阅读说明：本技术 一种列车轮缘固态润滑控制系统 (A kind of train wheel rim solid lubrication control system ) 是由 彭育强 梁艳 谭超健 郭景阳 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种列车轮缘固态润滑控制系统,包括核心控制器、速度传感器、加速度计、陀螺仪、轮缘润滑控制机构和车载主机；所述速度传感器、加速度计、陀螺仪、轮缘润滑控制机构和车载主机分别与所述核心控制器连接。本发明提供的一种列车轮缘固态润滑控制系统,基于轮轨直线运行时摩擦系数小、曲线弯道摩擦系数大的运行特点,实现轨道列车即将运行至曲线位置时才进行固态润滑块的推进控制,从而对轮轨磨损严重位置进行重点润滑,能够避免造成材料浪费,使列车轮缘润滑机制更加智能实用。(The invention discloses a kind of train wheel rim solid lubrication control systems, including core controller, velocity sensor, accelerometer, gyroscope, wheel flange lubricating control mechanism and on-vehicle host；The velocity sensor, accelerometer, gyroscope, wheel flange lubricating control mechanism and on-vehicle host are connect with the core controller respectively.A kind of train wheel rim solid lubrication control system provided by the invention, the operation characteristic that coefficient of friction is small when based on wheel track linear running, curve bend coefficient of friction is big, realize when track train will be run to curve location the just Solid rocket engine of progress solid lubrication block, to carry out emphasis lubrication to the serious position of wheel-rail wear and tear, it can be avoided and cause waste of material, make train wheel rim lubrication mechanism more Intelligent practical.)

一种列车轮缘固态润滑控制系统

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通设备润滑技术领域，尤其涉及一种列车轮缘固态润滑控制系统。

背景技术

在现代轨道交通运输领域中，轮轨摩擦与润滑关系到行车安全、牵引能量消耗、轮轨材料磨损及维修成本等诸多问题，因此受到各轨道交通相关企业部门的高度重视。为了更好的适应轨道交通高速、重载、安全运输的需要，轮轨润滑方式在各相关行业研究人员的共同努力下不断地更新发展。早在20世纪60年代，就开始出现在轨道线路上进行曲线涂油的措施，由巡道工手工在曲线外股钢轨上涂上润滑油。尽管涂油质量不甚理想，但对延长钢轨和轮对使用寿命，还是起到了相当大的作用。我国的轮轨润滑模式主要使用的方法是采取HB型或HLP型系列轮缘润滑装置。然而，不管是HB型还是HLP型轮缘润滑装置均为油液式润滑，通过在轮缘根部喷油形成油膜来降低轮轨之间的磨耗。这种方法在轮缘根部承受高负荷及高温时，液体油膜会遭到破坏，从而丧失润滑能力。此外，在实际运用中，经常出现喷油嘴堵塞、喷油控制盒故障等问题，造成轮缘喷油器不喷油，或者将油脂喷到轮对踏面上，使轮轨粘着系数下降，存在着导致机车轮对空转以及走行部和线路的污染等问题。

为了解决上述问题，有人提出了采用固态润滑块进行轮缘润滑的方案，但当前市场采取这种方案所制定的控制系统没有考虑到列车在曲线位置时摩擦阻力系数为最大值(此时需要控制进行重点润滑)，列车直线运行时摩擦系数较小(此时不需要控制进行重点润滑)的特点，而是在一条列车线路上一直进行润滑，这样会损耗不必要的材料浪费。

发明内容

本发明提供一种列车轮缘固态润滑控制系统，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种列车轮缘固态润滑控制系统，包括核心控制器、速度传感器、加速度计、陀螺仪、轮缘润滑控制机构和车载主机；

所述速度传感器、加速度计、陀螺仪、轮缘润滑控制机构和车载主机分别与所述核心控制器连接；

所述车载主机用于将预先整理的曲率信息数据存储于线路曲率数据库中，并供所述核心控制器调用；

所述速度传感器、加速度计、陀螺仪用于采集列车行进过程中的运动状态数据，并发送给所述核心控制器，所述运动状态数据包括转向角、行进速度和加速度；

所述核心控制器用于对采集到的所述运动状态数据进行融合计算处理，并与所述线路曲率数据库中存储的所述曲率信息数据进行匹配对比，从而确定列车在轨道线路中的实际位置；

所述核心控制器还用于在列车运行至轨道线路中的曲线位置时，触发所述轮缘润滑控制机构；

所述轮缘润滑控制机构用于被所述核心控制器触发时，将固态润滑块推至轮轨踏面处，从而对轮轨踏面进行润滑。

进一步地，所述列车轮缘固态润滑控制系统，还包括无线通信模块；

所述无线通信模块与所述核心控制器连接，用于实现所述核心控制器与外部进行无线通信。

进一步地，所述列车轮缘固态润滑控制系统，还包括上位机；

所述上位机与所述无线通信模块连接从而与所述核心控制器连接，用于对所述核心控制器进行实时监测和控制。

进一步地，所述列车轮缘固态润滑控制系统，还包括电源模块；

所述电源模块与所述核心控制器连接，用于为整个系统提供电能。

进一步地，所述列车轮缘固态润滑控制系统中，所述核心控制器上还设置有复位开关。

进一步地，所述列车轮缘固态润滑控制系统中，所述轮缘润滑控制机构为磁力控制恒力弹簧机构。

进一步地，所述列车轮缘固态润滑控制系统中，所述核心控制器为STM32芯片。

本发明实施例提供的一种列车轮缘固态润滑控制系统，基于轮轨直线运行时摩擦系数小、曲线弯道摩擦系数大的运行特点，实现轨道列车即将运行至曲线位置时才进行固态润滑块的推进控制，从而对轮轨磨损严重位置进行重点润滑，能够避免造成材料浪费，使列车轮缘润滑机制更加智能实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种列车轮缘固态润滑控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种列车轮缘固态润滑控制系统的结构示意图。

