CN116816216A - 轨道交通车辆门全程锁装置及智能监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道交通车辆门全程锁装置及智能监测方法，属于轨道交通技术领域，包括电机，丝杆，连接套，离合机构，其中，该离合机构包括拨爪，内圈以及的齿圈，且拨爪与内圈之间形成插接配合，并在拨爪与内圈的插接位置形成多个沿拨爪或者内圈轴线方向呈环形设置的离合区域，且每个离合区域内设置有离合组件，该离合组件包括通过异形弹簧与内圈相连的滚柱，和与拨爪相连的缓冲结构，且滚柱与缓冲结构相接触，当电机减速时，通过缓冲结构阻挡滚柱反向旋转，避免与齿圈抵接而形成卡滞。本发明通过在离合区域内设置缓冲结构，以此阻挡电机在减速过程中，避免滚柱在异形弹簧和惯性作用下与齿圈发生卡滞现象，从而提高轨道车辆门运行的顺畅性。

Description

轨道交通车辆门全程锁装置及智能监测方法

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，涉及一种轨道交通车辆门全程锁装置，特别是一种轨道交通车辆门全程锁装置及智能监测方法。

背景技术

目前，在轨道车辆、公交车辆等公共交通车辆上，螺旋传动门系统应用极为广泛，然而，所有螺旋传动门系统均存在门的解锁和锁闭问题，即螺旋传动门系统采用丝杆对车门进行传动，而车门关闭后，丝杆依然可以进行旋转，在车辆运行过程中车门可以被轻易得打开，存在安全隐患。因此，螺旋传动门系统均会设置锁闭装置，现有的常用锁闭装置有终端锁闭装置和全程锁闭装置两种。

中国专利(CN107989509A)公开了一种用于车辆门系统的全程锁闭装置，包括电机、离合锁闭机构、丝杆，离合锁闭机构两端分别连接电机和丝杆，电机和丝杆之间的动力传输通过离合锁闭机构控制，离合锁闭机构包括套筒；拨爪，连接于电机的输出端并能转动地设于套筒内，拨爪具有至少两个向后延伸并间隔设置的爪部；凸轮，与丝杆相连接并能转动地设于套筒内，凸轮的外周壁上凸设有与爪部相匹配间隔设置的凸块，相邻凸块之间形成有凹槽，凹槽内具有沿周向分布的楔形区，楔形区内设置有滚柱和能施力于滚柱上的弹性件；拨爪的爪部能够对应插设在凹槽内并能在凹槽内进行转动，爪部的侧壁上设置有推动件，推动件能够自楔形区小径的一端伸入至楔形区内并抵在滚柱上。

根据现有技术可知，车辆门不管是处于关闭阶段或者处于开启阶段，一般均分为两个阶段，加速阶段和减速阶段。其中，当处于减速阶段时，上述所述全程锁装置中的滚柱会在弹性件和惯性作用沿拨爪的相反方向旋转，导致滚柱与套筒发生卡滞现象，从而影响全程锁闭装置的运行，进而影响全程锁闭装置使用的可靠性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种避免发生卡滞现象，提高运行可靠性的轨道交通车辆门全程锁装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种轨道交通车辆门全程锁装置，包括电机，连接于轴承座上的丝杆，和位于电机与轴承座之间，并连接于电机上的连接套，以及嵌套于连接套内，并与丝杆、电机输出端相连的离合机构，

其中，该离合机构包括与电机输出端通过键槽配合相连的拨爪，和与丝杆通过键槽配合相连的内圈，以及外套于拨爪、内圈的齿圈，且拨爪与内圈之间形成插接配合，并在拨爪与内圈的插接位置形成多个沿拨爪或者内圈轴线方向呈环形设置的离合区域，且每个离合区域内设置有离合组件，该离合组件包括通过异形弹簧与内圈相连的滚柱，和与拨爪相连的缓冲结构，且滚柱与缓冲结构相接触，当电机加速时，滚柱跟随拨爪、内圈同步同方向旋转；当电机减速时，通过缓冲结构阻挡滚柱反向旋转，避免与齿圈抵接而形成卡滞。

在上述的轨道交通车辆门全程锁装置中，拨爪上沿拨爪的轴线方向呈环形设置有多个爪部，内圈上沿内圈的轴线方向呈环形设置有多个离合部，当拨爪与内圈形成插接配合时，每个离合部位于相邻两个爪部之间，且每个爪部位于相邻两个离合部之间，其中，每个离合部与对应爪部之间形成离合区域，且异形弹簧和滚柱连接于离合部上，缓冲结构连接于爪部上。

