CN104192165B - 一种轨道车用智能电子止轮器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及一种轨道车用智能电子止轮器及其使用方法。该轨道车用智能电子止轮器，包括地面装置、传感器组件、主机三部分；所述地面装置包括制动地标和止轮器装置。该轨道车用智能电子止轮器及其使用方法可以实时检测各止轮器状况，防止溜车、止轮器被盗和压止轮器开车事故的发生，避免轨道车组由此引发的行车事故；此外，该轨道车用智能电子止轮器的控制信号源采用有源电子标签，该标签仅在使用时才插到止轮器上，且安装十分方便，与其他有源止轮器相比，止轮器本体中不带复杂电路与电源，避免了由于存放不善而引发的故障。

Description

一种轨道车用智能电子止轮器及其使用方法

技术领域

本发明属于铁路工程领域，特别涉及一种轨道车用智能电子止轮器及其使用方法。

背景技术

止轮器是安置在铁轨上，对火车气制动作用的一种常用工具。列车停车后放置止轮器防止溜车，但在列车开车之前止轮器必须全部撤掉，因为压止轮器开车是非常危险的，可能会造成列车脱轨或颠覆事故。

目前，国内对止轮器工作状态及列车停靠情况的检测主要采取人工定期巡查的方式进行。然而，人工定期巡检的方式在具体实施中存在误差大、检测周期长、异常处理不及时等诸多不足。近年来铁路交通运输向大规模、高速度和自动化方向迅速发展，实现止轮器工作状态的实时监控就显得极为重要和迫切。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种能够实现实时监控的轨道车用智能电子止轮器及其使用方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种轨道车用智能电子止轮器，其特征在于：包括地面装置、传感器组件、主机三部分，三者之间采用无线数据连接；所述地面装置包括制动地标和止轮器装置；所述主机安装在列车组驾驶室内，所述止轮器装置安装在列车组两端车轮外侧轨面，所述传感器组件安装在列车组两端止轮器装置的上方；所述制动地标安装在列车组前方封锁区域地面上；

所述止轮器装置包括止轮器本体、微型行程开关、标签插座，所述微型行程开关位于止轮器本体踏面，与标签插座通过控制线连接，所述标签插座中插有电子标签。

所述制动地标包括托架和三脚架，所述托架后方连接有支架，支架顶端装有太阳能电池板，所述托架上方设有警示灯，警示灯底部装有锂电池，警示灯前方设有RFID有源电子标签；所述太阳能电池板与锂电池相连，为锂电池充电；所述锂电池与警示灯相连，为警示灯供电。

所述传感器组件由中央处理器模块a，无线数据传输模块a，电子标签连接指示灯，主机联网、发送指示灯，RFID读卡器模块，外部存储器模块a，电源模块a组成，所述无线数据传输模块a，电子标签连接指示灯，主机联网、发送指示灯，RFID读卡器模块，外部存储器模块a，电源模块a均与中央处理器模块a连接；所述RFID读卡器模块连接有RFID读卡器天线，所述无线数据传输模块a连接有无线数据传输天线a。

所述传感器组件电源模块a输入电压为5V，输出电压为3.3V。

所述主机由中央处理器模块b，短信发送模块，LCD触摸屏模块，制动继电器驱动模块，告警驱动模块，电源模块b，无线数据传输模块b，外部存储器模块b，高精度时钟模块，模数转换模块组成；所述短信发送模块，LCD触摸屏模块，制动继电器驱动模块，告警驱动模块，电源模块b，无线数据传输模块b，外部存储器模块b，高精度时钟模块，模数转换模块均与中央处理器模块b相连接；所述制动继电器驱动模块连接有继电器；所述告警驱动模块连接有蜂鸣器，告警灯；所述模数转换模块连接有气压传感器；所述无线数据传输模块b连接有无线数据传输天线b，短信发送模块连接有GMS短信发送天线。

所述电源模块b输入电压为24V，输出电压为3.3V/5V；其中5V输出电压连接到气压传感器，模数转换模块和蜂鸣器，为其供电；3.3V输出电压则连接到主机其余模块，为其供电。

