CN102012321A - 铁路列车车辆空气制动机性能监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路列车车辆空气制动机性能监测系统及方法，系统包括无线压力数据采集装置、无线地面数据收发装置和中心服务器，其中，无线压力数据采集装置，根据制动缸内压力变化量自动采集数据并存储，压力无变化自动进入低功耗休眠状态，接收地面激活指令，发送车辆信息和压力数据信息；无线地面数据收发装置，发送激活指令，上传时钟时标，接收压力数据信息和车辆信息，并发送；中心服务器，接收并处理数据收发装置发送的压力数据信息。本发明实现了对列车车辆制动机的实时动态监测，直观地判断全列车的车辆制动机装置的动态工作状态。它不仅可以有的放矢地进行车辆制动机的检修工作，而且达到了由人控向机控的根本转变。

Description

铁路列车车辆空气制动机性能监测系统及方法

技术领域

本发明涉及设备性能监测技术领域，具体地说是一种铁路列车车辆空气制动机性能监测系统及方法。

背景技术

随着我国铁路高速客运和重载货车的快速发展，对列车车辆制动系统的可靠性、安全性提出了更高的要求。历史上因制动失灵等酿成的重大事故，给国家的经济建设和人民的生命财产安全造成了巨大损失。随着科学技术的飞跃发展，高新技术和高科技设备正源源不断地取代旧的技术和设备。如：车辆部门引进和推广使用的地对车安全防范预警系统“5T”设备(铁路车辆轴温智能探测系统(THDS)、货车运行状态地面安全监测系统(TPDS)、货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统(TADS)、货车运行故障动态图像检测系统(TFDS)、车辆轮对故障动态检测系统(TWDS))。在安全运输生产中发挥出了极大的作用。它们对车辆的走行部、车体部通过温度、声学频谱、重力加速度、视频图象等手段，动态采集数据信息，实时分析处理，及时发现故障进行处理。它们的运用，极大地提升了车辆运用的管理水平，使作业技术手段由静态管理变为动态管理，由一个点的控制实现了数条线的联控，不仅解放了劳动生产力，而且实现了由人控向机控的转变。

目前，在我国铁路车辆运用作业中对列车队中的车列车辆制动机装置的检测主要是静态监测；即在停车站采用了两种全部试验方式：1、采用机车风压试风，尾部由无线风压监测仪监测。2、地面试风装置试风，尾部由无线风压监测仪监测。根据试风压力曲线的参数，列车车辆制动机试验监测装置系统自动判定车列试风是否符合规定标准。通过全部试验过程，定量分析车列主风管制动状态的技术性能(漏风、前端和后端的压力变化量值)。但是对每一辆车的制动机装置的检查手段主要还是靠人工进行。由车辆检车员对每一辆车的制动机装置通过听、敲、看、摸等手段进行检查，对检查发现的制动机故障能处理的及时进行处理，无法处理的车辆按规定进行关闭截断塞门(简称关门车)或甩车处理。按照《铁路技术管理规程》第202条规定：编入列车的关门车数不超过现车总辆数的6％。由于条件的限制或是技术手段等其它方面的原因，目前，正在运行的列车中有一定数量超过此规定的列车在运行，给铁路运输安全生产埋下了极大事故隐患。

随着检测技术的不断发展，列车车辆制动机采用实时动态检测，将成为检测列车制动系统是否正常运行的一种行之有效的技术保证措施。它通过在列车运行过程中，不断实时采集车辆空气制动机中制动缸的压力变化数值，通过对数据分析对比处理，从而掌握制动机的动作性能，工作状态。为车辆运用故障检查维修提供数据依据。此外，列车在运行过程中产生的一些事故具有不可复现性，给事故分析定性带来一定的困难。基于此，利用车辆空气制动机动态采集的存储数据，给事故分析定性提供一定的帮助。

目前在我国铁路上运行的货物列车车辆制动装置的实时动态监测基本上是空白。对列车车辆制动机采用实时动态检测，有效地控制技术不良关门车的数量，降低运行中不符合规定的列车数量，不断提升车辆制动机装置的检测水平，成为当前保障行车安全的首要难题。但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