附图标记：

核心控制器1，速度传感器2，加速度计3，陀螺仪4，轮缘润滑控制机构5，车载主机6，无线通信模块7，上位机8，电源模块9，复位开关10。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

请参考图1～2，本发明实施例提供一种列车轮缘固态润滑控制系统，包括核心控制器1、速度传感器2、加速度计3、陀螺仪4、轮缘润滑控制机构5和车载主机6；

所述速度传感器2、加速度计3、陀螺仪4、轮缘润滑控制机构5和车载主机6分别与所述核心控制器1连接；

所述车载主机6用于将预先整理的曲率信息数据存储于线路曲率数据库中，并供所述核心控制器1调用；

所述速度传感器2、加速度计3、陀螺仪4用于采集列车行进过程中的运动状态数据，并发送给所述核心控制器1，所述运动状态数据包括转向角、行进速度和加速度；

所述核心控制器1用于对采集到的所述运动状态数据进行融合计算处理，并与所述线路曲率数据库中存储的所述曲率信息数据进行匹配对比，从而确定列车在轨道线路中的实际位置；

所述核心控制器1还用于在列车即将运行至轨道线路中的曲线位置时(具***置可通过上位机8控制动态调整)，触发所述轮缘润滑控制机构5；

所述轮缘润滑控制机构5用于被所述核心控制器1触发时，将固态润滑块推至轮轨踏面处，从而对轮轨踏面进行润滑。

在本实施例中，所述系统还包括无线通信模块7、上位机8和电源模块9；

所述无线通信模块7与所述核心控制器1连接，用于实现所述核心控制器1与外部进行无线通信。

所述上位机8与所述无线通信模块7连接从而与所述核心控制器1连接，用于对所述核心控制器1进行实时监测和控制。

所述电源模块9与所述核心控制器1连接，用于为整个系统提供电能。

优选的，所述核心控制器1上还设置有复位开关10。

优选的，所述轮缘润滑控制机构5为磁力控制恒力弹簧机构，所述核心控制器1为STM32芯片。

需要说明的是，列车信息采集的传感器主要设计使用有：加速度计3、陀螺仪4、速度传感器2三种，但除此之外还可以结合RFID技术采集列车线路应答器信息从而获得列车在线路中的绝对位置信息。

所述核心控制器1需要跟传感器、车载主机6、无线通信模块7、电源块等多个硬件进行连接，且需要进行信息采集处理、传感器数据融合处理、无线信息传输处理、润滑模块控制处理等。因此，需要选用功能性价比较高的芯片作为该系统的核心控制器1，在此选用ST公司生产的STM32芯片(具体为STM32F103RBT6芯片)作为处理器，其具有丰富的IO接口、具备CAN通信接口、拥有2个ADC转换器和SPI串行接口、3个USART串口等功能。

本系统设计中将STM32F103RBT6芯片通过IIC(即I2C)串行接口与加速度、陀螺仪4传感器连接，使用I/O口实现对轮缘润滑控制机构5的控制，采用USART串口实现与车载主机6和无线通信模块7的通信，具体结构图如图1所示。

针对轨道线路中存在的每一条线路对应的曲线是唯一的、不变的，测量出线路中位置点对应的曲率信息数据，将每一条线路的曲率信息数据存储到线路曲率数据库。在此使用系统中设计采用的速度传感器2、加速度计3、陀螺仪4等测出列车行驶过程中采集形成的列车的转向角、运行速度和加速度等信息，通过对这些数据进行计算处理与线路曲率数据库存储的曲率信息数据进行匹配对比，从而得到列车运行过程所在线路中的实际位置，结合核心控制器1实现对固态润滑块在曲线中的推进控制。

假设k时刻列车的角速度为ω_n(k)，陀螺仪4测得列车实际角速度为ω(k)，列车震动引起的角度测量误差为ω₀(k)，温度漂移、零点漂移、安装位置等引起的误差为ω_δ(k)，则：

ω_n(k)＝ω(k)+ω₀(k)+ω_δ(k)

假设在k时刻列车速度传感器2检测得到的速度为v_n(k)，轮径引起的的测量误差为v_d(k)，噪声干扰误差为v₀(k)，空转滑行误差为v_p(k)，曲线半径为r(k)则：

v_n(k)＝v(k)+v_d(k)+v_p(k)+v₀(k)

轨道线路的曲线曲率为：

本发明实施例提供的一种列车轮缘固态润滑控制系统，基于轮轨直线运行时摩擦系数小、曲线弯道摩擦系数大的运行特点，实现轨道列车运行至曲线位置时才进行固态润滑块的推进控制，从而对轮轨磨损严重位置进行重点润滑，能够避免造成材料浪费，使列车轮缘润滑机制更加智能实用。

至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。

提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。

在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。

当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。

空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在……的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。