一种快速货车转向架的转向动力检测装置及方法

1.本发明属于铁路车辆技术领域，尤其涉及一种快速货车转向架的转向动力检测装置及方法。


背景技术：

2.铁路货物运输是现代运输的主要方式之一，在现代经济发展中发挥着越来越重要的作用。自2000年以来，我国先后研发了多种快捷货车，用以提高运输效率、降低运输成本，为大面积开行快捷货物运输创造了条件，随着铁路运输的不断发展，特别是由于快速货运列车运行速度的进一步提高，对铁路货运列车提出了新的更高的要求，当前货车转向架的性能已不能满足铁路运输发展的需要的。因此，解决货车提速的关键技术之一是研制快速货车转向架，转向架作为快速货车的重要组成部分，转向架起到承载、导向、减震、牵引、制动等基本功能，其结构和性能的好坏直接制约着轨道快速货车的噪声、磨耗、动力性能和运行性能等。为此，快速货车的运行速度和载重量不断提高，转向架的运行状态会随货车运行状态同步变化，为增强铁路系统对快速货车的运输能力，保证铁路货物运输的安全性，良好的货车转向架就显得十分迫切，研制开发结构合理、性能可靠的快速货运列车转向架动力参数检测装置，实时了解货车的动性能并对车辆各个关键结构的受力以及车辆的运动状态进行分析，及时掌握快速货车关键结构的运行状态、振动以及变形量等参数具有重要意义，并以此来检验转向架参数是否正常运行，以确快速货运列车运行的安全性、平稳性以及各项动力学性能是一项亟待解决的任务。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种快速货车转向架的转向动力检测装置及方法，本发明能够及时了解和掌握快速货车的运行状态、运动特性和转向特性等，并适当调整货车的行驶速度，避免货车本体振动过大，保证转向架在有效范围进行减震。为了实现上述的目，本发明采用以下技术方案：
4.根据本发发明的一个方面，提供了一种快速货车转向架的转向动力检测装置，所述转向动力检测装置包括检测主机、被安装于快速货车车辆底部的转向架、用于支撑所述转向架的基准轨道和用于检测快速货车运行状态的信号检测模块，所述信号检测模块与所述检测主机进行连接，该信号检测模块至少包括与所述检测主机连接的姿态传感器、角度传感器、压力传感器、位移传感器和轴温传感器，所述转向架包括侧架组成、滚轮对、摇枕架体和中央悬挂减振装置，所述侧架组成的前后两端之间通过滚轮对设置在基准轨道上，所述滚轮对之间通过传动轴连接，该传动轴的两端设置在靠近侧架组成两端的下表面，在侧架组成的中部之间设置所述摇枕架体，在摇枕架体的两端下表面设置所述中央悬挂减振装置，所述中央悬挂减振装置的下端固定在所述侧架组成上，在摇枕架体的中心设置有心盘，该心盘通过竖直回转轴安装在摇枕架体上，在心盘表面上设有两条分别与基准轨道垂直和平行的收纳槽，在收纳槽内设置所述角度传感器，在所述竖直回转轴的端部中心设置有姿
态传感器，在所述摇枕架体的两端侧部且靠近滚轮对圆周外侧设置所述位移传感器。
5.上述方案进一步优选的，所述中央悬挂减振装置包括减振弹簧、上支撑板、下支撑板和减振滑动轴，所述侧架组成上侧的下表面设置所述上支撑板，所述侧架组成下侧的上表面固定设置所述下支撑板，在所述上支撑板、下支撑板的中央分别设置有轴孔，所述减振滑动轴的上下两端分别滑动贯穿在上支撑板的轴孔和下支撑板的轴孔之间，所述减振滑动轴的上下两端分别设置有外螺纹，该减振滑动轴的上下两端分别通过第一螺母固定在所述侧架组成上，在所述上支撑板和下支撑板之间的减振滑动轴的外壁上设置所述减振弹簧，在所述下支撑板的下表面设置有减振橡胶垫，在减振橡胶垫与下支撑板之间设置分别设置一对所述压力传感器。
6.上述方案进一步优选的，在所述侧架组成上侧的下表面内且位于第一螺母上设置有环形导向支撑块，在环形导向支撑块的上表面分别设置有导向缓冲弹簧和第二螺母，该第二螺母设置在导向缓冲弹簧下端内部且螺纹连接在减振滑动轴的上端外壁上。
7.上述方案进一步优选的，所述环形导向支撑块的上表面中心具有向上延伸的连接管部，该连接管部的内壁套接在所述减振滑动轴的上端外壁上，在所述环形导向支撑块的下表面中心具有与所述第二螺母匹配的支撑凹槽，所述环形导向支撑块的下表面由边缘向环形中心倾斜的倾斜面。该倾斜面与所述上支撑板上表面的支撑面的倾斜角度相同。
8.上述方案进一步优选的，在所述连接管部的内壁上沿竖直方向上设置有键条，所述连接管部内壁的键条与所述减振滑动轴的上端外壁的键槽匹配插接。
9.上述方案进一步优选的，所述上支撑板的上表面为一倾斜的支撑面，在支撑面的中心设置有与所述轴孔同轴的环形凹槽。