本发明轨道车用智能电子止轮器的使用方法，其特征是包括以下步骤：

A）列车停车后，将止轮器装置分别放置在列车组两端外侧车轮下，止轮器装置至有效位置后，该装置上微型行程开关压缩后闭合，将电子标签插入标签插座，电子标签开始发出编码数据；将制动地标放置在需封锁区间前方，RFID有源电子标签按3次/秒的频率发送编码信号；传感器组件分别用磁钢吸附在车组两端止轮器装置的上方，其RFID读卡器模块处于持续读卡状态；主机开机后首先通过无线数据传输模块与传感器组件的无线数据传输模块建立无线连接，然后每十秒钟对两个传感器组件发出读卡指令；电子标签连接指示灯和主机联网、发送指示灯点亮；

B）RFID读卡器模块读取电子标签发出的编码数据并传输到中央处理器模块a，经中央处理器模块a分析、处理后由无线数据传输模块a将数据发送至主机；主机的无线数据传输模块b接收到数据后送入中央处理器模块b，如各止轮器状态正常，LCD触摸屏模块上显示状态信息；

C）当止轮器发生移动、滑动时，微型行程开关自动断开，电子标签停止发送数据，传感器组件检测到后立即由无线数据传输模块a向主机发出止轮器失联告警；传感器组件读取和发送的数据都保存在外部存储器模块a中；主机接收数据后将在LCD触摸屏模块上显示告警信息；同时，告警驱动模块打开蜂鸣器、告警灯分别发出声、光告警，高精度时钟模块纪录止轮器出现异常的准确时间备查，短信发送模块向设定好的手机发送短信，中央处理器模块b发出指令使传感器组件处于止轮器和地标双重监测状态；列车溜动至制动地标作用范围内时，制动地标的警示灯点亮，传感器组件的RFID读卡器模块读取制动地标上RFID有源电子标签发出的编码信号并将其通过无线数据传输模块a传送至主机，无线数据传输模块b接收收据后将其传送至中央处理器模块b，中央处理器模块b发出整车制动指令，经制动继电器驱动模块打开继电器，施行列车排气制动；主机读取和发送的数据以及信息都保存在外部存储器模块b中。

所述步骤B）中，LCD触摸屏模块状态信息内容为“X号止轮器状态正常”；所述步骤C）中，LCD触摸屏模块告警信息内容为“X号止轮器状态异常”，短信内容为“XXX号车组X号止轮器于XXXX年XX月XX日XX时XX分出现异常”。

本发明轨道车用智能电子止轮器的使用方法，其特征是：列车组运行过程中，主机的气压传感器实时将测得的列车组风缸压力的模拟信号传输到模数转换模块，模数转换模块将模拟信号转换为数字信号并传输到中央处理器模块b；当列车组的风缸压力低于0.7MPa时，中央处理器模块b分析，处理后，LCD触摸屏模块将显示“风压不足”，同时，告警驱动模块打开蜂鸣器、告警灯分别发出声、光告警，提醒司乘人员及时补压。

本发明的有益效果是：该轨道车用智能电子止轮器及其使用方法，可以实时检测各止轮器状况，防止溜车、止轮器被盗和压止轮器开车事故的发生，避免轨道车组由此引发的行车事故；此外，该轨道车用智能电子止轮器及其使用方法的控制信号源采用有源电子标签，该标签仅在使用时才插到止轮器上，且安装十分方便，与其他有源止轮器相比，止轮器本体中不带复杂电路与电源，避免了由于存放不善而引发的故障。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为本发明止轮器装置结构示意图。

附图3为本发明制动地标结构示意图。

附图4为本发明传感器组件结构示意图。

附图5为本发明主机结构示意图。

具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。该轨道车用智能电子止轮器，包括地面装置、传感器组件、主机三部分，三者之间采用无线数据连接；所述地面装置包括制动地标和止轮器装置；所述主机安装在列车组驾驶室内，所述止轮器装置安装在列车组两端车轮外侧轨面，所述传感器组件安装在列车组两端止轮器装置的上方；所述制动地标安装在列车组前方封锁区域地面上。

