一种轨道计轴传感器及其抗干扰计数方法与流程

本发明涉及轨道计轴传感器，具体一种轨道计轴传感器及其抗干扰计数方法。

背景技术：

1、轨道计轴器由计轴传感器、计数比较器和传输设备等部分组成，计轴传感器是轨道计轴器的基础设备，其作用是将轨道车辆通过的车轴数转换成电脉冲信号，目前使用的计轴传感器一般是采用电磁式，电磁式计轴传感器由磁头、发送器、接收器三部分组成，磁头有一个发送线圈和一个接收线圈分别装在钢轨的两侧，发送器向磁头的发送线圈馈送较高频率的电流，使其周围产生交变磁场，并通过空气、钢轨、扣件等不同介质环链到磁头的接收线圈，感应出一交流电压，车轴通过磁头时，车轮的屏蔽作用和轮缘的扩散作用，使环链到磁头的接收线圈的磁通量发生变化，并使感应电压显著降低。接收器将这个变化的感应电压转换成车轴电脉冲信号。

2、然而，由于计轴传感器是基于电磁感应原理的，因此，计轴传感器容易收到外界环境的干扰，导致计轴传感器在不需要生成车轴电脉冲信号的情况下却生成了车轴电脉冲信号，降低了计轴传感器的计轴可靠性，具体地，基于电磁感应原理的计轴传感器对金属敏感，一旦有铁器通过计轴传感器的上方，就生成车轴电脉冲信号，被视做有车轴通过，容易产生误判，抗外界干扰性较差，从而降低了计轴传感器的计轴可靠性。

3、在上述理论基础上，现有技术提出了基于列车车轴对钢轨施加的形变这一思想来进行计轴监测，然而在对该过程进行施力分析中，设定轮轴与钢轨的接触长度为5mm，分摊到每个车轮上的重量为10吨，钢轨在两端枕木位置固定，枕木间距为54cm，轨道钢材选用60kg/m的钢轨，杨氏弹性模量为215gpa，利用ansys计算可得在钢轨底部的最大应变仅为130με，导致使用该套基于列车车轴对钢轨施加的形变压力来进行计轴监测的设备所使用的应变装置无法抓取并识别该应变量，容易产生误判或漏判，在上述设备的应用基础上仍然具有较大的优化改进空间。

4、于是，有鉴于此，针对现有的结构不足予以研究改良，提出一种轨道计轴传感器及其抗干扰计数方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种轨道计轴传感器及其抗干扰计数方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轨道计轴传感器，包括枕木和计数组件，所述枕木顶部架设有钢轨，且钢轨底部贴合有机体，所述计数组件设置于机体内部，所述计数组件包括侧板、凸台、触头、复位簧、第一杠杆、轴承座、第二杠杆、压簧和压力应变装置，所述侧板通过螺钉固定于机体右侧外部，且侧板左侧固定安装有凸台，所述凸台内部滑动安装有触头，且触头头部通过复位簧与凸台弹性连接，所述触头尾部转动连接有第一杠杆，且第一杠杆转动安装于轴承座内部，所述第一杠杆背离触头一端贴合有第二杠杆，且第二杠杆头部弹性连接有压簧，并且第二杠杆尾部对应设置有压力应变装置。

3、进一步的，所述第一杠杆与第二杠杆动力臂长度均大于阻力臂长度，且触头所受作用力受到第一杠杆与第二杠杆所组成的双级杠杆放大组件十倍放大后施加于压力应变装置之上。

4、进一步的，所述机体前后两端设置有装配组件，所述装配组件包括固定卡块和卡槽，所述固定卡块固定安装于机体后端，且固定卡块顶部内侧开设有卡槽，并且卡槽与钢轨底部平面相卡合。

5、进一步的，所述装配组件还包括穿孔和连杆，所述固定卡块底部贯穿开设有穿孔，且穿孔内部滑动配合有连杆。

6、进一步的，所述装配组件还包括端头、弹簧和活动卡块，所述连杆后端螺纹连接有端头，且连杆外部套装有弹簧，所述连杆前端固定连接有活动卡块，且活动卡块与固定卡块结构一致但卡槽开设位置镜像相反。

7、进一步的，所述机体左右两侧开口一体式固定有台阶，且台阶内侧嵌入有密封条。

8、进一步的，所述机体内部固定安装有安装板，且安装板通过复位簧与第一杠杆及第二杠杆弹性连接。

9、进一步的，所述安装板通过螺钉固定安装有电路板，且电路板一端通过信号线与压力应变装置电性连接。

10、进一步的，所述机体前端扣合有端盖，且端盖中部开设有线路接头，并且电路板另一端通过线路接头与外接控制终端相电连，所述端盖左右两侧对称设置有外卡扣，且外卡扣与台阶外侧扣合固定，所述外卡扣内侧一体式固定有内插销，且内插销与密封条相配合实现机体开口处密封。

