CN102152781B - 一种列车车辆制动性能检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种列车车辆制动性能检测装置，包括安装在列车车辆上、用于取得所述列车车辆的制动性能参数并在设定时刻将所述参数发送出去的参数取得及发送模块以及安装在地面铁轨旁的、用于在所述列车车辆经过时使所述参数取得及发送模块发送其取得的数据并接收、存储和分析所述制动性能参数的数据分析模块。本发明还涉及一种实现列车车辆制动性能检测的方法。实施本发明的列车车辆制动性能检测装置及方法，具有以下有益效果：由于在列车车辆上定时取得其制动性能参数，并在车辆经过设置在路边的数据分析模块将采集到的数据发送到数据分析模块，存储并分析数据，得到当前车辆制动性能的状态。所以，其可以在列车运行时检测、判断准确、误差小。

Description

一种列车车辆制动性能检测装置及方法

技术领域

本发明涉及列车车辆状态的检测，更具体地说，涉及一种列车车辆制动性能检测装置及方法。

背景技术

    目前我国铁路车辆运用工作中对编组列车的车辆制动机装置的检测主要有两种试验方式：机车风压试风、地面试风装置试风。这两种试验方式都属于静态检测方式，定性分析了整列车的制动系统的技术性能。对每一辆车的制动装置的检查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及时处理的进行处理，无法及时处理的按规定进行关闭截断塞门或甩车处理；这种检测方式的有效性取决于列检人员的技术水平、责任心和工作状态，检测的质量很难长期保持高水平。而且上述检测都属于静态定点、定时检测，只能反映特定时刻的制动系统大致性能情况，不够准确和全面，对于列车运行过程中每辆车制动系统性能的变化更无法做到实时掌握。列车在运行过程中产生的一些事故具有不可复现性，目前的制动系统检测的方法由于只能在特定的环境下静态检测或完全依赖于人工判断，因此不可以在列车运行时检测、可能出现判断不准确、误差较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不可以在列车运行时检测、判断不准确、误差较大的缺陷，提供一种可以在列车运行时检测、判断准确、误差小的一种列车车辆制动性能检测装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种列车车辆制动性能检测装置，包括安装在列车车辆上、用于取得所述列车车辆的制动性能参数并在设定时刻将所述参数发送出去的参数取得及发送模块以及安装在地面铁轨旁的、用于在所述列车车辆经过时使所述参数取得及发送模块发送其取得的数据并接收、存储和分析所述制动性能参数的数据分析模块。 

在本发明所述的列车车辆制动性能检测装置中，所述参数取得及发送模块进一步包括安装在所述列车车辆制动缸上、用于取得所述制动缸内压力值及制动缸鞲鞴行程值的参数取得单元和与所述参数取得单元连接、用于存储并发送所述参数取得单元取得的参数值的参数发送单元。

在本发明所述的列车车辆制动性能检测装置中，所述参数取得单元进一步包括安装在所述制动缸出风口、用于取得所述制动缸内气体压力值的压力采集子单元和安装在所述制动缸内、用于取得所述制动缸鞲鞴行程值的行程测量子单元；所述压力采集子单元和所述行程测量子单元分别将采集到的数据输送到所述参数发送单元。 

在本发明所述的列车车辆制动性能检测装置中，所述参数发送单元为RFID标签，所述数据分析模块包括RFID读写器。

在本发明所述的列车车辆制动性能检测装置中，所述参数发送单元包括用于控制所述参数采集单元在设定时间采集所述制动性能参数并将采集到的参数按照时间标记、气体压力值和鞲鞴行程值依次排列后得到一个制动状态数据并存储所述制动状态数据的微控制器子单元、用于容纳所述制动状态数据的存储子单元以及用于将所述存储子单元中存储的制动状态数据发送出去的RF收发子单元；所述存储子单元与所述RF收发子单元分别与所述微控制器子单元通过SPI总线连接；所述压力采集子单元和所述行程测量子单元分别将采集到的数据通过串行通讯接口输送到所述微控制器子单元。

在本发明所述的列车车辆制动性能检测装置中，所述数据分析模块包括用于在所述列车车辆经过时向其上的参数取得及发送模块发送指令并接收所述参数取得及发送模块传输的数据的读写器及与所述读写器连接的、用于分析处理所述读写器传输来的数据的数据处理装置。 