所述止轮器装置包括止轮器本体1、微型行程开关2、标签插座3，所述微型行程开关2位于止轮器本体1踏面，与标签插座3通过控制线4连接，所述标签插座3中插有电子标签。

所述制动地标包括托架9和三脚架10，所述托架9后方连接有支架11，支架11顶端装有太阳能电池板5，所述托架9上方设有警示灯6，警示灯6底部装有锂电池8，警示灯6前方设有RFID有源电子标签7；所述太阳能电池板5与锂电池8相连，为锂电池8充电；所述锂电池8与警示灯6相连，为警示灯6供电。

所述传感器组件由中央处理器模块a12，无线数据传输模块a13，电子标签连接指示灯14，主机联网、发送指示灯15，RFID读卡器模块16，外部存储器模块a17，电源模块a18组成，所述无线数据传输模块a13，电子标签连接指示灯14，主机联网、发送指示灯15，RFID读卡器模块16，外部存储器模块a17，电源模块a18均与中央处理器模块a12连接；所述RFID读卡器模块16连接有RFID读卡器天线19，所述无线数据传输模块a13连接有无线数据传输天线a20。

所述传感器组件电源模块a18输入电压为5V，输出电压为3.3V。

所述主机由中央处理器模块b21，短信发送模块22，LCD触摸屏模块23，制动继电器驱动模块24，告警驱动模块25，电源模块b26，无线数据传输模块b27，外部存储器模块b28，高精度时钟模块29，模数转换模块30组成；所述短信发送模块22，LCD触摸屏模块23，制动继电器驱动模块24，告警驱动模块25，电源模块b26，无线数据传输模块b27，外部存储器模块b28，高精度时钟模块29，模数转换模块30均与中央处理器模块b21相连接；所述制动继电器驱动模块24连接有继电器34；所述告警驱动模块25连接有蜂鸣器35，告警灯36；所述模数转换模块30连接有气压传感器31；所述无线数据传输模块b27连接有无线数据传输天线b32，短信发送模块22连接有GMS短信发送天线33。

所述电源模块b26输入电压为24V，输出电压为3.3V/5V；其中5V输出电压连接到气压传感器31，模数转换模块30和蜂鸣器35，为其供电；3.3V输出电压则连接到主机其余模块，为其供电。

列车停车后，将止轮器装置分别放置在列车组两端外侧车轮下。止轮器装置至有效位置后，该装置上微型行程开关2压缩后闭合。将电子标签插入标签插座3，电子标签开始发出编码数据。将制动地标放置在需封锁区间前方，RFID有源电子标签7按3次/秒的频率发送编码信号。传感器组件分别用磁钢吸附在车组两端止轮器装置的上方，其RFID读卡器模块16于持续读卡状态。主机安装在车组的驾驶内。主机开机后首先通过无线数据传输模块b27与传感器组件的无线数据传输模块a13建立无线连接，然后每十秒钟对两个传感器组件发出读卡指令。传感器组件电子标签连接指示灯14和主机联网、发送指示灯15点亮，RFID读卡器模块16读取电子标签数据，读取的数据经中央处理器模块a12分析、处理后由无线数据传输模块a13将数据发送至主机。无线数据传输模块b27接收到数据后送入中央处理器模块b21。如各止轮器状态正常，LCD触摸屏模块23上显示“X号止轮器状态正常”。当止轮器发生移动、滑动时，止轮器装置上的微型行程开关2断开，电子标签停止发送数据，传感器组件检测到后立即由无线数据传输模块a13向主机发出止轮器失联告警。传感器组件读取和发送的数据都保存在外部存储器模块a17中。主机接收数据后将在LCD触摸屏模块23上显示“X号止轮器状态异常”，同时，告警驱动模块25打开蜂鸣器35、告警灯36分别发出声、光告警。高精度时钟模块29纪录止轮器出现异常的准确时间备查，并通过短信发送模块22向设定好的手机发送短信；中央处理器模块b21发出指令使传感器组件处于止轮器和地标双重监测状态。列车溜动至制动地标作用范围内时，制动地标的警示灯6点亮，传感器组件的RFID读卡器模块16读取制动地标上RFID有源电子标签7发出的编码信号并将其通过无线数据传输模块a13传送至主机，无线数据传输模块b27接收收据后将其传送至中央处理器模块b21，中央处理器模块b21发出整车制动指令，经制动继电器驱动模块24打开继电器34，施行列车排气制动。主机读取和发送的数据以及信息都保存在外部存储器模块b28中。