10.上述方案进一步优选的，在接近所述侧架组成两端的下表面安装有轴承，所述传动轴的两端通过轴承安装在所述侧架组成两端的下表面，所述传动轴的两端且靠近轴承的位置设置滚轮对，在所述侧架组成两端的下表面且位于轴承的正上方设置有承载鞍，在承载鞍内设置一对以轴承竖直中心线相互对称的轴温传感器。
11.上述方案进一步优选的，沿所述承载鞍的内侧设置有内凹部，在所述承载鞍内设置有一对以轴承竖直中心线相互对称的感温检测孔，该感温检测孔沿内凹部向外贯穿至承载鞍的外壁，所述轴温传感器具有固定头体、感应管体和感温触头，所述固定头体固定在所述承载鞍的外壁上，所述感温触头设置在所述内凹部内，所述感应管体的固定端与所述固定头体连接，该所述感应管体的检测端沿轴承方向贯穿至内凹部后与所述感温触头连接，在感温触头内设置有感温丝或感温片。
12.上述方案进一步优选的，在固定头体内套设有微型推杆，在感应管体内设置有上端封闭、下端开口的滑动筒体，该滑动筒体的上端外壁与伸入感应管体内的微型推杆的末端传动连接，在滑动筒体内设置有挤压弹簧，该挤压弹簧的上端连接在滑动筒体的上端内壁上，该挤压弹簧的下端连接有顶杆，该顶杆的下端从所述滑动筒体的下端伸出后连接有复位弹簧，所述感温触头的上端连接有套接管，该感温触头的上端通过套接管与所述复位弹簧连接。
13.上述方案进一步优选的，在所述套接管的外壁设置有密封外壳，所述密封外壳的上端与所述感应管体的下端内壁密封连接，所述密封外壳的下端从上至下包覆在感温触头外部的三分之二位置，在套接管的上端且由上至下设有挡圈和外密封圈，该挡圈的上下表
面分别与所述复位弹簧的下端和套接管的上端接触，在套接管的上端外壁套设所述外密封圈。
14.根据本发明的另一个方面，利用本发明的一种快速货车转向架的转向动力检测装置的转向动力检测方法，所述转向动力检测包括如下步骤：
15.步骤1，通过姿态传感器检测转向架的姿态信号，以获取转向架运行的姿态变化量，根据姿态变化量计算出在其竖直或垂直方向上的加速度，以及通过角度传感器检测转向架转弯时侧向偏移的角度信号，以获取货车本体的驶入弯道或驶入坡路时的角度变化量，将姿态变化量和角度变化量传输至检测主机的处理器进行分析处理；
16.步骤2，若当前的姿态变化量大于预设姿态变化阈值以及侧向偏移的角度变化量大于预设的角度变化量阈值时，则通过位移传感器检测摇枕架体与侧架组成之间的相对位移，并获取摇枕架体与侧架组成之间的相对位移量，将相对位移量传输至处理器进行分析处理；
17.步骤3，若当前相对位移量大于预设位移量，则通过压力传感器检测中央悬挂减振装置受到的压力大小，并将检测的压力信号转换成电信号后发送至检测主机的处理器中进行分析，获取其压力数值大小；
18.步骤4，根据当前的压力数值判断是否大于等于预设压力阈值，若大于预设压力阈值，则通过一对以轴承竖直中心线相互对称的轴温传感器检测所述轴承当前运行时产生的温度，并将检测到温度信号转换成电压信号后传输至检测主机的处理器进行分析处理，从而获得轴承运行时多个检测点的当前温度数值，根据当前温度数值大小对轴承进行润滑调温和降低快速货车运行的速度。
19.综上所述，由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
20.(1)、本发明通过检测快速货车转向架静态或运行状态下的姿态变化、角度变化、位移变化、压力变化和轴温变化等动力参数，从而及时了解和掌握快速货车的运行状态、运动特性和转向特性等，并适当调整货车的行驶速度，避免车体振动过大，保证转向架在有效范围进行减震，能够使货车更加的平稳运行；
21.(2)、本发明通过对转向架的转向动力进行实时检测，及时了解快速货车的动力运行状态，保证快速货车在安全的载重重量、弯道半径和坡度大小下安全运行，减少货车本体会发生较大强度的振动，避免零部件或运载货物的损坏，将载重重量和行驶速度控制在安全范围以内。
附图说明
22.图1是本发明的一种快速货车转向架的转向动力检测装置的检测原理图；
23.图2是本发明的一种快速货车转向架的转向动力检测装置的俯视图；
24.图3是本发明的一种快速货车转向架的转向动力检测装置的侧视图；
25.图4是本发明的中央悬挂减振装置的结构示意图；
26.图5是本发明的上支撑板的结构示意图；
27.图6是本发明的环形导向支撑块的结构示意图；
28.图7是本发明的轴温传感器的安装结构示意图；
29.图8是本发明的轴温传感器的轴温检测结构示意图；