有鉴于上述现有的铁路列车车辆空气制动机性能检测系统存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的铁路列车车辆空气制动机性能检测系统，能够改进现有的铁路列车车辆空气车辆制动机性能检测系统，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，本发明系统实现了对列车车辆制动机的实时动态监测，直观地判断全列车的车辆制动机装置的动态工作状态。它不仅可以有的放矢地进行车辆制动机的检修工作，而且达到了由人控向机控的根本转变。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，包括无线压力数据采集装置、无线地面数据收发装置和中心服务器，其中

无线压力数据采集装置，根据制动缸内压力变化量采集压力值，生成压力数据信息并存储，所述压力数据信息包括压力值数据和采集该压力值的时间数据，当接收到激活指令时，发送车辆信息和压力数据信息；

无线地面数据收发装置，用于发送激活指令和校时信息至无线压力数据采集装置，接收无线压力数据采集装置发送的压力数据信息和车辆信息，并发送至中心服务器；

中心服务器，用于接收并处理无线地面数据收发装置发送的压力数据信息和车辆信息。

进一步，所述无线压力数据采集装置包括数字压力传感模块、数据采集控制板、锂离子电池和有源电子标签，其中

数字压力传感模块，监测制动缸内的压力变化，采集压力值；

压力数据采集控制板，以间歇方式控制数字压力传感模块采集压力值，生成压力数据信息并传输至有源电子标签存储；

有源电子标签，以间歇方式接收激活指令，发送压力数据信息和车辆信息，并接收无线地面数据收发装置上传的校时数据对压力数据采集控制板进行校时；

锂离子电池，向数字压力传感模块、压力数据采集控制板和有源电子标签提供电能。

进一步，所述无线压力数据采集装置还包括太阳能电池板，太阳能电池板向锂离子电池补充电能。

进一步，所述无线地面数据收发装置包括电子标签读写器、主机、调制解调器、收发天线、防雷器和磁传感器，其中

磁传感器，感应通过的列车，产生电信号，并将电信号传至主机；

主机，接收磁传感器传递来的电信号并进行处理，控制电子标签读写器进入工作状态，并存储电子标签读写器接收的车辆信息和压力数据信息；

电子标签读写器，通过收发天线发射激活指令和校时数据，接收压力数据信息和车辆信息，并传送至主机；

调制解调器，将主机存储的压力数据信息、车辆信息和车辆通过的时间信息上传中心服务器；

防雷器，与主机相连，用于电源防雷和设备防雷。

进一步，所述无线压力数据采集装置具有外壳，外壳上具有连接端，连接端与外壳内部通气道连通。

进一步，如所述的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，还包括气道连接件，所述气道连接件与无线压力数据采集装置相连，所述气道连接件具有轴向的通孔，气道连接件的前部为连接头，后部为光轴部，连接头与光轴部之间具有凸缘，轴向的通孔的后端连接有丝堵，光轴部位具有环形槽，环形槽内具有与通孔连通的通气孔，光轴部的后部通过螺纹连接有紧固螺母。

本发明的另一目的为提供了一种铁路列车车辆空气制动机性能监测方法，本发明的方法实现了对列车车辆制动机的实时动态监测，直观地判断全列车的车辆制动机装置的动态工作状态。它不仅可以有的放矢地进行车辆制动机的检修工作，而且达到了由人控向机控的根本转变。

实现该发明目的的技术方案如下：

铁路列车车辆空气制动机性能监测方法，包括如下步骤：

a.根据制动缸内压力变化量采集压力值，生成压力数据信息并存储，所述压力数据信息包括压力值数据和采集该压力值的时间数据，并且，当接收到激活指令时，发送车辆信息和压力数据信息；

b.设置无线地面数据收发装置，用于感应列车通过的列车，发送激活指令，接收压力数据信息和车辆信息，并转发；

c.设置中心服务器，用于接收并处理无线地面数据收发装置发送的压力数据信息和车辆信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明实现了对列车车辆制动机的实时动态监测，直观地判断全列车的车辆制动机装置的动态工作状态。它不仅可以有的放矢地进行车辆制动机的检修工作，而且达到了由人控向机控的根本转变。