另外，主机的气压传感器31实时将测得的列车组风缸压力的模拟信号传输到模数转换模块30，模数转换模块30将模拟信号转换为数字信号并传输到中央处理器模块b21。一旦车组的风缸压力低于0.7MPa，LCD触摸屏模块23将显示“风压不足”，同时，主机告警驱动模块25打开蜂鸣器35、告警灯36分别发出声、光告警，提醒司乘人员及时补压。

车组启动前还可以根据LCD触摸屏模块23上显示取出各止轮器，防止压止轮器开车事故的发生。

Claims (9)

1.一种轨道车用智能电子止轮器，其特征在于：包括地面装置、传感器组件、主机三部分，三者之间采用无线数据连接；所述地面装置包括制动地标和止轮器装置；所述主机安装在列车组驾驶室内，所述止轮器装置安装在列车组两端车轮外侧轨面，所述传感器组件安装在列车组两端止轮器装置的上方；所述制动地标安装在列车组前方封锁区域地面上；所述止轮器装置包括止轮器本体（1）、微型行程开关（2）、标签插座（3），所述微型行程开关（2）位于止轮器本体（1）踏面，与标签插座（3）通过控制线（4）连接，所述标签插座（3）中插有电子标签。

2.根据权利要求1所述的轨道车用智能电子止轮器，其特征是：所述制动地标包括托架（9）和三脚架（10），所述托架（9）后方连接有支架（11），支架（11）顶端装有太阳能电池板（5），所述托架（9）上方设有警示灯（6），警示灯（6）底部装有锂电池（8），警示灯（6）前方设有RFID有源电子标签（7）；所述太阳能电池板（5）与锂电池（8）相连，为锂电池（8）充电；所述锂电池（8）与警示灯（6）相连，为警示灯（6）供电。

3. 根据权利要求1所述的轨道车用智能电子止轮器，其特征是：所述传感器组件由中央处理器模块a（12)，无线数据传输模块a（13），电子标签连接指示灯（14），主机联网、发送指示灯（15），RFID读卡器模块（16），外部存储器模块a（17），电源模块a（18）组成，所述无线数据传输模块a（13），电子标签连接指示灯（14），主机联网、发送指示灯（15），RFID读卡器模块（16），外部存储器模块a（17），电源模块a（18）均与中央处理器模块a（12)连接；所述RFID读卡器模块（16）连接有RFID读卡器天线（19），所述无线数据传输模块a（13）连接有无线数据传输天线a（20）。

4.根据权利要求3所述的轨道车用智能电子止轮器，其特征是：所述传感器组件电源模块a（18）输入电压为5V，输出电压为3.3V。

5.根据权利要求1所述的轨道车用智能电子止轮器，其特征是：所述主机由中央处理器模块b（21)，短信发送模块（22），LCD触摸屏模块（23），制动继电器驱动模块（24），告警驱动模块（25），电源模块b（26），无线数据传输模块b（27），外部存储器模块b（28），高精度时钟模块（29），模数转换模块（30）组成；所述短信发送模块（22），LCD触摸屏模块（23），制动继电器驱动模块（24），告警驱动模块（25），电源模块b（26），无线数据传输模块b（27），外部存储器模块b（28），高精度时钟模块（29），模数转换模块（30）均与中央处理器模块b（21)相连接；所述制动继电器驱动模块（24）连接有继电器（34）；所述告警驱动模块（25）连接有蜂鸣器（35），告警灯（36）；所述模数转换模块（30）连接有气压传感器（31）；所述无线数据传输模块b（27）连接有无线数据传输天线b（32），短信发送模块（22）连接有GMS短信发送天线（33）。