11、进一步的，所述抗干扰计数方法包括下述操作步骤：

12、步骤一：初始状态下，触头在复位簧的作用力下与钢轨侧壁紧密贴合，而当车辆通过导致钢轨发生物理形变时，触头通过第一杠杆向第二杠杆传动，因第一杠杆与第二杠杆动力臂长度均大于阻力臂长度，故而触头所受作用力受到第一杠杆与第二杠杆所组成的双级杠杆放大组件十倍放大后施加于压力应变装置之上；

13、步骤二：电路板内置信号调理单元与上述压力应变装置电性连接，用于对表征物理形变的模拟信号进行放大整形，以获得放大整形后的模拟信号，再者通过信号调理单元，能够有效地去除用于表征物理形变的模拟信号的干扰噪声，最后通过模数转换单元，将放大整形后的模拟信号转换为数字信号，能够有利于信号的处理；

14、步骤三：电路板内置计算单元与上述模数转换单元电性连接，用于根据数字信号的波形，计算出轨道车辆每根车轴的重量，再由逻辑判断单元对车轴的重量与预设重量阈值进行比较，轨道车辆的车轴对应的波形符合预设波形时，确定轨道车辆的车轴通过，并对轨道车辆通过的车轴进行计数，再根据轨道车辆通过的车轴的计数结果，生成车轴计数信号；

15、步骤四：电路板将车轴计数信号通过端盖上预留的线路接头向外接控制终端传输，用以统计轨道车辆通过轨道上某计轴点的车轴数，以检查两个计轴点之间或轨道区段内的空间情况，或判定轨道车辆通过计轴点的时间，自动校正轨道车辆行驶里程。

16、本发明提供了一种轨道计轴传感器及其抗干扰计数方法，具备以下有益效果：

17、1、本发明使用过程中，一方面，通过感应列车车轴对钢轨施加的形变这一思想来进行计轴监测，以解决现有技术使用电磁感应原理的计轴传感器所存在的容易受到外界环境干扰的技术缺陷，另一方面，本发明还通过计数组件的设置，初始状态下，触头在复位簧的作用力下与钢轨侧壁紧密贴合，而当车辆通过导致钢轨发生物理形变时，触头通过第一杠杆向第二杠杆传动，因第一杠杆与第二杠杆动力臂长度均大于阻力臂长度，故而触头所受作用力受到第一杠杆与第二杠杆所组成的双级杠杆放大组件十倍放大后施加于压力应变装置之上，解决在应用感应列车车轴对钢轨施加的形变这一技术在进行计轴监测时，因车轴通过时对钢轨造成应变量过小导致应变装置无法抓取并识别该应变量，容易产生误判或漏判的技术难题。

18、2、本发明使用过程中，通过电路板内置处理电路将轨道车辆通过钢轨时压力应变装置所感应到的物理形变，输出用于表征该物理形变的模拟信号，并经过放大整形和过滤杂波后最终转换为数字信号，能够有利于信号的处理，再经过电路板内置计算单元，根据数字信号的波形，计算出轨道车辆每根车轴的重量，再由逻辑判断单元对车轴的重量与预设重量阈值进行比较，轨道车辆的车轴对应的波形符合预设波形时，确定轨道车辆的车轴通过，并对轨道车辆通过的车轴进行计数，再根据轨道车辆通过的车轴的计数结果，生成车轴计数信号，最后电路板将车轴计数信号通过端盖上预留的线路接头向外接控制终端传输，用以统计轨道车辆通过轨道上某计轴点的车轴数，保障本发明计轴传感器设计可靠性和数据精确性。

19、3、本发明使用过程中，固定卡块一体式固定于机体的后端，将活动卡块根部固连的连杆穿过固定卡块底部的穿孔，安装好弹簧再将端头拧入连杆末端，使用时用户只需通过按压端头，即可拓展固定卡块于活动卡块的相对面间距，便于使用者将机体安装于钢轨的底部架空处，此后，在弹簧复位力作用下活动卡块复位，使得两者相对面内侧设置的卡槽精准卡住钢轨的底部平面实现快捷安装，通过装配组件的设置，能够使本发明所提出的计轴传感器拆装和挪动更为方便。

20、4、本发明使用过程中，机体左右两侧开口固定有台阶，一方面不干扰机体顶部平面紧贴钢轨，另一方面端盖通过左右两侧对称设置的外卡扣与台阶外侧扣合固定，外卡扣内侧一体式固定的内插销与密封条相配合实现机体开口处密封，在户外的恶劣环境下，不仅通过卡扣结构方便机体的拆装维护，还有效防止外界灰尘水汽进入机体内部导致电路板受损短路，进一步的电路板四周的密封胶将其与计数组件隔离开，使得电路板受到全方位的隔离防护。