附图说明

图1为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的结构框图；

图2为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的无线压力数据采集装置的结构框图；

图3为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的无线地面数据收发装置的结构框图；

图4为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的无线压力数据采集装置的结构示意图；

图5为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的气道连接件的结构示意图；

图6为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的无线地面数据收发装置的结构示意图；

图7为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的中心服务器的结构示意图；

图8为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的手持式数据收发器的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1至图7所示，图1为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的结构框图。铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，包括无线压力数据采集装置100、无线地面数据收发装置200和中心服务器300，其中，无线压力数据采集装置300，根据制动缸内压力变化量自动采集压力值，生成压力数据信息并存储，所述压力数据信息包括压力值数据和采集该压力值的时间数据，压力无变化时，无线压力数据采集装置自动进入低功耗休眠状态，接收到激活指令后，发送车辆信息和压力数据信息。无线地面数据收发装置200，发送激活指令和校时信息至无线压力数据采集装置100，并接收无线压力数据采集装置100发送的压力数据信息和车辆信息，并发送。中心服务器300，接收并处理无线地面数据收发装置发送的压力数据信息和车辆信息。

如图2、图4和图6所示，图2为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的无线压力数据采集装置的结构框图。所述无线压力数据采集装置包括数字压力传感模块7、压力数据采集控制板21、锂离子电池9、太阳能电池板8和有源电子标签10，所述数字压力传感模块7与压力数据采集控制板21连接，压力数据采集控制板21与有源电子标签10连接，数字压力传感模块7、压力数据采集控制板21和有源电子标签10均与锂离子电池9连接，太阳能电池板8与锂离子电池9连接。压力数据采集控制板21根据制动缸内压力变化，以间歇方式控制数字压力传感模块7监测制动缸内的压力变化，并采集压力值，当压力变化量值达到设定标准，数据采集控制板21向有源电子标签10发出指令，进行压力数据信息传输存储，压力数据信息包括压力值数据和采集该压力值的时间数据。有源电子标签10以间歇方式接收激活指令，收到激活指令，发送存储的数据信息，包括压力数据信息和有源电子标签内存储的车辆信息，车辆信息包括有源电子标签10所在车辆的车号和在车列中的位置等信息。同时，有源电子标签接10收无线地面数据收发装置200上传的校时数据(时钟时标信息)，并对压力数据采集控制板21进行校时。锂离子电池9向数字压力传感模块7、压力数据采集控制板21和有源电子标签10提供电能，太阳能电池板8不间断向锂离子电池9补充电能。

图4为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的无线压力数据采集装置的结构示意图。所述无线压力数据采集装置100具有外壳6，外壳6上具有连接端22，所述连接端22为连接套，连接套与外壳6内部通过气道11连通，数字压力传感模块7、压力数据采集控制板21、锂离子电池9和有源电子标签10设于外壳内，数字压力传感模块7设于外壳6内部靠近气道11一端，所述太阳能电池板8设于外壳6的外表面，所述太阳能电池板8与锂离子电池9相连，为锂离子电池9充电。所述连接套与气道11垂直设置。为了便于本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的无限压力数据采集装置100的安装和使用，本发明将无线压力数据采集装置100安装于制动缸的排气口上。为了不影响排气口的原有的功能和使用，本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统还包括气道连接件。无线压力数据采集装置通过气道连接件安装于制动缸的排气口上。图5为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的气道连接件的结构示意图。所述气道连接件呈柱形，气道连接件具有轴向的通孔，气道连接件包括前部的连接头1和后部的光轴部23，光轴部23的后端设有紧固螺母4，连接头1与光轴部23之间具有凸缘24。无线数据采集装置的外壳上的连接套套接于气道连接件的光轴部23，并通过紧固螺母4固定。光轴部23具有环形槽25，环形槽25内具有通气孔2，通气孔2与气道连接件的轴向的通孔连通。环形槽25与无线压力数据采集装置100的外壳6上的气道11相对应，形成气路通道。连接套与光轴部23之间通过O形密封环3密封，O形密封环3设于环形槽25的两侧。气道连接件的后部设有丝堵5。丝堵5与气道连接件的轴向的通孔螺纹连接。使用时将气道连接件的连接头通过螺纹与制动缸的排气口连接，使用原来的丝堵旋入气道连接器的后部即可(不影响原有排风口的功能使用)。无线压力数据采集装置安装于丝堵5与排风口中间，通过压力传感器7自动采集制动缸内的风压值，即时记录并存储。通过检测制动缸的压力变化值，可以直观的判定整个车辆制动机装置的工作状态。