30.在附图，检测主机1，转向架2，基准轨道3，信号检测模块4，货车本体100，侧架组成200，滚轮对201，摇枕架体202，润滑油箱202a，中央悬挂减振装置203，传动轴204，心盘205，回转轴206，收纳槽207，姿态传感器208，轴承209，承载鞍210，感温检测孔210a，轴温传感器211，内凹部212，位移传感器213，固定头体2110，感应管体2111，感温触头2112，感温丝2113，微型推杆2114，滑动筒体2115，挤压弹簧2116，顶杆2117，复位弹簧2118，套接管2119，密封外壳2120，挡圈2121，外密封圈2122，内密封圈2122a，减振弹簧2030，上支撑板2031，支撑面2031a，下支撑板2032，减振滑动轴2033，第一螺母2033a，第二螺母2033b，轴孔2034，压力传感器2035，环形导向支撑块2036，导向缓冲弹簧2037。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
32.如图1、图2和图3所示，根据本发明的一种快速货车转向架的转向动力检测装置，所述转向动力检测装置包括检测主机1、被安装于快速货车车辆底部的转向架2、用于支撑所述转向架2的基准轨道3和用于检测快速货车运行状态的信号检测模块4，所述信号检测模4块与所述检测主机1进行连接，该信号检测模块至少包括与所述检测主机1连接的姿态传感器208、角度传感器、压力传感器2035、轴温传感器211和位移传感器213，所述检测主机1包括处理器、通信接收模块、无线通信模块和信号驱动模块，所述姿态传感器208的输出端、位移传感器213的输出端、角度传感器的输出端、压力传感器2035的输出端、轴温传感器211的输出端分别通过通信接收模块与所述处理器的数据输入端连接，该处理器的输出端分别与信号驱动模块和无线通信模块进行连接，所述处理器分别用于接收信号检测模块2检测各转向架2的实时运行信号，并对接收的信号分析分析处理，在将处理结果通过无线通信模块传输至远端的云服务管理平台进行存储、分析和显示，所述处理器为采用32-bit arm cortex-m4系列架构的高速微处理器或采用mpc控制，所述处理器根据转向架2的实时运行信号，向所述信号驱动模块发出执行控制指令，并启动信号驱动模块对转向架2的各部件执行机(伺服电机、气缸、推杆、齿轮箱等)构进行控制，所述通信接收模块为无线接收模块或串行接收模块；所述转向架2包括侧架组成200、滚轮对201、摇枕架体202和中央悬挂减振装置203，所述侧架组成200的前后两端之间通过滚轮对201设置在基准轨道3上，所述滚轮对201之间通过传动轴204连接，该传动轴204的两端设置在靠近侧架组成200两端的下表面，在侧架组成200的中部之间设置所述摇枕架体202，在摇枕架体202的两端下表面设置所述中央悬挂减振装置203，所述中央悬挂减振装置203的下端固定在所述侧架组成200上，所述滚轮对201在基准轨道3上滚动时，带动所述侧架组成200一起运行，摇枕架体202通过中央悬挂减振装置203安装在所述侧架组成200，使转向架2能够得到减震作用，使转向架在较小波动的范围进行减震，能够使转向架更加的平稳；在摇枕架体202的中心设置有心盘205，该心盘205通过竖直回转轴206安装在摇枕架体202上，在心盘205表面上设有两条分别与基准轨道3垂直和平行的收纳槽207，在收纳槽207内设置所述角度传感器(未图示)，在所述竖直回转轴206的端部中心设置有姿态传感器208；当货车本体100通过滚轮对201在基准轨道
3上转弯运行时，转向架2与货车本体100在不同方向上会产生一定角度，从而导致转向架2产生一个旋转冲力，从而使心盘205在转向架2冲力惯性作用下沿回转轴206导向转动，此时货车本体100继续沿基准轨道3运行时，其在货车本体100的后端继续在转向架2的拉力下，使得货车本体100的前端完成转弯后，再恢复至沿基准轨道3方向行驶，心盘205将再次沿回转轴206导向回转至原始位置，在心盘205向前转动或回转过程中，所述姿态传感器208实时监测转向架2的三维方位参数，从而及时了解转向架2前后侧弯、左右摆动和上下振动的状况，以便了解货车的运动特性、转向特性等，心盘机构将发生相对转动，在离心力的作用下，滚轮对201实现灵活而圆滑转向过程中，中心盘起着非常关键的作用，心盘发生相对转动时实现转向架的横向、垂向定位和减振功能，从而使货车本体100在转向架2的作用下适应曲线轨道转弯行驶过程；通过获取不同转向偏移角度，从而控制货车转向平稳过渡，降低了轮缘和轨道之间的侧磨率，还有效防止了车辆脱线事故的发生。