6.根据权利要求5所述的轨道车用智能电子止轮器，其特征是：所述电源模块b（26）输入电压为24V，输出电压为3.3V/5V；其中5V输出电压连接到气压传感器（31），模数转换模块（30）和蜂鸣器（35），为其供电；3.3V输出电压则连接到主机其余模块，为其供电。

7.根据权利要求2所述的轨道车用智能电子止轮器的使用方法，其特征是包括以下步骤：

A）列车停车后，将止轮器装置分别放置在列车组两端外侧车轮下，止轮器装置至有效位置后，该装置上微型行程开关（2）压缩后闭合；将电子标签插入标签插座（3），电子标签开始发出编码数据；将制动地标放置在需封锁区间前方，RFID有源电子标签（7）按3次/秒的频率发送编码信号；传感器组件分别用磁钢吸附在车组两端止轮器装置的上方，其RFID读卡器模块（16）处于持续读卡状态；主机开机后首先通过无线数据传输模块b（27）与传感器组件的无线数据传输模块a（13）建立无线连接，然后每十秒钟对两个传感器组件发出读卡指令；电子标签连接指示灯（14）和主机联网、发送指示灯（15）点亮；

B）RFID读卡器模块（16）读取电子标签发出的编码数据并传输到中央处理器模块a（12)，经中央处理器模块a（12)分析、处理后由无线数据传输模块a（13）将数据发送至主机；主机的无线数据传输模块b（27）接收到数据后送入中央处理器模块b（21)；各止轮器状态正常时，LCD触摸屏模块（23）上显示正常状态信息；

C）当止轮器发生移动、滑动时，微型行程开关（2）自动断开，电子标签停止发送数据，传感器组件检测到后立即由无线数据传输模块a（13）向主机发出止轮器失联告警；传感器组件读取和发送的数据都保存在外部存储器模块a（17）中；主机接收数据后将在LCD触摸屏模块（23）上显示告警信息；同时，告警驱动模块（25）打开蜂鸣器（35）、告警灯（36）分别发出声、光告警，高精度时钟模块（29）纪录止轮器出现异常的准确时间备查，短信发送模块（22）向设定好的手机发送短信，中央处理器模块b（21)发出指令使传感器组件处于止轮器和地标双重监测状态；列车溜动至制动地标作用范围内时，制动地标的警示灯（6）点亮，RFID读卡器模块（16）读取RFID有源电子标签（7）发出的编码信号并将其通过无线数据传输模块a（13）传送至主机；无线数据传输模块b（27）接收后将其传送至中央处理器模块b（21)，中央处理器模块b（21)发出整车制动指令，经制动继电器驱动模块（24）打开继电器（34），施行列车排气制动；主机读取和发送的数据以及信息都保存在外部存储器模块b（28）中。

8.根据权利要求7所述的轨道车用智能电子止轮器的使用方法，其特征是：所述步骤B）中，LCD触摸屏模块（23）状态信息内容为“X号止轮器状态正常”；所述步骤C）中，LCD触摸屏模块（23）告警信息内容为“X号止轮器状态异常”，短信内容为“XXX号车组X号止轮器于XXXX年XX月XX日XX时XX分出现异常”。

9.根据权利要求5所述的轨道车用智能电子止轮器的使用方法，其特征是：列车组运行过程中，主机的气压传感器（31）实时将测得的列车组风缸压力的模拟信号传输到模数转换模块（30），模数转换模块（30）将模拟信号转换为数字信号并传输到中央处理器模块b（21)；当列车组的风缸压力低于0.7MPa时，中央处理器模块b（21)分析，处理后，LCD触摸屏模块（23）将显示“风压不足”，同时，告警驱动模块（25）打开蜂鸣器（35）、告警灯（36）分别发出声、光告警，提醒司乘人员及时补压。