在上述的轨道交通车辆门全程锁装置中，缓冲结构卡接于爪部上，离合部上设置有凹槽，且凹槽的开口方向朝向离合区域，其中，异形弹簧的两端分别与凹槽槽底与滚柱相连，当电机加速时，滚柱沿靠近凹槽槽底的方向移动；当电机减速时，滚柱沿远离凹槽槽底的方向移动，且通过缓冲结构阻挡滚柱沿远离凹槽槽底方向移动的趋势。

在上述的轨道交通车辆门全程锁装置中，爪部上设置有凹腔，且缓冲结构包括位于凹腔内的弹片，和卡接于凹腔腔口处的缓冲块，其中，弹片夹持在凹腔腔底与缓冲块之间，当电机加速时，由于异形弹簧、滚柱以及缓冲块的挤压使得弹片发生弹性形变；当电机减速时，通过弹性形变的弹片所产生的弹力阻挡滚柱沿远离凹槽槽底方向移动的趋势。

在上述的轨道交通车辆门全程锁装置中，拨爪上远离爪部的一端嵌套有挡块，内圈上远离离合部的一端嵌套有阻尼盘，其中，拨爪上在挡块的一侧嵌套有第一轴承和第一挡圈，内圈上在阻尼盘的一侧嵌套有第二轴承和第二挡圈，当齿圈外套于拨爪、内圈时，第一挡圈与第二挡圈分别与齿圈形成卡接配合，以此限定第一轴承、第二轴承的轴向自由度。

在上述的轨道交通车辆门全程锁装置中，拨爪上还嵌套有扭簧，且扭簧的一端与挡块相连，扭簧的另一端与内圈相连，其中，当电机加速时，扭簧处于扭转状态；当电机减速时，扭簧受力抱紧拨爪，而反作用力于内圈上，阻挡滚柱沿远离凹槽槽底方向旋转。

在上述的轨道交通车辆门全程锁装置中，在连接套上安装有振动监测传感器，用以实时监测滚柱的磨损情况，避免滚柱因为磨损而导致卡滞现象的发生。

本发明还提供一种应用于所述轨道交通车辆门全程锁装置的智能监测方法，包括步骤：

S1：信息采集，建立对比数据库；

S2：动态监测，判断当前滚柱是否需要更换。

在上述的应用于轨道交通车辆门全程锁装置的智能监测方法中，步骤S1包括：

S11：采集滚柱各个磨损状态时的振动参数样本；

S12：对振动参数样本进行预处理，除去干扰信号和异常数据，并进行平滑和拟合处理；

S13：提取特征，且该特征包括数据的均值、方差、均方根值、峰值、峰值因子、峭度系数、脉冲因子；

S14：特征确认后形成特征向量，并形成对比数据库。

在上述的应用于轨道交通车辆门全程锁装置的智能监测方法中，步骤S2包括：

S21：采集当前滚柱的参数样本，并进行预处理，提取特征，形成特征向量；

S22：与对比数据库进行对比，得出滚柱实时的磨损情况；

S23：当监测到滚柱磨损将要达到磨损的最大阈值时，停止轨道交通车辆门全程锁装置的运行，并更换对应的滚柱。

与现有技术相比，本发明的有益效果

本发明提供的一种具有智能监测的轨道交通车辆门全程锁装置，通过在离合区域内设置缓冲结构，以此阻挡电机在减速过程中，避免滚柱在异形弹簧和惯性作用下与齿圈发生卡滞现象，从而提高轨道车辆门运行的顺畅性。