33.在本发明，如图1所示，在所述摇枕架体202的两端侧部且靠近滚轮对201圆周外侧设置所述位移传感器213，所述位移传感器213为激光位移传感器，由于摇枕架体202将承受重力的传递至中央悬挂减振装置203上，当货车本体100通过滚轮对201在基准轨道3上运行过程中，转向架2中的摇枕架体202与侧架组成200之间发生振动(错位)而产生相对位移，从而使整个转向架2长期在侧架组成200间呈非正位的八字形状态运行，引起侧架组成200承受附加的作用力，导致滚轮对201的轴承产生巨大的热量而快速升温、磨损加剧等一系列的问题。为此，摇枕架体202与侧架组成200之间发生振动(错位)时，在转向架2的摇枕架体202与侧架组成200之间在水平横方向、水平纵向方向、垂直方向上或在竖直方向任意夹角之间产生相对位移，该位移传感器213用于检测滚轮对201和基准轨道3之间的横向偏移时，获取摇枕架体202与侧架组成200之间的相对位移量，将相对位移量传输至处理器进行分析处理，根据分析处理处理结果控制货车的运行状态，避免摇枕架体202与侧架组成200之间在水平方向、垂直方向上或任意夹角方向产生相对位移(错位)，减少振动，以提高转向架运行稳定性，以便确保车辆安全运行。
34.在本发明中，如图2、图3和图4所示，所述中央悬挂减振装置203包括减振弹簧2030、上支撑板2031、下支撑板2032和减振滑动轴2033，所述侧架组成200上侧的下表面设置所述上支撑板2031，所述侧架组成200下侧的上表面固定设置所述下支撑板2032，在所述上支撑板2031和下支撑板2032的中央分别设置有轴孔2034，所述减振滑动轴2033的上下两端分别滑动贯穿在上支撑板2031的轴孔和下支撑板2032的轴孔之间，所述减振滑动轴2033的上下两端分别设置有外螺纹，该减振滑动轴2033的上下两端分别通过外螺纹与第一螺母2033a固定在所述侧架组成200上，从而将所述减振滑动轴2033通过螺母固定在侧架组成200的上下两侧之间，使减振滑动轴2033垂直于基准轨道3，在所述上支撑板2031和下支撑板2032之间的减振滑动轴2033的外壁上设置所述减振弹簧2030，使减振弹簧2030在上支撑板2031和下支撑板2032之间的减振滑动轴2033上进行振动，在所述下支撑板2032的下表面设置有减振橡胶垫2032a，减少减振弹簧2030与下支撑板2032之间的接触和摩擦，在减振橡胶垫2032a与下支撑板2032之间设置分别设置一对所述压力传感器2035，当货车本体100通过转向架2在基准轨道3上运行发生振动时，所述转向架2向下通过上支撑板2031挤压所述压减振弹簧2030，使载荷重量通过上支撑板2031传递至压减振弹簧2030被压缩，并带动减振滑动轴2033一起上下振动，使部分阻力通过减振滑动轴2033传递，从而起到缓冲减少振
动的作用，当减振弹簧2030被挤压时，压力传感器2035获取减振橡胶垫2032a向下挤压的压力，并将获取的压力信号发送至检测主机1的处理器中进行分析，获取其压力数值大小，从而可通过压力传感器2035检测中央悬挂减振装置203受到的压力大小，判断转向架2发生振动压力的大小。
35.在本发明中，如图4、图5和图6所示，在所述侧架组成200上侧的下表面内且位于第一螺母2033a上设置有环形导向支撑块2036，在环形导向支撑块2036的上表面分别设置有导向缓冲弹簧2037和第二螺母2033b，该第二螺母2033b设置在导向缓冲弹簧2037下端内部且通过外螺纹连接在减振滑动轴2033的上端外壁上；所述环形导向支撑块2036的上表面中心具有向上延伸的连接管部2036a，该连接管部2036a的内壁套接在所述减振滑动轴2033的上端外壁上，在所述环形导向支撑块2036的下表面中心具有与所述第二螺母2033b匹配的支撑凹槽2036b，从而将环形导向支撑块2036稳定地固定于减振滑动轴2033上，所述环形导向支撑块2036的下表面由边缘向环形中心倾斜的倾斜面，使环形导向支撑块2036的下表与上支撑板2031之间形成振动间隙和增加振动接触时的接触面积，当转向架2发生振动时，所述侧架组成200通过导向缓冲弹簧2037挤压所述环形导向支撑块2036，使货车本体100受到载荷作用并发生振动时，其使载荷作用力逐渐减小，由于环形导向支撑块2036套设在第一螺母2033a，同时还通过中央悬挂减振装置203的减振滑动轴2033在上下振动过程中，环形导向支撑块2036通过所述上支撑板2031挤压所述减振弹簧2030，使减振弹簧2030发生减振作用，缓冲弹簧2037和减振弹簧2030对转向架2共同承载支撑减振作用，不仅增加了转向架在货车本体载荷和减振作用力的强度，改善了转向架的减振性能，通过检测其压力数值大小，不仅可以获取货车本体的承载压力信息，根据实测压力数据判断货车载重情况，为货车运行过程中进行制动与控制提供了参考依据。
