一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统的制作方法

1.本实用新型涉及轨道交通技术领域，更具体地说，涉及一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统。


背景技术：

2.城市轨道交通是指具有固定线路，铺设固定轨道，配备运输车辆及服务设施等的公共交通设施。随着我国轨道交通的快速发展，越来越多的轨道交通车辆投入运行，轮作为车辆走行部中极为重要的部件，它不仅承受着车体的全部重量，而且还要传递车轮与轨道间的作用力，轮对需要承受较大的静载荷和动载荷、组装应力、闸瓦、闸片制动时产生的热应力以及通过曲线时的离心力等，因此轮对是否能保持良好的技术状态，关系到行车绝对安全。
3.而随着铁路系统的信息化升级，铁路系统各单位对车辆运行状态的实时监测要求越来越高，轮对在运行过程中可能尺寸超限，磨耗过大、踏面擦伤剥离等故障，如不及时发现将严重影响列车行驶安全。因此，现有技术中通常是通过在线检测系统对车辆运行过程中列车车轮的轮缘参数以及轮缘磨耗、径向跳动等踏面缺陷进行实时监测，从而发现可能出现的尺寸超限、磨耗过大、踏面擦伤剥离等故障，保障列车的行车安全。但采用上述在线监测系统只能按照车轮的检测顺序给出检测结果，并不能将检测出的数据与车轮进行对应，即无法知道该数据对应的是哪个车轮。因此，对列车车轮进行实时追踪就具有重要的意义。
4.传统的车轮追踪，是采用人工手工登记的方法，主要是记录车轮上的钢印的数字编号，将数据登记在记录册中。使用传统的记录方式追踪的缺点是效率低和劳动强度大，漏抄、错抄时有发生，而且数据跟踪不及时、不能在车辆运行中检查登记。
5.针对以上不足，申请号为2014103169825的申请案公开了一种轨道交通工具车轮追踪系统，包括控制系统、地面识别系统和复数个电子标签，所述的电子标签安装在轨道交通工具的车轮上，地面识别系统包括地面识别装置和地面天线阵列，地面天线阵列接地面识别装置，地面识别装置接控制系统。该申请案通过地面识别系统的地面识别装置和地面天线阵列可以获取轨道交通工具旋转车轮电子标签上的数据，实现了车轮工作状态等数据统计实时化和自动化采集、有效降低生产成本、提高安全生产效率，为车轮安全、稳定地运行提供了可靠的统计依据。
6.但上述申请案中电子标签固定在车轮的轮毂外缘的弧面上，需要在车轮弧面打螺孔，不方便，给制造和安装增加了难度，同时也不符合目前我国对车轮的质量要求。同时，将电子标签安装于车轮轮毂的外表面，还会影响车轮的动平衡。此外，现有车轮追踪方法也无法将车轮与车辆信息及具体安装位置进行准确配对，尤其是当车轮安装位置发生变化时追踪不便。


技术实现要素：

7.1.实用新型要解决的技术问题
8.本实用新型的目的在于克服现有技术中车轮识别存在的不足，提供了一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统。采用本实用新型的技术方案能够将车轮的检测数据与车轮之间、车轮与列车之间以及车轮与轮位之间的绑定，不论什么时候都可以查看和跟踪该车轮的检测数据。
9.2.技术方案
10.为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
11.本实用新型的一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统，包括电子标签、天线、读取设备和上位机，其中电子标签包括分别安装于列车两端下方用于列车车号信息和列车端位信息识别的电子标签，以及安装于列车车轮上用于车轮身份识别的电子标签，所述的天线包括车号识别天线及车轮身份识别天线，车号识别天线安装于两轨枕之间的道床上并用于读取列车两端下方的电子标签，车轮身份识别天线安装于轨道两侧并用于读取列车车轮上的电子标签；所述天线均通过信号线与读取设备相连，读取设备与上位机相连。
