CN101865784A - 列车制动主管通畅性检测系统以及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了列车制动主管通畅性检测系统以及检测方法，该检测系统主要包括两个压力采集仪和操控显示终端，操控显示终端通过两个压力采集仪获取制动主管两端压力，并进行计算得到等效通径，据此判断。本发明中检测方法基于检测系统实施。本发明提供的检测系统能够避免“过球”试验的缺陷，而检测方法为无损试验方法，能直接、定量的试验出列车制动主管的通畅程度，非常的便捷。

Description

列车制动主管通畅性检测系统以及检测方法

技术领域：

本发明涉及一种无线检测技术，特别涉及一种列车制动主管通畅性无线检测系统。

背景技术：

为了保证行车安全，对铁路上所有上线运行前的机车车辆的制动系统的制动管都要进行“过球”试验，以此来确保制动主管畅通无阻，从而保证行车安全。

通常的“过球”试验的操作方法是：开放被试车辆两端的折角塞门，在车辆一端的制动软管中放入一个圆球，另一端的用细纱网兜罩上，充风后，小球在风压的推动下，通过车辆制动主管，看其是否能落在另一端的网兜里，来判断列车制动主管是否畅通。该方法最大的优点是操作简单，但实际的应用中存在以下问题：

1、球芯式折角塞门“过球”试验时直接操作，但针对某些锥芯式折角塞门需拆卸，安装球芯式折角塞门后才可做试验。按中国铁道部相关的规定若拆卸制动系统部件，重新安装后还要做单车制动机性能试验，大大影响了工作效率，同时增加了很大的人力成本。

2、“过球”试验只能说明列车制动主管能否通过该小球。因为小球在气流推动下作高速运动时具有相当大的冲击力，若制动主管中某些异物由于质地、形状或存在姿态的原因，能被高速运动的小球突破其阻碍，但异物又不能随小球一起在风压的推动下吹出时，小球的通过就不能完全真实地反映列车制动主管是否畅通，制动隐患依然存在。

3、由于车辆所停的轨道线路不平整和列车制动主管管路结构的复杂性，常常发生小球别卡现象，停在制动主管中，且不能判断停在哪个位置；还有个别绿皮车的的制动主管一、二位端的弯曲部位曲率太大，也容易把球卡住。这时需拆卸整个制动主管系统，带来了次生故障。

4、“过球”实验所用的球的材质为尼龙，易磨损变形，实际运用中发现该球由于磨损而不能吹出来的现象时有发生，处理时也需拆卸制动主管取出。

5、该试验需一辆一辆来分别试验，整列“过球”试验用时长，效率低。

6、“过球”试验靠人工判断并记录试验结果，试验的效果依赖于试验人员的主观意志。

发明内容：

本发明针对现有检测列车制动主管通畅性的“过球”实验所存在的各种缺陷，而提供一种新型的列车制动主管通畅性无线检测系统，该系统采用无线传感技术能够避免现有“过球”实验所存在的各种缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

列车制动主管通畅性检测系统，该系统主要包括两个压力采集仪和操控显示终端，所述两个压力采集仪分别安置在列车两端的制动主管上，并对制动主管进行保压和排气操作，在制动主管两端形成压力差，所述两个压力采集仪自动检测制动主管两端压力差，并将采集得到的压力差数据传至操控显示终端，操控显示终端根据得到的制动主管两端压力差实时计算得到制动主管的等效通径，并根据制动主管的等效通径判断制动主管的通畅程度。

所述压力采集仪包括压力传感器、单片微处理器、定流量排风阀、第一无线数传模块以及第一电源模块；所述单片微处理器通过第一无线数传模块接受操控显示终端的指令控制定流量排风阀；所述定流量排风阀根据指令进行打开或关闭，对制动主管进行排气或保压操作；所述压力传感器采集车辆制动主管上的压力值，并转换成相应的电压信号输出至单片微处理器；所述单片微处理器对采集到的压力传感器的电压信号，进行A/D转换，并将处理后的压力数字信号通过第一无线数传模块传至操控显示终端；所述第一电源模块为压力采集仪提供稳定工作电压。