在本发明所述的列车车辆制动性能检测装置中，所述读写器进一步包括安装在铁轨枕木上的天线、与所述天线连接的主控子单元以及检测所述铁轨上过车信号并将其发送到所述主控单元的磁钢子单元。

本发明还涉及一种实行列车车辆制动性能检测的方法，在本发明所述的实现列车车辆制动性能检测的方法中，包括如下步骤：

     A）定时采集所述列车车辆的制动性能参数，所述制动性能参数为制动缸中气体压力值和鞲鞴行程值；

     B）将所述采集到的气体压力值和鞲鞴行程值形成车辆制动数据并在本次采集到的气体压力值或/和鞲鞴行程值与上次采集不同时存储本次采集数据；

     C）收到发送命令？如是执行步骤D），否则返回步骤A）；

     D）发送所述存储的车辆制动数据；

     E）接收所述车辆制动数据并存储；

     F）将所述车辆制动数据转换为制动性能参数，比较所述接收到的制动性能参数，判断所述列车车辆的制动性能。

在本发明所述的实现列车车辆制动性能检测的方法中，所述步骤F）中进一步包括：

    F1）比较全列车中每节车辆的气体压力值的变化时间，如果有列车车辆气体压力值的变化时间与其他车辆气体压力值的变化时间比较超出设定范围值时，判为所述车辆制动性能异常；

    F2）将单个列车车辆的气体压力值与鞲鞴行程值的对应值与预存的正常的对应值比较，如超过事先设定的门限，判为所述车辆制动性能异常。 

在本发明所述的实现列车车辆制动性能检测的方法中，所述步骤B）中进一步包括：将采集的时间、气体压力值和鞲鞴行程值依次排列而得到一个制动数据。

实施本发明的列车车辆制动性能检测装置及方法，具有以下有益效果：由于在列车车辆上定时取得其制动性能参数，并在车辆经过设置在路边的数据分析模块将采集到的数据发送到数据分析模块，存储并分析数据，得到当前车辆制动性能的状态。所以，其可以在列车运行时检测、判断准确、误差小。

附图说明

图1是本发明一种列车车辆制动性能检测装置及方法实施例中制动性能检测装置结构示意图；

图2是所述实施例中参数取得及发送模块的结构示意图；

图3是所述实施例中数据分析模块的结构示意图；

图4是所述实施例中实现列车车辆制动性能检测的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明一种列车车辆制动性能检测装置及方法实施例中制动性能检测装置包括：参数取得及发送模块1和数据分析模块2，其中，参数取得及发送模块1安装在列车车辆上，用于取得其所在的列车车辆的制动性能参数并在设定时刻将所述参数发送出去；在本实施例中，上述制动性能参数为采集时间标记、该列车车辆制动缸中气体压力值和该列车车辆制动缸中鞲鞴的行程值；而设定时刻是指当该车辆经过上述数据分析模块2，并接收到该数据分析模块2发送来的要求发送数据的指令的时候；上述数据分析模块2是安装在铁轨边，其感应元件（天线）设置在铁轨枕木上；在本实施例中上述参数取得及发送模块1包括了一个RFID标签，而数据分析模块2包括一个RFID的读写器，该读写器安装在铁轨旁，其天线设置在铁轨枕木上，数据分析模块2的其他部分可以通过线缆连接而设置在距铁轨较远的地方。当列车车辆通过上述读写器时，设置在该列车车辆上的参数取得及发送模块1将采集的数据通过RFID的无线数据通道发送到数据分析模块2中，当一个车组包括多个车辆时，多个车辆上的多个参数取得及发送模块1依次将其采集的数据发送给该数据分析模块2。

在本实施例中，上述参数取得及发送模块1进一步包括参数取得单元11和参数发送单元12，其中，参数取得单元11安装在列车车辆制动缸上，用于取得制动缸内气体压力值及制动缸鞲鞴行程值；参数发送单元12与参数取得单元11连接，用于存储并发送由上述参数取得单元11取得的参数值而得到的车辆制动数据；参数发送单元12为一个RFID标签，其将参数取得单元11传送来的制动缸内气体压力值及制动缸鞲鞴行程值再加上采集时间标签按照一定的顺序排列，得到车辆制动数据并存储；在本实施例中，其排列顺序是采集时间标签、制动缸内气体压力值及制动缸鞲鞴行程值依次排列；在其他实施例中，当然也可以规定不按照上述顺序排列。当接收到唤醒信号时，该RFID标签将上述数据通过无线通道发送出去。数据分析模块2进一步包括读写器21和数据处理装置22；其中，读写器21用于在列车车辆经过时向安装在列车车辆上的参数取得及发送模块1发送指令并接收参数取得及发送模块1传输的数据；数据处理装置22与上述读写器21连接，用于分析处理读写器21传输来的数据。