36.在本发明中，如图6所示，在所述连接管部2036a的内壁上沿竖直方向上设置有键条2036c，所述连接管部2036a内壁的键条2036c与所述减振滑动轴2033的上端外壁的键槽匹配插接，从而可将所述环形导向支撑块2036稳定地固定在所述减振滑动轴2033上，减振滑动轴2033在上下振动过程中，与环形导向支撑块2036之间不发生相对错位移动；所述上支撑板2031的上表面为一倾斜的支撑面2031a，在支撑面的中心设置有与所述轴孔2034同轴的环形凹槽2031b，该倾斜面与所述上支撑板2031上表面的支撑面2031a的倾斜角度相同，从而使上支撑板2031与侧架组成200的下表面和环形导向支撑块2036的下表面形成减振间隙。
37.在本发明中，如图3和图7所示，在接近所述侧架组成200两端的下表面安装有轴承209，所述传动轴204的两端通过轴承209安装在所述侧架组成200两端的下表面，所述传动轴204的两端且靠近轴承8的位置设置滚轮对201，在所述侧架组成200两端的下表面且位于轴承209的正上方设置有承载鞍210，在承载鞍210内设置一对以轴承209竖直中心线相互对称的轴温传感器211，在摇枕架体202的两端上表面中部分别设置有润滑油箱202a，该润滑油箱202a为轴承209提供润滑油，从而减少传动轴204和轴承209在长期运行中的摩擦和损耗。在本发明中，沿所述承载鞍210的内侧设置有内凹部212，在所述承载鞍210内设置有一对以轴承209竖直中心线相互对称的感温检测孔210a，该感温检测孔210a沿内凹部212向外贯穿至承载鞍210的外壁，所述轴温传感器211具有固定头体2110、感应管体2111和感温触头2112，如图8所示，所述固定头体2110固定在所述承载鞍210的外壁上，所述感温触头2112
设置在所述内凹部212内，所述感应管体2111的固定端与所述固定头体2110连接，该所述感应管体2111的检测端沿轴承209方向贯穿至内凹部212后与所述感温触头2112连接，在感温触头2112内设置有感温丝2113(或为感温片)，该感温丝2113用于检测轴承209运行时产生温度，感温丝2113将检测到温度信号通过导线2113引出至固定头体2110的外部，并将该温度信号转换成电压信号传输至检测主机1的处理器进行分析处理，从而获得轴承209运行时的温度数值，并可以根据轴温来调节润滑油箱202a对轴承209提供润滑油。
38.在本发明中，如图8所示，所述传动轴204通过轴承209安装于侧架组成200上，所述传动轴204通过滚轮对201带动货车本体1快速运行过程中，侧架组成200随中央悬挂减振装置203发生振动，从而带动侧架组成200上的承载鞍210与轴承209和传动轴204之间也发生相对振动，轴承209在高速转动过程中产生的较高的温度需要实时进行检测，才能保证货车的安全运行，在承载鞍210上安装所述轴温传感器211对轴承209进行轴温检测，当承载鞍210与轴承随中央悬挂减振装置203发生振动时，经常导致感温触头2112与所述轴承209发生触碰而导致损坏，并且在振动过程中也使温度检测不够准确，为此，所述转向架2上的在固定头体2110内套设有微型推杆2114，在感应管体2111内设置有上端封闭、下端开口的滑动筒体2115，该滑动筒体2115的上端外壁与伸入感应管体2111内的微型推杆2114的末端传动连接，在滑动筒体2115内设置有挤压弹簧2116，该挤压弹簧2116的上端连接在滑动筒体2115的上端内壁上，该挤压弹簧2116的下端连接有顶杆2117，该顶杆2117的下端从所述滑动筒体2115的下端伸出后连接有复位弹簧2118，所述感温触头2112的上端连接有套接管2119，该感温触头2112的上端通过套接管2119与所述复位弹簧2118连接，在感温触头2112的内壁填充有保温层，在所述套接管2119的外壁设置有密封外壳2120，所述密封外壳2120的上端与所述感应管体2111的下端内壁密封连接，所述密封外壳2120的下端从上至下包覆在感温触头2112外部的三分之二位置，并使感温触头2112从内凹部212漏出进行轴温检测，并将检测的温度数据传输至检测主机1的处理器进行分析处理，在安装所述轴温传感器211时，将其整体放置入该感温检测孔210a后，通过控制微型推杆2114伸出的长度，使滑动筒体2115在感应管体2111内滑动，推动调节所述感温触头2112在内凹部212内伸出的长度，使其与轴承209形成良好检测接触或检测间隙，当感温触头2112与轴承209在运行过程中发生触碰和强烈振动时，感温触头2112向上推动所述套接管2119和复位弹簧2118进行缓冲，复位弹簧2118再通过顶杆2117挤压所述挤压弹簧2116在滑动筒体2115内收缩，从而对感温触头2112进行缓冲挤压的作用。