附图说明

图1是本发明一种轨道交通车辆门全程锁装置的结构示意图。

图2是本发明一种轨道交通车辆门全程锁装置另一视角的结构示意图。

图3是图2所示的A-A剖视图。

图4是图3中A部分的放大图。

图5是本发明一较佳实施例中离合机构的结构示意图。

图6是本发明一较佳实施例中离合机构另一视角的结构示意图。

图7是图6所示B-B的剖视图。

图8是本发明一较佳实施例中离合机构的局部结构示意图。

图中，10、电机；20、轴承座；30、丝杆；40、连接套；50、离合机构；51、拨爪；511、爪部；512、凹腔；513、第一轴承；514、第一挡圈；52、内圈；521、离合部；522、凹槽；523、第二轴承；524、第二挡圈；53、齿圈；54、离合区域；55、离合组件；551、异形弹簧；552、滚柱；553、弹片；554、缓冲块；56、挡块；57、阻尼盘；58、扭簧；60、振动监测传感器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1至图8所示，本发明提供的一种轨道交通车辆门全程锁装置，包括电机10，连接于轴承座20上的丝杆30，和位于电机10与轴承座20之间，并连接于电机10上的连接套40，以及嵌套于连接套40内，并与丝杆30、电机10输出端相连的离合机构50，其中，该离合机构50包括与电机10输出端通过键槽配合相连的拨爪51，和与丝杆30通过键槽配合相连的内圈52，以及外套于拨爪51、内圈52的齿圈53，且拨爪51与内圈52之间形成插接配合，并在拨爪51与内圈52的插接位置形成多个沿拨爪51或者内圈52轴线方向呈环形设置的离合区域54，且每个离合区域54内设置有离合组件55，该离合组件55包括通过异形弹簧551与内圈52相连的滚柱552，和与拨爪51相连的缓冲结构，且滚柱552与缓冲结构相接触。

该轨道交通车辆门全程锁装置的工作原理：

当轨道交通车辆门电动开启时，电机10带动拨爪51旋转，通过缓冲结构按压滚柱552，使得异形弹簧551受压，解除滚柱552与齿圈53之间的抵接，从而带动内圈52旋转，实现车辆门的开启，当车辆门将要开启到位时，电机10减速，此时，滚柱552在异形弹簧551的弹力以及惯性的作用下，沿拨爪51或者内圈52相反的方向转动，由于缓冲结构的存在，阻挡滚柱552反向旋转的趋势，避免滚柱552由于反向旋转而与齿圈53抵接，阻止了滚柱552与齿圈53抵接而形成的卡滞现象，保证车辆门的顺畅开启。反之，当轨道交通车辆门电动关闭时，运行动作与电动开启时一致，当车辆门将要关闭到位时，电机10同样减速，同样通过缓冲结构阻止滚柱552与齿圈53抵接而形成的卡滞现象，保证车辆门的顺畅关闭。

本发明提供的一种具有智能监测的轨道交通车辆门全程锁装置，通过在离合区域54内设置缓冲结构，以此阻挡电机10在减速过程中，避免滚柱552在异形弹簧551和惯性作用下与齿圈53发生卡滞现象，从而提高轨道车辆门运行的顺畅性。

优选地，拨爪51上沿拨爪51的轴线方向呈环形设置有多个爪部511，内圈52上沿内圈52的轴线方向呈环形设置有多个离合部521，当拨爪51与内圈52形成插接配合时，每个离合部521位于相邻两个爪部511之间，且每个爪部511位于相邻两个离合部521之间，其中，每个离合部521与对应爪部511之间形成离合区域54，且异形弹簧551和滚柱552连接于离合部521上，缓冲结构连接于爪部511上。

值得一提的是，位于拨爪51上的爪部511数量与位于内圈52上的离合部521数量相同，且至少为一个，其中，在初始状态下，离合区域54内的相邻的爪部511与离合部521之间不接触，且对应爪部511上的缓冲结构与离合部521上的滚柱552相接触，此时对应的爪部511与离合部521之间形成有“空行程”，当电机10旋转时，缓冲结构与滚柱552挤压异形弹簧551，缩小对应爪部511与离合部521之间的“空行程”，最终使得拨爪51与内圈52同步旋转；当电机10减速时，滚柱552在异形弹簧551和惯性作用下，沿拨爪51或者内圈52的反向旋转时，由于缓冲结构的存在，阻挡滚柱552反向旋转的趋势，避免滚柱552由于反向旋转而与齿圈53抵接，保证车辆门开启或者关闭的顺畅性。

进一步优选地，缓冲结构卡接于爪部511上，离合部521上设置有凹槽522，且凹槽522的开口方向朝向离合区域54，其中，异形弹簧551的两端分别与凹槽522槽底与滚柱552相连，当电机10加速时，滚柱552沿靠近凹槽522槽底的方向移动；当电机10减速时，滚柱552沿远离凹槽522槽底的方向移动，且通过缓冲结构阻挡滚柱552沿远离凹槽522槽底方向移动的趋势。