在本实施例中，上述参数取得单元11进一步包括压力采集子单元和行程测量子单元（图中未示出），压力采集子单元安装在车辆制动缸出风口，用于取得制动缸内气体压力值；行程测量子单元安装在车辆制动缸内，用于取得制动缸鞲鞴的行程值；在本实施例中，压力采集子单元和所述行程测量子单元分别将其采集到的数据输送到参数发送单元12；在其他实施例中，也可以通过时分等技术手段使用同一个总线将两个不同的数据传送回上述参数发送单元12。

如图2所示，参数发送单元12包括微控制器子单元203、存储子单元204、RF收发子单元205、天线206、检波子单元207、电池201以及电源处理单元202；其中，电池201和电源处理单元202用于对参数发送单元12进行供电并实现对各子单元所需电源的转换；在本实施例中，电池201选择为锂亚电池；电源处理单元202则采用LDO实现对各部分的电压输出；微控制器子单元203用于控制参数采集单元11在设定时间采集制动性能参数并将采集到的参数按照时间标记、气体压力值和鞲鞴行程值依次排列后得到一个制动状态数据、存储制动状态数据；存储子单元204用于容纳上述制动状态数据；RF收发子单元205与天线206连接，用于将存储子单元204中存储的制动状态数据发送出去；在本实施例中，存储子单元204与RF收发子单元205分别与微控制器子单元203通过SPI总线连接；而上述压力采集子单元和行程测量子单元分别将采集到的数据通过UART（串行通讯接口的一种）输送到微控制器子单元203；在其他实施例中，也可以使用其他的串口实现上述连接；在本实施例中，RF收发子单元205在接收状态时实现对从天线206端口接收到的射频信号进行滤波、平衡不平衡转换后对信号进行解调解码处理，在发送状态实现将微控制子单元203的数据信息进行编码调制到载波信号，通过天线206发射出去；RF接收子单元205的接收、发送状态的切换由微控制子单元203来控制实现；微控制子单元203与RF收发子单元205间的数据通信采用SPI串行总线来实现。存储子单元204用来实现对制动数据的存储，其读写操作由微控制子单元203来实现。从硬件构成来看，具体来讲，RF收发子单元203采用射频收发芯片CC1100及其外围电路来实现，其射频前端设计滤波器用于实现对接收信号的滤波，天线206输入端设计定向耦合器RCP890Q05，将接收的信号输出至检波子单元207；检波子单元207由检波二极管HSMS-2822、运算放大器LPV511MG实现，完成对输入射频信号强度的检测；存储子单元204采用铁电存储器FM25L04；微控制器子单元203采用MSP430F247IPMR单片机来实现，微控制子单元203与CC1100间的数据通信采用SPI串行总线的方式，微控制器子单元203与存储器FM25L04间的数据通信采用SPI串行总线方式；微控制子单元203与参数采集单元11的通信接口为UART接口。当列车车辆进入处于地面读写器天线（数据分析模块2的一部分）的通信场范围内时，检波子单元207对RF收发子单元205输出的射频信号进行载波能量检测，当检测到载波能量大于设定的阀值时，以中断信号的方式通知微控制子单元203；微控制子单元203接收到检波子单元207的中断信号后，控制RF收发子单元205对空中信号进行接收处理，并根据规定的空中接口通信协议进行数据交互。