39.在本发明中，如图8所示，在套接管2119的上端且由上至下套设有挡圈2121和外密封圈2122，该挡圈2121的上下表面分别与所述复位弹簧2118的下端和套接管2119的上端接触或连接，在套接管2119的上端外壁套设所述外密封圈2122，所述套接管2119的上端与复位弹簧2118的下端之间通过挡圈2121固定连接，外密封圈2122套设在套接管2119的上端外壁，同时还将外密封圈2122的外壁嵌入套设在挡圈2121的下表面内，在套接管2119的上端内壁设置有内密封圈2122a，从而将挡圈2121、外密封圈2122和内密封圈2122a之间对感应管体2111的下端进行密封时形成一个有机整体，使外密封圈2122对套接管2119与感应管体2111的内部之间进行密封，而内密封圈使套接管2119与感温触头2112的外壁之间形成了密封隔绝，能够对感温触头2112进行较好的保温作用，减少感温触头2112温度的损失，当感温触头2112受到触碰时，能够使挡圈2121在感应管体2111的下端内壁能够上下滑动，并作用
于复位弹簧2118，起到了很好的缓冲作用，能够进行稳定的轴温检测。
40.结合本发明的附图，结合图1、图2、图3、图4、图7和图8，利用本发明的一种快速货车转向架的转向动力检测装置对转向动力检测的过程，包括如下步骤，首先，通过姿态传感器检测转向架1的姿态信号，以获取转向架1运行的姿态变化量，根据姿态变化量计算出在其竖直或垂直方向上的加速度，以及通过角度传感器检测转向架1转弯时侧向偏移的角度信号，以获取货车本体的驶入弯道或驶入坡路时的角度变化量，将姿态变化量和角度变化量传输至检测主机1的处理器进行分析处理；其次，若当前的姿态变化量大于预设姿态变化阈值以及侧向偏移的角度变化量大于预设的角度变化量阈值时，则通过位移传感器213检测摇枕架体202与侧架组成200之间的相对位移，并获取摇枕架体202与侧架组成200之间的相对位移量，将相对位移量传输至处理器进行分析处理；再次，若当前相对位移量大于预设位移量，则通过压力传感器2035检测中央悬挂减振装置203受到的压力大小，并将检测的压力信号转换成电信号后发送至检测主机1的处理器中进行分析，获取其压力数值大小；最后，根据当前的压力数值判断是否大于等于预设压力阈值，若大于预设压力阈值，则通过一对以轴承209竖直中心线相互对称的轴温传感器211检测所述轴承209当前运行时产生的温度，并将检测到温度信号转换成电压信号后传输至检测主机1的处理器进行分析处理，从而获得轴承209运行时多个检测点的当前温度数值，根据当前温度数值大小对轴承209进行润滑调温和降低快速货车运行的速度，以减低轴承的温度，从而避免轴承的轴升高过快、减少轴承磨损，和延长轴承的使用寿命，在本发明中，还将处理器进行分析处理后获得的结果通过无线通信模块传输至远端的云服务管理平台进行存储、分析和显示；本发明中，若当前的压力数值小于预设压力阈值时，则可判断转向架在货车本体载荷和减振强度内安全运行，当压力数值大于预设压力阈值时则快速货车受到载荷作用过大，且位移传感器213检测摇枕架体202与侧架组成200之间的相对位移量大于预设偏移量，则减低货车运行速度或在装载时减少货车的装载重量，为此根据位移量和压力数值之间形成的关系，用于表述所述侧架组成200与所述摇枕架体202之间受到的货车本体的动力学运行关系，判断货车运行过程中受到不同程度的振动状况以及承载货物对转向架2造成的冲击；当货车本体的姿态处于预设姿态阈值范围时或处于预设角度变化量阈值时，则确定无需对轨道货车本体100车身运行速度进行调整，若货车运行时的姿态变化量大于预设姿态阈值范围时或侧向偏移的角度编号量大于预设角度变化量阈值时，则判断货车本体车进入弯道或驶入坡度轨道运行状态，此时可检测出其所处姿态方向上的加速度和侧弯时的弯道半径(货车经过弯道时所在位置的曲率半径)，以便进行调整和控制货车运行速度，从而达到调整货车本体100的运行姿态，保证快速货车曲线通过弯道时的稳定性能，降低滚轮对201对所述基准轨道的磨损，提升货车运行的稳定性。