如图3所示，图3为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的无线地面数据收发装置的结构框图。所述无线地面数据收发装置包括电子标签读写器13、主机14、调制解调器16、收发天线17、防雷器15和磁传感器18，其中，电子标签读写器13、调制解调器16、磁传感器18和防雷器15与主机14相连接，收发天线17与电子标签读写器13连接。所述防雷器15包括电源防雷器和设备防雷器。如图6所示，图6为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的无线地面数据收发装置的结构示意图。电子标签读写器13、主机14、调制解调器16和防雷器15设置于机箱12内。磁传感器18设置于来车方向的轨道上，一般距离机箱50米左右。收发天线17设置于机箱外的轨道路基上。

当列车通过铁路线路上设置的地面数据收发装置前方时，列车车轮压上安装在轨道上的磁传感器18，使磁传感器18产生电信号，通过信号电缆传至主机14，主机14接收磁传感器18传递来列车接近的信号并进行处理，控制电子标签读写器13进入工作状态。当列车通过无线地面数据收发装置200时，电子标签读写器13通过收发天线17发射激活指令，安装在每辆车上的有源电子标签10，接收到收发天线17发射的微波信号，并被激活，有源电子标签10接收无线地面数据收发装置的主机14上传的校时数据，有源电子标签10进行校时，同时，有源电子标签10发射存储的数据(压力数据信息和有源电子标签内存储的车辆信息)。电子标签读写器13接收有源电子标签10发送的数据并传送至主机14。列车通过后，主机14控制电子标签读写器13停止工作，并通过调制解调器16将压力数据信息、车辆信息和车辆通过的时间信息上传中心服务器300。其中车辆通过的时间采用磁传感器18感应到列车的时刻。

如图7所示，图7为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的中心服务器的结构示意图。中心服务器300为具有数据存储和数据处理功能的设备，一般为电子计算机19，且中心服务器可以具有输入设备(如鼠标、键盘等)、输出设备20(如打印机)和显示设备(显示屏，当为触摸式显示屏时，其还具有输入的功能)等。中心服务器接收到无线地面数据收发装置传送的数据信息后，根据数据类型生成通过车报文(地点、时间、车号、制动数据链、故障车位置)。

进一步，如图8所示，图8为本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统的手持式数据收发器的结构框图。本发明的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统还包括手持式数据收发器。手持式数据收发器包括电子标签读写器13、收发天线17、主机14和无线数据传输模块30，无线数据传输模块和电子标签读写器分别与主机相连，电子标签读写器与收发天线相连。对应的，中心服务器300应具有无线数据接收模块，以便从手持式数据收发器无线接收信息。在列车队中，对车列进行“全部试验”时，列车车辆制动机检测装置参与全过程试验，试验完毕后，由人工采用手持式数据收发器，将每一辆车的数据信息采集下来，实时通过无线模块将数据信息上传至中心服务器。