12.更进一步的，每侧轨道的车轮身份识别天线均采用分段组合布置方式，且各段天线的长度总和大于待检测车轮的周长。
13.更进一步的，所述车轮身份识别天线的两端分别安装有第一开关和第二开关。
14.更进一步的，所述的车轮身份识别电子标签安装于待检测车轮的油堵螺栓上，车轮身份识别天线倾斜安装于轨道的两侧，且当车轮旋转至电子标签处于最低点时，车轮身份识别天线的平面正对电子标签。
15.更进一步的，所述油堵螺栓的端头加工有螺纹孔，螺纹孔内安装有螺杆，螺杆的端头外部与标签座的开口螺纹相卡合，且标签座的开口螺纹外部与螺母螺纹相连。
16.更进一步的，所述螺杆的端头加工为倒锥形结构，开口螺纹及螺母的内径大于螺杆端头的外径，且开口螺纹的端部向内延伸形成与螺杆端头相配合的卡台；所述标签座的端头表面设有与电子标签相匹配的安装槽。
17.更进一步的，所述油堵螺栓的端头内加工有阶梯凹槽，该阶梯凹槽内安装有开口内外螺丝，标签座的螺纹段安装于开口内外螺丝的内部，且开口内外螺丝的外部设有螺母。
18.更进一步的，所述内凹槽的内径大于外凹槽的内径，开口内外螺丝的端部设有与内凹槽卡合配合的凸台，所述标签座的螺纹段外螺纹与开口内外螺丝的内螺纹相匹配，且其端头表面加工与电子标签相匹配的安装槽。
19.3.有益效果
20.采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
21.(1)本实用新型的一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统，通过车号识别天线对列车两端司机室的底部的电子标签进行读取，可以得到车号信息及列车入库端位，通过车号识别天线依次对列车两侧的车轮电子标签进行读取，从而可以得到车轮所属列车车号以及其在列车上的具体安装位置信息，便于对车轮进行实时在线追踪。
22.(2)本实用新型的一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统，根据列车入库时的端位朝向可以判断车轮的在车安装位置，并按用户要求的命名方式给出车轮的
安装位置信息，从而可以做到车轮与检测数据绑定，车轮与列车绑定和车轮与轮位绑定。
23.(3)本实用新型的一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统，所述车轮身份识别天线的两端分别安装有第一开关和第二开关，根据第一开关和第二开关触发时间间隔内是否有车轮数据读取可以有效判断是否有车轮漏读，进而有利于防止因车轮漏读对后续车轮安装位置识别的影响。
24.(4)本实用新型的一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统，通过对电子标签的安装位置及安装用油堵螺栓的结构进行优化设计，从而既便于电子标签的安装与读取，同时还便于对其安装角度进行调节，以保证其安装方位的准确性。
附图说明
25.图1为本实用新型的在线动态识别系统的主视示意图；
26.图2为本实用新型的在线动态识别系统的俯视示意图；
27.图3为本实用新型的在线动态识别系统的侧视示意图；
28.图4为本实用新型的电子标签安装用螺栓的立体结构示意图；
29.图5为本实用新型的电子标签安装用螺栓的主视结构示意图；
30.图6为本实用新型的油堵螺栓的结构示意图；
31.图7为本实用新型的螺杆的立体结构示意图；
32.图8为本实用新型的螺杆的主视示意图；
33.图9为本实用新型的标签座的立体结构示意图；
34.图10为本实用新型的标签座的仰视示意图；
35.图11为本实用新型的标签座的侧视示意图；
36.图12为本实用新型的第二种电子标签安装用螺栓的主视结构示意图；
37.图13为图12中电子标签安装用螺栓的剖视图；
38.图14为图12中油堵螺栓的剖视图；
39.图15为图12中油堵螺栓的俯视图；