41.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种快速货车转向架的转向动力检测装置，其特征在于：所述转向动力检测装置包括检测主机(1)、被安装于快速货车车辆底部的转向架(2)、用于支撑所述转向架(2)的基准轨道(3)和用于检测快速货车运行状态的信号检测模块(4)，所述信号检测模(4)块与所述检测主机(1)进行连接，该信号检测模块至少包括与所述检测主机(1)连接的姿态传感器(208)、角度传感器、压力传感器(2035)、位移传感器和轴温传感器(211)，所述转向架(2)包括侧架组成(200)、滚轮对(201)、摇枕架体(202)和中央悬挂减振装置(203)，所述侧架组成(200)的前后两端之间通过滚轮对(201)设置在基准轨道(3)上，所述滚轮对(201)之间通过传动轴(204)连接，该传动轴(204)的两端设置在靠近侧架组成(200)两端的下表面，在侧架组成(200)的中部之间设置所述摇枕架体(202)，在摇枕架体(202)的两端下表面设置所述中央悬挂减振装置(203)，所述中央悬挂减振装置(203)的下端固定在所述侧架组成(200)上，在摇枕架体(202)的中心设置有心盘(205)，该心盘(205)通过竖直回转轴(206)安装在摇枕架体(202)上，在心盘(205)表面上设有两条分别与基准轨道(3)垂直和平行的收纳槽(207)，在收纳槽(207)内设置所述角度传感器，在所述竖直回转轴(206)的端部中心设置有姿态传感器(208)，在所述摇枕架体(202)的两端侧部且靠近滚轮对(201)圆周外侧设置所述位移传感器(213)。2.根据权利要求1所述的一种快速货车转向架的转向动力检测装置，其特征在于：所述中央悬挂减振装置(203)包括减振弹簧(2030)、上支撑板(2031)、下支撑板(2032)和减振滑动轴(2033)，所述侧架组成(200)上侧的下表面设置所述上支撑板(2031)，所述侧架组成(200)下侧的上表面固定设置所述下支撑板(2032)，在所述上支撑板(2031)、下支撑板(2032)的中央分别设置有轴孔(2034)，所述减振滑动轴(2033)的上下两端分别滑动贯穿在上支撑板(2031)的轴孔和下支撑板(2032)的轴孔之间，所述减振滑动轴(2033)的上下两端分别设置有外螺纹，该减振滑动轴(2033)的上下两端分别通过第一螺母(2033a)固定在所述侧架组成(200)上，在所述上支撑板(2031)和下支撑板(2032)之间的减振滑动轴(2033)的外壁上设置所述减振弹簧(2030)，在所述下支撑板(2032)的下表面设置有减振橡胶垫(2032a)，在减振橡胶垫(2032a)与下支撑板2032之间设置分别设置一对所述压力传感器(2035)，所述上支撑板(2031)的上表面为一倾斜的支撑面(2031a)，在支撑面的中心设置有与所述轴孔(2034)同轴的环形凹槽(2031b)。3.根据权利要求2所述的一种快速货车转向架的转向动力检测装置，其特征在于：在所述侧架组成(200)上侧的下表面内且位于第一螺母(2033a)上设置有环形导向支撑块(2036)，在环形导向支撑块(2036)的上表面分别设置有导向缓冲弹簧(2037)和第二螺母(2033b)，该第二螺母(2033b)设置在导向缓冲弹簧(2037)下端内部且通过外螺纹连接在减振滑动轴(2033)的上端外壁上。4.根据权利要求3所述的一种快速货车转向架的转向动力检测装置，其特征在于：所述环形导向支撑块(2036)的上表面中心具有向上延伸的连接管部(2036a)，该连接管部(2036a)的内壁套接在所述减振滑动轴(2033)的上端外壁上，在所述环形导向支撑块(2036)的下表面中心具有与所述第二螺母(2033b)匹配的支撑凹槽(2036b)，所述环形导向支撑块(2036)的下表面由边缘向环形中心倾斜的倾斜面。该倾斜面与所述上支撑板(2031)上表面的支撑面2031a的倾斜角度相同。5.根据权利要求4所述的一种快速货车转向架的转向动力检测装置，其特征在于：在所
述连接管部(2036a)的内壁上沿竖直方向上设置有键条(2036c)，所述连接管部(2036a)内壁的键条(2036c)与所述减振滑动轴(2033)的上端外壁的键槽匹配插接。6.根据权利要求1或2所述的一种快速货车转向架的转向动力检测装置，其特征在于：在接近所述侧架组成(200)两端的下表面安装有轴承(209)，所述传动轴(204)的两端通过轴承(209)安装在所述侧架组成(200)两端的下表面，所述传动轴(204)的两端且靠近轴承(8)的位置设置滚轮对(201)，在所述侧架组成(200)两端的下表面且位于轴承(209)的正上方设置有承载鞍(210)，在承载鞍(210)内设置一对以轴承(209)竖直中心线相互对称的轴温传感器(211)。7.