铁路列车车辆空气制动机性能监测方法，包括如下步骤：

a.根据制动缸内压力变化量采集压力值，生成压力数据信息并存储，所述压力数据信息包括压力值数据和采集该压力值的时间数据，并且，当接收到激活指令时，发送车辆信息和压力数据信息；

b.设置无线地面数据收发装置，用于感应列车通过的列车，发送激活指令，接收压力数据信息和车辆信息，并转发；

c.设置中心服务器，用于接收并处理无线地面数据收发装置发送的压力数据信息和车辆信息。

本发明方法的具体实施、步骤及采用的设备参考上述铁路列车车辆空气制动机性能监测系统部分，在此不再赘述。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，其特征在于，包括无线压力数据采集装置、无线地面数据收发装置和中心服务器，其中

无线压力数据采集装置，根据制动缸内压力变化量采集压力值，生成压力数据信息并存储，所述压力数据信息包括压力值数据和采集该压力值的时间数据，当接收到激活指令时，发送车辆信息和压力数据信息；

无线地面数据收发装置，用于发送激活指令和校时信息至无线压力数据采集装置，接收无线压力数据采集装置发送的压力数据信息和车辆信息，并发送至中心服务器；

中心服务器，用于接收并处理无线地面数据收发装置发送的压力数据信息和车辆信息。

2.根据权利要求1所述的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，其特征在于，所述无线压力数据采集装置包括数字压力传感模块、数据采集控制板、锂离子电池和有源电子标签，其中

数字压力传感模块，监测制动缸内的压力变化，采集压力值；

压力数据采集控制板，以间歇方式控制数字压力传感模块采集压力值，生成压力数据信息并传输至有源电子标签存储；

有源电子标签，以间歇方式接收激活指令，发送压力数据信息和车辆信息，并接收无线地面数据收发装置上传的校时数据对压力数据采集控制板进行校时；

锂离子电池，向数字压力传感模块、压力数据采集控制板和有源电子标签提供电能。

3.根据权利要求2所述的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，其特征在于，所述无线压力数据采集装置还包括太阳能电池板，太阳能电池板向锂离子电池补充电能。

4.根据权利要求1所述的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，其特征在于，所述无线地面数据收发装置包括电子标签读写器、主机、调制解调器、收发天线、防雷器和磁传感器，其中

磁传感器，感应通过的列车，产生电信号，并将电信号传至主机；

主机，接收磁传感器传递来的电信号并进行处理，控制电子标签读写器进入工作状态，并存储电子标签读写器接收的车辆信息和压力数据信息；

电子标签读写器，通过收发天线发射激活指令和校时数据，接收压力数据信息和车辆信息，并传送至主机；

调制解调器，将主机存储的压力数据信息、车辆信息和车辆通过的时间信息上传中心服务器；

防雷器，与主机相连，用于电源防雷和设备防雷。

5.根据权利要求1所述的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，其特征在于，所述无线压力数据采集装置具有外壳，外壳上具有连接端，连接端与外壳内部通气道连通。

6.根据权利要求1所述的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，其特征在于，还包括气道连接件，所述气道连接件与无线压力数据采集装置相连，所述气道连接件具有轴向的通孔，气道连接件的前部为连接头，后部为光轴部，连接头与光轴部之间具有凸缘，轴向的通孔的后端连接有丝堵，光轴部位具有环形槽，环形槽内具有与通孔连通的通气孔，光轴部的后部通过螺纹连接有紧固螺母。

7.根据权利要求1所述的铁路列车车辆空气制动机性能监测系统，其特征在于，还包括手持式数据收发器，手持式数据收发器包括电子标签读写器13、收发天线17、主机14和无线数据传输模块30，无线数据传输模块和电子标签读写器分别与主机相连，电子标签读写器与收发天线相连。

8.铁路列车车辆空气制动机性能监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.根据制动缸内压力变化量采集压力值，生成压力数据信息并存储，所述压力数据信息包括压力值数据和采集该压力值的时间数据，并且，当接收到激活指令时，发送车辆信息和压力数据信息；

b.设置无线地面数据收发装置，用于感应列车通过的列车，发送激活指令，接收压力数据信息和车辆信息，并转发；

c.设置中心服务器，用于接收并处理无线地面数据收发装置发送的压力数据信息和车辆信息。

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