40.图16为图12中开口内外螺丝的立体结构示意图；
41.图17为开口内外螺丝的主视示意图。
42.示意图中的标号说明：
43.1、轨道；2、轨枕；3、车轮；4、车轮身份识别天线；401、第一天线；402、第二天线；403、第三天线；5、车号识别天线；601、第一开关；602、第二开关；7、注油孔；8、车轴；9、天线支架；10、油堵螺栓；1001、螺纹孔；1002、内凹槽；1003、外凹槽；11、螺杆；1101、凹槽；12、螺母；13、标签座；1301、安装槽；1302、开口螺纹；1303、卡台；14、开口内外螺丝；1401、凸台。
具体实施方式
44.为进一步了解本实用新型的内容，现结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。
45.实施例1
46.结合图1
‑
图3，本实施例的一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统，包括电子标签、天线、读取设备和上位机，其中电子标签包括分别安装于列车两端下方用于
列车车号信息和列车端位信息识别的电子标签，以及安装于列车车轮3上用于车轮身份识别的电子标签，所述的天线包括车号识别天线5及车轮身份识别天线4，车号识别天线5安装于两轨枕2之间的道床上并用于读取列车两端下方的电子标签，车轮身份识别天线4安装于轨道1两侧并用于读取列车车轮上的电子标签；所述天线均通过信号线与读取设备相连，读取设备与上位机相连。所述读取设备可选多通道式，即多个天线连接到同一个读取设备上(可以将两侧的天线连接到同一个读写器，也可以每侧的天线各连一个读写器)，也可以采用单通过式，即每个天线连接一个读写器，本实施例优选多通道式读写设备。
47.上述列车两端的电子标签分别安装于列车两端司机室的底部，电子标签上写入车号信息和列车端位信息，根据车号识别天线5对上述标签进行读取，从而可以得到具体的车号信息以及列车入库端位信息。通过轨道两侧的车轮身份识别天线4依次对列车两侧的车轮电子标签进行读取，并在上位机中进行编号，根据列车入库端位及该列车上车轮的命名方式可以判断出车轮所属列车车号以及其在列车上的具体安装位置信息。将在线动态检测装置检测到的车轮踏面信息及车轮尺寸等与上述识别系统识别出的车轮信息绑定存储至上位机，不论什么时间都可以查看和跟踪该车轮的检测数据。另外，列车换轮的情况时有发生，当某个车轮被换至另一列车时，可以跟踪车轮的检测数据。车轮身份识别技术还可以为车轮的存储、运输、安装提供跟踪服务。
48.实施例2
49.本实施例的一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统，其结构基本同实施例1，其区别主要在于有：每侧轨道1的车轮身份识别天线4均采用分段组合布置方式(至少两段)，且各段天线的长度总和大于待检测车轮3的周长。上述车轮身份识别天线4的两端分别安装有第一开关601和第二开关602，当第一开关601被触发时表明车轮进入到读取区域，当车轮触发第二开关602时表明车轮离开读取区域，根据第一开关601和第二开关602被触发的时间间隔内是否有车轮信息被读取来判断是否有车轮漏读，从而能够有效防止车轮漏读对后续所有车轮安装位置的识别错误。
50.实施例3
51.本实施例的一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统，其结构基本同实施例2，更进一步的，本实施例的车轮身份识别电子标签安装于待检测车轮的油堵螺栓10上，车轮身份识别天线4通过天线支架9倾斜安装于轨道的两侧，且当车轮3旋转至电子标签处于最低点时，车轮身份识别天线4的平面正对电子标签(通过对天线支架9的倾斜角度进行设计来保证)。如果油堵螺栓10位于车轮外侧，则天线布置于两轨外侧，如果油堵螺栓10位于车轮内侧，则天线布置于两轨内侧。但车轮3上电子标签的安装存在以下技术难点：