如图3所示，上述读写器21进一步包括电源处理单元301、主控子单元302、RF收发子单元303、天线304和磁钢子单元305。其中，天线304安装于铁轨的枕木上，其与阅读器21的其他部分以射频电缆的方式相连接；RF收发子单元303在接收状态时实现对从天线304端口接收到的射频信号进行滤波、平衡不平衡转换后对信号进行解调解码处理，在发送状态实现将主控子单元302的数据信息进行编码调制到载波信号，通过天线304发射出去；RF接收子单元的接收、发送状态的切换由主控子单元302来控制实现；主控子单元302与RF收发子单元303间的数据通信采用SPI串行总线来实现；磁钢子单元305用于实现对输入磁钢信号的处理，并对主控子单元302输出磁钢中断信号，提示是否有列车通过；主控子单元302实现对RF收发子单元303的控制、设备的对外接口、空中接口协议处理；电源处理部分301用于提供给上述各部分的供电。在本实施例中，从硬件构造来讲，读写器21中的RF收发子单元303采用射频收发芯片CC1100及其外围电路来实现，其射频前端设低通滤波器用于实现对接收信号的滤波，射频前端设计功率放大器SKY77325用于对发射信号的放大；主控子单元302包含有MCU、实时时钟、存储器、对外通信接口；其中，MCU选用C8051F020单片机，实时时钟采用DS1307,存储器选用铁电存储器FM24V10-GTR；主控子单元302对外的通信接口采用RS485接口和网口；电源处理单元301选用电源模块实现对输入220V交流电压的转换，供给上述各部分电源；在本实施例中，上述数据处理装置22为装有定制的软件系统的服务器，其完成数据的存储、分析及列车车辆制动性能的判断；其中，上述分析及判断是由软件系统完成的，当判断车辆制动性能出现异常时，还可以输出告警信号，提醒工作人员的注意。

在本实施例中，还涉及一种实行列车车辆制动性能检测的方法，如图4所示，该方法包括如下步骤：

步骤S11定时取得列车车辆制动性能参数：定时采集车辆制动性能参数，这些参数包括制动缸内气体压力值及制动缸鞲鞴的行程值，在本实施例中，这些参数是通过安装在车辆上的参数取得模块分别取得的。值得一提的是，上述采集参数可以在任何时候，例如，在列车运行时，这是本实施例中方法与现有检测方法的一个较为显著的区别。

步骤S12将取得的制动性能参数按照设定格式得到车辆制动数据，存储该数据：在本步骤中，当取得上述制动缸内气体压力值及制动缸鞲鞴的行程值后，再加上表示本次采集时间的时间标签，将其按照设定的格式排列之后，得到一个数据，该数据就是车辆的制动数据，将该数据存储。值得一提的是，在上述车辆制动数据的采集过程中，并不是每次采集的数据均需要存储的；实际上，在上述数据采集的过程中，每次采集数据之后均与之前采集的数据比较，只有在上述制动缸内气体压力值及制动缸鞲鞴的行程值之间的一个或全部与上次数据采集得到的值不同，且其差值超出一定的范围，才会将本次采集的数据形成数据包，并存储为车辆制动数据；否则，将丢弃本次采集的数据。这样做的好处在于可以较大程度地压缩数据量，但是又保证关键数据的取得，不会出现出现数据丢失导致的状态误判。在本实施例中，上述车辆制动数据的形成方式是将本次采集的时间标签、制动缸内气体压力值及制动缸鞲鞴的行程值依次排列，从而得到一个车辆制动数据。在其他实施例中，也可以采用别的排列方式来得到该车辆制动数据；

步骤S13需要发送数据？在本步骤中，判断是否收到发送指令，如是，执行步骤S14，否则，返回步骤S11。具体到本实施例，当车辆进入安装在铁轨枕木上的阅读器天线的作用范围时，接收到的载波能量大于设定的阀值，开始处理空中接口传来的指令时，判断为需要发送数据；

步骤S14发送车辆制动数据：在本步骤中，将上述存储的车辆制动数据通过空中接口（即无线通道）发送出来；

步骤S15接收车辆制动数据并存储：接收上述发送出来的数据并将这些数据存储；在本实施例中，接收上述数据的是数据分析模块；

步骤S16取出所述车辆制动数据中的车辆制动性能参数，比较所述车辆制动参数并判断车辆制动性能：在本步骤中，取出上述接收到并存储起来的车辆制动数据，从该数据中得到其包含的车辆制动性能参数，对这些参数进行比较，并判断车辆制动性能是否正常；在本实施例中，上述比较至少包括两个步骤，首先，比较全列车（一个车组）中每节车辆的气体压力值的变化时间，如果有列车车辆气体压力值的变化时间与其他车辆气体压力值的变化时间比较超出设定范围值时，判为所述车辆制动性能异常；例如，设定的时间范围为T0，而多数车辆的气体压力值在T1时刻变化，如果有一个车辆的压力值变化在T2，当T2-T1大于T0时，该车辆的制动性能被判断为异常；其次，将单个列车车辆的气体压力值与鞲鞴行程值的对应值与预存的正常的对应值比较，如超过事先设定的门限，判为所述车辆制动性能异常，例如，设定气体压力值与鞲鞴行程值的比值为1，其设定范围是0.2，当一个车辆的气体压力值与鞲鞴行程值的比值为0.7时，该车辆制动性能也会被判断为异常。当出现车辆制动性能异常时，输出告警信号提醒，同时，记录上述异常或正常的比较结果。

