若车架倾斜角αx等于车辆倾覆临界角α0，则车辆旋转工作装置停止旋转；f.若车架倾斜角αx大于车辆倾覆临界角α0，则车辆旋转工作装置往回旋转；本发明提供的防止车辆倾覆的控制方法在可编程逻辑控制器(简称PLC)组成的控制系统的基础上，只需要增加角度传感器和简单的接线，即完成硬件方面的改造，本发明另一方面提供的防止车辆倾覆的控制装置在有较大超高的铁路上，能简单地实现防止车辆倾覆。
【IPC分类】G05D3-00, B61C17-00
【公开号】CN104777848
【申请号】CN201410013959
【发明人】左后林, 黎建麟, 邱学飞
【申请人】昆明中铁大型养路机械集团有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2014年1月13日