52.(1)车轮上不能打孔，电子标签很难在车轮上安装，用粘贴等方法把电子标签安装在车轮表面，很难保证电子标签不脱落，且车轮运行状态恶劣，不仅有复杂的天气影响，还有非常大的振动，给电子标签在车轮上的安装带来很大难度。
53.(2)车轮材质为金属，市场上大多数电子标签不能在金属表面使用，近年来也出现一些抗金属干扰的电子标签，但也仅限在金属表面使用，埋到金属内部无法使用，嵌到金属槽内，虽然可以使用，但会大大降低电子标签的灵敏度和读取距离，很容易发生漏轮的情况。
54.轨道交通车轮上加工有注油孔7，注油孔7中拧入有油堵螺栓10，为了解决上述电
子标签安装问题，现有技术中有研究者在油堵螺栓10表面开设安装凹槽，将电子标签直接安装在油堵螺栓10表面的凹槽内，但一旦电子标签安装后就无对其安装角度等进行调节，而实际检测中，检测结果受电子标签与识别天线之间安装角度的影响，即电子标签和天线之间存在一定的方向性，当电子标签与天线之间的角度变化时，便不能读到电子标签。针对该问题，本实施例对车轮3上的油堵螺栓10进行改进设计。
55.具体的，结合图4
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图11，本实施例中油堵螺栓10的端头加工有螺纹孔1001，螺纹孔1001内安装有螺杆11，螺杆11的端头外部与标签座13的开口螺纹1302相卡合，且标签座13的开口螺纹1302外部与螺母12螺纹相连。所述螺杆11的端头加工为倒锥形结构，开口螺纹1302及螺母12的内径大于螺杆11端头的外径，且开口螺纹1302的端部向内延伸形成与螺杆11端头相配合的卡台1303；所述标签座13的端头表面设有与电子标签相匹配的安装槽1301。上述标签座是非金属材料，比如塑料、尼龙、聚四氟乙烯、陶瓷等，标签座上安装槽1301的形状根据电子标签的形状而定，螺杆11的端头表面还加工有“一”字形凹槽1101，从而便于将螺杆与油堵螺栓拧紧。
56.装配时，先将油堵螺栓10安装在车轮上，再把螺杆11拧入到油堵螺栓10中，然后把锁紧螺母12套入到螺杆11上，标签座13的开口螺纹安装到螺杆11的t形头上，旋转标签座13，使电子标签滚动到最低点时与天线之间的角度呈最佳读取角度状态，再把锁紧螺母12拧到开口螺纹上，由于螺杆的t形头呈倒锥形，当螺母拧紧时，便能将标签座固定在螺杆上。采用本实施例的结构便于对电子标签的安装角度进行任意调节。
57.实施例4
58.本实施例的一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别系统，其结构基本同实施例3，更进一步的，结合图12
‑
17，本实施例的油堵螺栓10的端头内加工有阶梯凹槽，该阶梯凹槽内安装有开口内外螺丝14，标签座13的螺纹段安装于开口内外螺丝14的内部，且开口内外螺丝14的外部设有螺母12。所述内凹槽1002的内径大于外凹槽1003的内径，开口内外螺丝14的端部设有与内凹槽1002卡合配合的凸台1401，所述标签座13的螺纹段外螺纹与开口内外螺丝14的内螺纹相匹配，且其端头表面加工与电子标签相匹配的安装槽1301。
59.装配时，先把锁紧螺母12拧到开口内外螺丝14的外螺纹中，再把埋入有电子标签的电子标签座13拧入到开口内外螺丝14的内螺纹中，向内压缩开口内外螺丝14的开口端，把开口内外螺丝14按入到油堵螺栓10的凹槽中。此时，开口内外螺丝14可以在油堵螺栓10中自由旋转，当旋转到电子标签为所需角度时，拧紧锁紧螺母即可。
60.实施例5
61.本实施例的一种轨道交通车轮身份和装车位置在线动态识别方法，采用实施例3或4的识别系统，其识别方法为：
62.步骤一、列车车号及入库端位识别
63.当列车通过车号识别天线5时，通过车号识别天线5读取安装于列车两端下方的电子标签，从而获得车号和列车入库端位；
64.步骤二、车轮身份信息识别