优选地，爪部511上设置有凹腔512，且缓冲结构包括位于凹腔512内的弹片553，和卡接于凹腔512腔口处的缓冲块554，其中，弹片553夹持在凹腔512腔底与缓冲块554之间，当电机10加速时，由于异形弹簧551、滚柱552以及缓冲块554的挤压使得弹片553发生弹性形变；当电机10减速时，通过弹性形变的弹片553所产生的弹力阻挡滚柱552沿远离凹槽522槽底方向移动的趋势。

值得一提的是，弹片553呈C型结构设置，且弹片553的开口端朝向凹腔512腔底，弹片553的封闭端与缓冲块554相抵接，其中，该缓冲块554呈工字型结构设置，卡接于凹腔512腔口处，且缓冲块554的一侧位于凹腔512内，缓冲块554的另一侧位于凹腔512腔口外，并与滚柱552相接触。

进一步优选地，凹槽522开口端的两侧长度不一，且凹槽522开口端两侧中长度较长的一侧呈斜向设置，其中，当滚柱552远离凹槽522槽底时，滚柱552与齿圈53抵接设置；当滚柱552靠近凹槽522槽底时，滚柱552与齿圈53相分离。

优选地，拨爪51上远离爪部511的一端嵌套有挡块56，内圈52上远离离合部521的一端嵌套有阻尼盘57，其中，拨爪51上在挡块56的一侧嵌套有第一轴承513和第一挡圈514，内圈52上在阻尼盘57的一侧嵌套有第二轴承523和第二挡圈524，当齿圈53外套于拨爪51、内圈52时，第一挡圈514与第二挡圈524分别与齿圈53形成卡接配合，以此限定第一轴承513、第二轴承523的轴向自由度。

值得一提的是，齿圈53、拨爪51以及内圈52两两嵌套配合时，齿圈53的轴线，拨爪51的轴线以及内圈52的轴线相互重合，其中，拨爪51与挡块56之间通过多边形限位，内圈52与阻尼盘57之间通过多边形限位，使得拨爪51与挡块56之间同步旋转，内圈52与阻尼盘57之间同步旋转。

优选地，拨爪51上还嵌套有扭簧58，且扭簧58的一端与挡块56相连，扭簧58的另一端与内圈52相连，其中，当电机10加速时，扭簧58处于扭转状态；当电机10减速时，扭簧58受力抱紧拨爪51，而反作用力于内圈52上，阻挡滚柱552沿远离凹槽522槽底方向旋转。

优选地，在连接套40上安装有振动监测传感器60，用以实时监测滚柱552的磨损情况，避免滚柱552因为磨损而导致卡滞现象的发生。

本发明还提供一种应用于轨道交通车辆门全程锁装置的智能监测方法，包括步骤：

S1：信息采集，建立对比数据库；

S2：动态监测，判断当前滚柱552是否需要更换。

进一步优选的，步骤S1包括：

S11：采集滚柱552各个磨损状态时的振动参数样本；

S12：对振动参数样本进行预处理，除去干扰信号和异常数据，并进行平滑和拟合处理；

S13：提取特征，且该特征包括数据的均值、方差、均方根值、峰值、峰值因子、峭度系数、脉冲因子；

S14：特征确认后形成特征向量，并形成对比数据库。

值得一提的是，均值可表示随机过程的中心趋势；方差描述随机过程在均值周围的散步程度；均方根值反映时域信号相对于零值的波动情况，表示信号的平均能量；峰值为信号最大的瞬时幅值，反映信号的强度；峰值因子是表示波形是否有冲击的指标；峭度系数表示故障形成的大幅度脉冲出现的概率；脉冲因子对于冲击脉冲类缺陷比较敏感。

进一步优选的，步骤S2包括：

S21：采集当前滚柱552的参数样本，并进行预处理，提取特征，形成特征向量；

S22：与对比数据库进行对比，得出滚柱552实时的磨损情况；

S23：当监测到滚柱552磨损将要达到磨损的最大阈值时，停止轨道交通车辆门全程锁装置的运行，并更换对应的滚柱552。

需要说明的是，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种轨道交通车辆门全程锁装置，其特征在于，包括电机，连接于轴承座上的丝杆，和位于电机与轴承座之间，并连接于电机上的连接套，以及嵌套于连接套内，并与丝杆、电机输出端相连的离合机构，