根据权利要求6所述的一种快速货车转向架的转向动力检测装置，其特征在于：沿所述承载鞍(210)的内侧设置有内凹部(212)，在所述承载鞍(210)内设置有一对以轴承(209)竖直中心线相互对称的感温检测孔(210a)，该感温检测孔沿内凹部(212)向外贯穿至承载鞍(210)的外壁，所述轴温传感器(211)具有固定头体(2110)、感应管体(2111)和感温触头(2112)，所述固定头体(2110)固定在所述承载鞍(210)的外壁上，所述感温触头(2112)设置在所述内凹部(212)内，所述感应管体(2111)的固定端与所述固定头体(2110)连接，该所述感应管体(2111)的检测端沿轴承(209)方向贯穿至内凹部(212)后与所述感温触头2112连接，在感温触头(2112)内设置有感温丝或感温片(2113)。8.根据权利要求7所述的一种快速货车转向架的转向动力检测装置，其特征在于：在固定头体(2110)内套设有微型推杆(2114)，在感应管体(2111)内设置有上端封闭、下端开口的滑动筒体(2115)，该滑动筒体(2115)的上端外壁与伸入感应管体(2111)内的微型推杆(2114)的末端传动连接，在滑动筒体(2115)内设置有挤压弹簧(2116)，该挤压弹簧(2116)的上端连接在滑动筒体(2115)的上端内壁上，该挤压弹簧(2116)的下端连接有顶杆(2117)，该顶杆(2117)的下端从所述滑动筒体(2115)的下端伸出后连接有复位弹簧(2118)，所述感温触头(2112)的上端连接有套接管(2119)，该感温触头(2112)的上端通过套接管(2119)与所述复位弹簧(2118)连接。9.根据权利要求8所述的一种快速货车转向架的转向动力检测装置，其特征在于：在所述套接管(2119)的外壁设置有密封外壳(2120)，所述密封外壳(2120)的上端与所述感应管体(2111)的下端内壁密封连接，所述密封外壳(2120)的下端从上至下包覆在感温触头(2112)外部的三分之二位置，在套接管(2119)的上端且由上至下设有挡圈(2121)和外密封圈(2122)，该挡圈(2121)的上下表面分别与所述复位弹簧(2118)的下端和套接管(2119)的上端接触，在套接管(2119)的上端外壁套设所述外密封圈(2122)。10.一种利用权利要求1至9任一权利要求所述的一种快速货车转向架的转向动力检测装置的转向动力检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，通过姿态传感器检测转向架(1)的姿态信号，以获取转向架(1)运行的姿态变化量，根据姿态变化量计算出在其竖直或垂直方向上的加速度，以及通过角度传感器检测转向架(1)转弯时侧向偏移的角度信号，以获取货车本体的驶入弯道或驶入坡路时的角度变化量，将姿态变化量和角度变化量传输至检测主机(1)的处理器进行分析处理；步骤2，若当前的姿态变化量大于预设姿态变化阈值以及侧向偏移的角度变化量大于预设的角度变化量阈值时，则通过位移传感器(213)检测摇枕架体(202)与侧架组成(200)之间的相对位移，并获取摇枕架体(202)与侧架组成(200)之间的相对位移量，将相对位移
量传输至处理器进行分析处理；步骤3，若当前相对位移量大于预设位移量，则通过压力传感器(2035)检测中央悬挂减振装置(203)受到的压力大小，并将检测的压力信号转换成电信号后发送至检测主机(1)的处理器中进行分析，获取其压力数值大小；步骤4，根据当前的压力数值判断是否大于等于预设压力阈值，若大于预设压力阈值，则通过一对以轴承(209)竖直中心线相互对称的轴温传感器(211)检测所述轴承(209)当前运行时产生的温度，并将检测到温度信号转换成电压信号后传输至检测主机(1)的处理器进行分析处理，从而获得轴承(209)运行时多个检测点的当前温度数值，根据当前温度数值大小对轴承(209)进行润滑调温和降低快速货车运行的速度。

技术总结
本发明公开一种快速货车转向架的转向动力检测装置及方法，所述转向动力检测装置包括检测主机、被安装于快速货车车辆底部的转向架、用于支撑所述转向架的基准轨道和用于检测快速货车运行状态的信号检测模块，信号检测模块与检测主机进行连接，该信号检测模块至少包括与所述检测主机连接的姿态传感器、角度传感器、压力传感器、位移传感器和轴温传感器，所述转向架包括侧架组成、滚轮对、摇枕架体和中央悬挂减振装置，在所述摇枕架体的两端侧部且靠近滚轮对圆周外侧设置所述位移传感器。本发明能够及时了解和掌握快速货车的运行状态、运动特性和转向特性等，并适当调整货车的行驶速度，避免货车本体振动过大，保证转向架在有效范围进行减震。范围进行减震。范围进行减震。


技术研发人员：伍志丹 王淼 何雷 王永亮 崔志军 王栋
受保护的技术使用者：柳州铁道职业技术学院
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2022/3/8