所述操控显示终端包括微处理器、操作按键、显示屏、时钟模块、存储单元、第二无线数传模块以及第二电源模块；所述微处理器通过第二无线数传模块向压力采集仪发送指令和接收数据，并根据接收的数据实时计算列车制动主管的等效通径，据此判断制动主管的通畅性，并将试验结果自动记录在存储单元中，由时钟模块确定试验记录的时间日期；所述显示屏与微处理器相接，用于显示各种试验数据和试验的状态信息；所述操作按键与微处理器相接，完成各项操作控制；所述第二电源模块为操控显示终端提供稳定工作电压。

所述第一电源模块和第二电源模块分别由电源管理器和可充电锂电池组成，所述电源管理器将可充电锂电池的电压转换成恒定电压，并具有过载和短路保护功能。

所述检测系统还包括数据处理主机，用于接受操控显示终端中的相关数据。

本实用新型的另一个目的为提供一种列车制动主管通畅性的检测方法，能够有效的避免现有用于检测列车制动主管通畅性的“过球”试验所存在的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

列车制动主管通畅性检测方法，该方法基于列车制动主管通畅性检测系统实施，包括如下步骤：

(1)在制动主管的一端通过定流量排风阀充风至定压并稳定；

(2)在制动主管的另一端通过定流量排风阀排风；

(3)采集制动主管两端的压力；

(4)根据制动主管两端的压力实时计算制动主管的等效通径；

(5)根据制动主管的等效通径来判断制动主管的通畅性。

所述步骤(1)的定压为600kPa。

所述步骤(4)通过如下公式来计算制动主管的等效通径：

$S_e=12.9\frac{V}{t}{\log }_{10}\left(\frac{P_s+0.1013}{P_{\∞}+0.1013}\right)\·\sqrt{\frac{273}{\mathrm{\θ}}}---\left(1\right),$

其中S_e是被测主管的有效截面积(mm²)，V是主管容积(L)，t是排气时间(s)，P_S是排气端压力(MPa)，P_∞是排气另一端压力(MPa)，θ是排气时的温度(K)。

所述检测方法进行整列车检测不合格时，采用“对分法”进行分割检测，逐步定位故障车辆。

根据上述技术方案得到检测系统，其结构简单，容易实现，通过在制动主管两端形成压力差，再由该压力差实时计算制动主管的等效通径，并据此来判断制动主管的通畅性和列车在感度、安定、紧急制动等各种工况时期望要求值。该系统摒弃现有“过球”试验的方法，故能够完成避免“过球”试验所存在的各种缺陷。同时该系统能够实时显示和记录相应的数据，能够便于日后的研究。

本发明提供的检测方法为无损试验方法，能直接、定量的试验出列车制动主管的通畅程度，非常的便捷，效率高。同时在整列检测，出现不合格情况时，采用“对分法”进行分割试验，能够快速的定位故障车辆。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明中检测系统的结构示意图。

图2为压力采集仪的结构示意图。

图3为操控显示终端的结构示意图。

图4为本发明中检测方法的流程图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一段定常流管路可以等价为具有某一有效截面积的小孔。当管路尾端通过一个定流量排风阀向大气排风时，由于排风阀的有效截面积远小于管路的有效截面积，因此在排风阀上、下游两侧的压力比将远大于临界压力比(p1/p2＞＞2)，在其出口处将形成声速流(也叫做壅塞流)，而管道内为亚声速流。依据气动力学原理，按已知条件可以估算出管路的有效截面积(或有效通径)。该有效通径直接、定量、客观地反映了管路的实际通畅程度。

基于上述原理，本发明提供了一种新型的列车制动主管通畅性检测系统，如图1至图3所示：

整个系统主要包括两个压力采集仪100a、100b和操控显示终端200。两个压力采集仪100a、100b分别安置在列车两端的制动主管上，并对制动主管进行保压和排气操作，在制动主管两端形成压力差，同时自动检测制动主管两端压力差，并将采集得到的压力差数据传至操控显示终端200，操控显示终端200根据得到的制动主管两端压力差实时计算得到制动主管的等效通径，并根据制动主管的等效通径判断制动主管的通畅程度。

为了能够实现上述目的，本系统中的两个压力采集仪100a、100b为无线压力采集仪，其结构如图2所示，包括压力传感器102、单片微处理器101、定流量排风阀103、第一无线数传模块104以及第一电源模块105。

其中压力传感器102用来采集车辆制动主管上的压力值，并转换成相应的电压信号输出，供单片微处理器101进行A/D处理。

单片微处理器101用于采集压力传感器的电压信号，并进行A/D转换；接收第一无线数传模块104的指令来控制定流量排风阀103的开、关；发送采集处理后的压力数字信号至第一无线数传模块104；电池高低的报警等。