65.列车经过时，通过轨道两侧的车轮身份识别天线4分别对列车车轮上的电子标签依次进行读取，从而获得车轮身份信息，并在上位机中进行依次编号，根据列车编组数量、命名方式及列车入库时的端位朝向判断各车轮在车安装位置。
66.车轮在车安装后，大部分被遮挡，只有1/4
‑
1/3部分显露在外，当列车向前运动时，车轮做两个自由度上的运动，一是自身的滚动，二是随列车向前运动，只有安装的电子标签显露在外时才能被天线读取到的可能，所以天线要布置大于车轮周长的长度，但同一转向架的轴距小于车轮周长，会出现两个车轮的电子标签同时进入到天线的读取范围内，也就会出现先读取到后轮，再读取到前轮的情况，当车轮读取顺序发生颠倒时，车轮的在车安装位置很容易判断错误。因此当读取到车号、入库端位及车轮编号后，仍有以下问题需要解决：
67.(1)没有发生漏读时，车轮与轮位(即车轮在车安装位置)如何匹配问题；
68.(2)当发生车轮漏读时，如何进行车轮与轮位的匹配问题；
69.(3)当出现先读到后轮，后读到前轮时，如何正确匹配车轮在车安装位置问题。
70.由于车轮身份识别天线4的两端分别安装有第一开关601和第二开关602，当车轮触发第一开关601时表明车轮进入到读取区域，当车轮触发第二开关602时表明车轮离开读取区域，根据第一开关601和第二开关602被触发的时间间隔内是否有车轮信息被读取来判断是否有车轮漏读，具体以6编组(含有6节车厢，每节车厢安装有2个转向架，每个转向架上有2条轮对，每条轮对由1根车轴8和2个车轮压装而成。所以6编组的列车共有48只车轮，每侧有24只车轮，每节车箱有8只车轮)的列车进行举例说明。
71.从1端位(列车两端司机室分别为1端位和2端位)开始依次给每侧的轮位进行编号，1端位1轴左轮为1号，依次向后编号为3、5、7、9
……
47，1端位1轴右轮为2号，位次向后编号为4、6、8、10
……
48，并在上位机中将轮位号与轮位的命名相对应，比如已知轮位为23，则上位机自动匹配为c91车4轴左轮(即将车轮编号与所安装位置相对应，车轮的具体命名根据不同车轮命名方式而不同)。当车号识别天线读取到列车入库端位为1端位时，则钢轨左侧天线依次读取到1、3、5、7、
……
47号轮位，钢轨右侧的天线依次读取到2、4、6、8、
……
48号轮位。当车号识别天线读取到列车入库端位为2端位时，则钢轨左侧的天线依次读取到48、46、44、42
……
2号轮位，钢轨右侧的天线依次读取到47、45、43、41、
……
1号轮位。因此当车轮没有漏读，也没有读取先后错误时，结合入库端位，很容易按顺序将读取到的车轮与轮位匹配，最后再与在车位置匹配。
72.当车轮发生漏读时，上位机不仅需要识别出漏读车轮的位置，还要将漏读的车轮号补入，具体实现方式如下：在第一和第二开关触发期间若没有车轮信息读入即发生了漏读，可以根据列车入库端位判断出漏读车轮的在车安装位置，同时上位机可采用两种方式补入漏读的车轮，一是系统默认填入，即将最近一次该位置没有漏读的车轮号默认为本次漏读车轮的车轮号；二是人工输入该位置的车轮号。
73.具体的，本实施例中车轮身份识别天线4由三段组成，第一天线401、第二天线402和第三天线403，在第一天线401的左端及第三天线403的有右端分别安装有第一开关601和第二开关602。由于车轮身份识别天线4的布置长度大于转向架的轴距，所以会有两个车轮同时进入到读取区域的情况。当发生这种情况时，前轮必然位于第三天线403的位置，并即将离开读取区域，后轮刚进入读取区域，因此，如果此时是第一天线401先读到车轮号，第三天线403后读到车轮号，则认为先读到的是后轮，而后读到的是前轮；如果是第三天线403先读到车轮号，而第一天线401后读到车轮号，则认为先读到的是前轮，而后读到的是后轮，该判断过程在上位机中自动完成。
74.以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。