在本实施例中，上述数据取出及对比均由软件系统自动完成，软件系统根据上述参数中的时间和压力值还可以生成以时间为横轴、压力值为纵轴的压力曲线图，便于使用者比较及参考。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。   

Claims (7)

1.一种列车车辆制动性能检测装置，其特征在于，包括安装在列车车辆上、用于取得所述列车车辆的制动性能参数并在设定时刻将所述参数发送出去的参数取得及发送模块以及安装在地面铁轨旁的、用于在所述列车车辆经过时使所述参数取得及发送模块发送其取得的数据并接收、存储和分析所述制动性能参数的数据分析模块；

所述参数取得及发送模块进一步包括安装在所述列车车辆制动缸上、用于取得所述制动缸内压力值及制动缸鞲鞴行程值的参数取得单元和与所述参数取得单元连接、用于存储并发送所述参数取得单元取得的参数值的参数发送单元；

所述参数取得单元进一步包括安装在所述制动缸出风口、用于取得所述制动缸内气体压力值的压力采集子单元和安装在所述制动缸内、用于取得所述制动缸鞲鞴行程值的行程测量子单元；所述压力采集子单元和所述行程测量子单元分别将采集到的数据输送到所述参数发送单元；

所述参数取得单元将取得的制动性能参数按照采集时间标签、制动缸内气体压力值及制动缸鞲鞴行程值依次排列。

2.根据权利要求1所述的列车车辆制动性能检测装置，其特征在于，所述参数发送单元为RFID标签，所述数据分析模块包括RFID读写器。

3.根据权利要求2所述的列车车辆制动性能检测装置，其特征在于，所述参数发送单元包括用于控制所述参数取得单元在设定时间采集所述制动性能参数并将采集到的参数按照时间标记、气体压力值和鞲鞴行程值依次排列后得到一个制动状态数据并存储所述制动状态数据的微控制器子单元、用于容纳所述制动状态数据的存储子单元以及用于将所述存储子单元中存储的制动状态数据发送出去的RF收发子单元；所述存储子单元与所述RF收发子单元分别与所述微控制器子单元通过SPI总线连接；所述压力采集子单元和所述行程测量子单元分别将采集到的数据通过串行通讯接口输送到所述微控制器子单元。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的列车车辆制动性能检测装置，其特征在于，所述数据分析模块包括用于在所述列车车辆经过时向其上的参数取得及发送模块发送指令并接收所述参数取得及发送模块传输的数据的读写器及与所述读写器连接的、用于分析处理所述读写器传输来的数据的数据处理装置。

5.根据权利要求4所述的列车车辆制动性能检测装置，其特征在于，所述读写器进一步包括安装在铁轨枕木上的天线、与所述天线连接的主控子单元以及检测所述铁轨上过车信号并将其发送到所述主控子单元的磁钢子单元。

6.一种实现列车车辆制动性能检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

     A）定时采集所述列车车辆的制动性能参数，所述制动性能参数为制动缸中气体压力值和鞲鞴行程值；

     B）将所述采集到的气体压力值和鞲鞴行程值形成车辆制动数据并在本次采集到的气体压力值或/和鞲鞴行程值与上次采集不同时存储本次采集数据；

     C）收到发送命令？如是执行步骤D），否则返回步骤A）；

     D）发送所述存储的车辆制动数据；

     E）接收所述车辆制动数据并存储；

     F）将所述车辆制动数据转换为制动性能参数，比较所述接收到的制动性能参数，判断所述列车车辆的制动性能；

所述步骤F）中进一步包括：

    F1）比较全列车中每节车辆的气体压力值的变化时间，如果有列车车辆气体压力值的变化时间与其他车辆气体压力值的变化时间比较超出设定范围值时，判为所述车辆制动性能异常；

    F2）将单个列车车辆的气体压力值与鞲鞴行程值的对应值与预存的正常的对应值比较，如超过事先设定的门限，判为所述车辆制动性能异常。 

7.根据权利要求6所述的实现列车车辆制动性能检测的方法，其特征在于，所述步骤B）中进一步包括：将采集的时间、气体压力值和鞲鞴行程值依次排列而得到一个制动数据。

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