定流量排风阀103根据单片微处理器101的指令打开或关闭，对制动主管进行排气或保压操作。

第一无线数传模块104接收操控显示终端200的命令给单片微处理器101，并发送单片微处理器101采集的压力数据和其它相关信息给操控显示终端200。

第一电源模块105为压力采集仪提供稳定的工作电压，其主要由电源管理器和可充电锂电池组成，电源管理器将可充电锂电池的电压转换成恒定电压，并具有过载和短路保护功能。

本系统中关键的定流量排风阀的标定计量，可参照《TB/T 1492-2002铁道车辆制动机单车试验方法》中附录A表A.1中选定一个孔径参考尺寸对应的压力与时间的关系来做。

参见图3，本系统中的操控显示终端200由微处理器201、操作按键202、显示屏203、时钟模块204、存储单元205、第二无线数传模块206以及第二电源模块207。微处理器201为操控显示终端200的核心，分别控制连接操作按键202、显示屏203、时钟模块204、存储单元205以及第二无线数传模块206。

为了提高本发明的实用性，可将操控显示终端制成手持式的操控显示终端200。

该手持操控显示终端200中的微处理器201根据接收得到的压差数据并通过一定的算法，实时计算列车制动主管的等效通径，据此判断是否符合列车在感度、安定、紧急制动等各种工况时的期望要求值，并自动记录该试验结果。

显示屏203为OLED显示器，用来显示微处理器201处理的各种试验数据和试验的状态信息。

时钟模块204用于确定试验记录所对应的日期、时间，并可实现校时。

存储单元205用于存储试验的各种记录数据。

操作按键202用来完成各项试验的操作控制。

第二无线数传模块206用于发送手持操控显示终端的命令并接收无线压力采集仪采集的各种数据信息供微处理器201处理。

第二电源模块207为手持操控显示终端200提供稳定的工作电压，其主要由电源管理器和可充电锂电池组成，电源管理器将可充电锂电池的电压转换成恒定电压，并具有过载和短路保护功能。

上述的手持操控显示终端200工作时，首先通过操作按键202用来完成各项试验的操作控制，微处理器201根据操作按键202的操作形成相应的指令，并通过第二无线数传模块206向压力采集仪传送，同时通过第二无线数传模块206接收压力采集仪发送的数据，并根据接收的数据实时计算列车制动主管的等效通径，据此判断制动主管的通畅性，并将试验结果自动记录在存储单元205中，并由时钟模块204确定试验记录的时间日期，同时将各种试验数据和试验的状态信息通过显示屏203显示。

为了进一步提高本系统的性能，本系统还包括一数据处理主机300，为安装专用系统管理软件的计算机，用于接受操控显示终端中的相关数据。由手持操控显示终端200定期将其存储的数据上传至数据处理主机300，由数据处理主机300进行记录和后期的处理。

根据上述技术方案得到的检测系统在进行检测时，其具体检测方法如下(参见图4)：

第一步，将车辆两端的制动主管上安装无线压力采集仪；

第二步，通过手持操控显示终端控制车辆一端的无线压力采集仪上的定流量排风阀打开，对制动主管内进行充风至定压600kPa并稳定；

第三步，通过手持操控显示终端控制另一端的压力采集仪的定流量排风阀打开排风，从而在制动主管的两端形成一定的压力；

第四步，制动主管两端的压力采集仪上压力传感器实时采集两端的压力P1、P2，并将该压力通过无线的方式传至手持操控显示终端；

第五步，手持操控显示终端接收数据，并根据公式(1)计算出列车制动主管的等效通径，

$S_e=12.9\frac{V}{t}{\log }_{10}\left(\frac{P_s+0.1013}{P_{\∞}+0.1013}\right)\·\sqrt{\frac{273}{\mathrm{\θ}}}---\left(1\right)$

其中：

S_e----被测主管的有效截面积(mm²)

V----主管容积(L)

t----排气时间(s)

P_S----排气端压力(MPa)

P_∞----排气另一端压力(MPa)