其中，该离合机构包括与电机输出端通过键槽配合相连的拨爪，和与丝杆通过键槽配合相连的内圈，以及外套于拨爪、内圈的齿圈，且拨爪与内圈之间形成插接配合，并在拨爪与内圈的插接位置形成多个沿拨爪或者内圈轴线方向呈环形设置的离合区域，且每个离合区域内设置有离合组件，该离合组件包括通过异形弹簧与内圈相连的滚柱，和与拨爪相连的缓冲结构，且滚柱与缓冲结构相接触，当电机加速时，滚柱跟随拨爪、内圈同步同方向旋转；当电机减速时，通过缓冲结构阻挡滚柱反向旋转，避免与齿圈抵接而形成卡滞。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆门全程锁装置，其特征在于，拨爪上沿拨爪的轴线方向呈环形设置有多个爪部，内圈上沿内圈的轴线方向呈环形设置有多个离合部，当拨爪与内圈形成插接配合时，每个离合部位于相邻两个爪部之间，且每个爪部位于相邻两个离合部之间，其中，每个离合部与对应爪部之间形成离合区域，且异形弹簧和滚柱连接于离合部上，缓冲结构连接于爪部上。

3.根据权利要求2所述的轨道交通车辆门全程锁装置，其特征在于，缓冲结构卡接于爪部上，离合部上设置有凹槽，且凹槽的开口方向朝向离合区域，其中，异形弹簧的两端分别与凹槽槽底与滚柱相连，当电机加速时，滚柱沿靠近凹槽槽底的方向移动；当电机减速时，滚柱沿远离凹槽槽底的方向移动，且通过缓冲结构阻挡滚柱沿远离凹槽槽底方向移动的趋势。

4.根据权利要求3所述的轨道交通车辆门全程锁装置，其特征在于，爪部上设置有凹腔，且缓冲结构包括位于凹腔内的弹片，和卡接于凹腔腔口处的缓冲块，其中，弹片夹持在凹腔腔底与缓冲块之间，当电机加速时，由于异形弹簧、滚柱以及缓冲块的挤压使得弹片发生弹性形变；当电机减速时，通过弹性形变的弹片所产生的弹力阻挡滚柱沿远离凹槽槽底方向移动的趋势。

5.根据权利要求3所述的轨道交通车辆门全程锁装置，其特征在于，拨爪上远离爪部的一端嵌套有挡块，内圈上远离离合部的一端嵌套有阻尼盘，其中，拨爪上在挡块的一侧嵌套有第一轴承和第一挡圈，内圈上在阻尼盘的一侧嵌套有第二轴承和第二挡圈，当齿圈外套于拨爪、内圈时，第一挡圈与第二挡圈分别与齿圈形成卡接配合，以此限定第一轴承、第二轴承的轴向自由度。

6.根据权利要求5所述的轨道交通车辆门全程锁装置，其特征在于，拨爪上还嵌套有扭簧，且扭簧的一端与挡块相连，扭簧的另一端与内圈相连，其中，当电机加速时，扭簧处于扭转状态；当电机减速时，扭簧受力抱紧拨爪，而反作用力于内圈上，阻挡滚柱沿远离凹槽槽底方向旋转。

7.根据权利要求1所述的轨道交通车辆门全程锁装置，其特征在于，在连接套上安装有振动监测传感器，用以实时监测滚柱的磨损情况，避免滚柱因为磨损而导致卡滞现象的发生。

8.一种应用于权利要求1至7任一项所述轨道交通车辆门全程锁装置的智能监测方法，包括步骤：

S1：信息采集，建立对比数据库；

S2：动态监测，判断当前滚柱是否需要更换。

9.根据权利要求8所述的应用于轨道交通车辆门全程锁装置的智能监测方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11：采集滚柱各个磨损状态时的振动参数样本；

S12：对振动参数样本进行预处理，除去干扰信号和异常数据，并进行平滑和拟合处理；

S13：提取特征，且该特征包括数据的均值、方差、均方根值、峰值、峰值因子、峭度系数、脉冲因子；

S14：特征确认后形成特征向量，并形成对比数据库。

10.根据权利要求8所述的应用于轨道交通车辆门全程锁装置的智能监测方法，其特征在于，步骤S2包括：

S21：采集当前滚柱的参数样本，并进行预处理，提取特征，形成特征向量；

S22：与对比数据库进行对比，得出滚柱实时的磨损情况；

S23：当监测到滚柱磨损将要达到磨损的最大阈值时，停止轨道交通车辆门全程锁装置的运行，并更换对应的滚柱。