θ----排气时的温度(K)。

第六步，根据求的制动主管的等效通径，与标准的列车主管

的内径相比较，然后参照TB/T 1492-2002中的要求，分别执行不同的排风量来做感度、安定、紧急制动试验，最终求得制动主管的有效通径均一致并判断大于

为主管畅通，并自动记录该试验结果。

本利用本检测方法进行检测时，先进行整列测试，若不合格，继而采用“对分法”原理进行分割试验，逐步定位故障车辆。对于N节车辆编组的列车，最多只需进行[log₂ N]+1(“[log₂ N]”意为“取N以2为底对数的不足近似整数”)次试验即可定位故障车辆。

例如，当N＝18时，最多进行[log₂ 18]+1＝[4.17]+1＝5次试验即可。

本检测方法为无损试验方法，能直接、定量的试验出列车制动主管的通畅程度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.列车制动主管通畅性检测系统，其特征在于，所述检测系统主要包括两个压力采集仪和操控显示终端，所述两个压力采集仪分别安置在列车两端的制动主管上，并对制动主管进行保压和排气操作，在制动主管两端形成压力差，所述两个压力采集仪自动检测制动主管两端压力差，并将采集得到的压力差数据传至操控显示终端，操控显示终端根据得到的制动主管两端压力差实时计算得到制动主管的等效通径，并根据制动主管的等效通径判断制动主管的通畅程度。

2.根据权利要求1所述的列车制动主管通畅性检测系统，其特征在于，所述压力采集仪包括压力传感器、单片微处理器、定流量排风阀、第一无线数传模块以及第一电源模块；所述单片微处理器通过第一无线数传模块接受操控显示终端的指令控制定流量排风阀；所述定流量排风阀根据指令进行打开或关闭，对制动主管进行排气或保压操作；所述压力传感器采集车辆制动主管上的压力值，并转换成相应的电压信号输出至单片微处理器；所述单片微处理器对采集到的压力传感器的电压信号，进行A/D转换，并将处理后的压力数字信号通过第一无线数传模块传至操控显示终端；所述第一电源模块为压力采集仪提供稳定工作电压。

3.根据权利要求1所述的列车制动主管通畅性检测系统，其特征在于，所述操控显示终端包括微处理器、操作按键、显示屏、时钟模块、存储单元、第二无线数传模块以及第二电源模块；所述微处理器通过第二无线数传模块向压力采集仪发送指令和接收数据，并根据接收的数据实时计算列车制动主管的等效通径，据此判断制动主管的通畅性，并将试验结果自动记录在存储单元中，由时钟模块确定试验记录的时间日期；所述显示屏与微处理器相接，用于显示各种试验数据和试验的状态信息；所述操作按键与微处理器相接，完成各项操作控制；所述第二电源模块为操控显示终端提供稳定工作电压。

4.根据权利要求2或3所述的列车制动主管通畅性检测系统，其特征在于，所述第一电源模块和第二电源模块分别由电源管理器和可充电锂电池组成，所述电源管理器将可充电锂电池的电压转换成恒定电压，并具有过载和短路保护功能。

5.根据权利要求1所述的列车制动主管通畅性检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括数据处理主机，用于接受操控显示终端中的相关数据。

6.列车制动主管通畅性检测方法，该方法基于列车制动主管通畅性检测系统实施，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

(1)在制动主管的一端通过定流量排风阀充风至定压并稳定；

(2)在制动主管的另一端通过定流量排风阀排风；

(3)采集制动主管两端的压力；

(4)根据制动主管两端的压力实时计算制动主管的等效通径；

(5)根据制动主管的等效通径来判断制动主管的通畅性。

7.根据权利要求6所述的列车制动主管通畅性检测方法，其特征在于，所述步骤(1)的定压为600kPa。

8.根据权利要求6所述的列车制动主管通畅性检测方法，其特征在于，所述步骤(4)通过如下公式来计算制动主管的等效通径：

$S_e=12.9\frac{V}{t}{\log }_{10}\left(\frac{P_s+0.1013}{P_{\∞}+0.1013}\right)\·\sqrt{\frac{273}{\mathrm{\θ}}}---\left(1\right),$

其中S_e是被测主管的有效截面积，V是主管容积，t是排气时间，P_S是排气端压力，P_∞是排气另一端压力，θ是排气时的温度。

9.根据权利要求6所述的列车制动主管通畅性检测方法，其特征在于，所述检测方法进行整列车检测不合格时，采用“对分法”进行分割检测，逐步定位故障车辆。

Images