CN105109520A - 基于压力传感器的减速顶在线监测系统 - Google Patents

Abstract

基于压力传感器的减速顶在线监测系统，包括若干条轨道，每条轨道上安装有若干个减速顶，减速顶内有压力传感器、信号处理与采集模块，每条轨道对应有一个轨道服务器，该轨道服务器与该条轨道上各减速顶的信号处理与采集模块的之间通讯连接；与各轨道对应的轨道服务器通过各自的网络接口与一站场服务器通讯连接，站场服务器判断根据收集的压力值绘制的压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数，若压力值波峰数小于标准值则向一设于站场服务器内的报警器发送指令，从而指令报警器报警。本发明可实现编组站减速顶的在线监测，和数字化管理需求。

Description

基于压力传感器的减速顶在线监测系统

技术领域

本发明涉及一种铁道用减速顶的监测系统。

背景技术

现有的铁道用减速顶为单体作业，减速顶的检测为人工用脚踏，凭经验检测，发现坏顶，更换并手工记录。一般编组站有几千甚至几万个减速顶。传统的管理模式很难对每个减速顶做出正确的管理，管理过程中，人为因素很大，不确定因素很多。目前还没有一种有效的减速顶在线检测系统。

发明内容

鉴于目前还没有一种有效的减速顶在线监测系统，本发明提供一种基于压力传感器的减速顶在线监测系统。

本发明解决其技术问题的技术方案是：基于压力传感器的减速顶在线监测系统，包括若干条轨道，每条轨道上安装有若干个减速顶，所述的减速顶包括壳体、安装在壳体内的油缸，还包括压力传感器，所述壳体的底部设有一安装底座，所述的压力传感器设于所述的安装底座内，所述油缸的活塞杆对准所述的压力传感器、且油缸的活塞杆可作用于该压力传感器上；

所述的安装底座内还设有用于处理与采集压力信号的信号处理与采集模块，所述的信号处理与采集模块与所述的压力传感器通过信号线连接；

所述的信号处理与采集模块具体可包括：

一压力信号放大滤波模块，用于对压力传感器输出的压力信号进行放大、滤波；

一模数转换器，所述的模数转换器与所述压力信号放大滤波模块的输出端连接，用于将采集到的模拟信号持续地转化为数字信号；

一比较器，所述的比较器内预存有标准值，所述压力信号放大滤波模块的输出端与所述的比较器连接，比较器比较标准值与压力信号放大滤波模块的输出值，若压力信号放大滤波模块的输出值大于比较器内的标准值，则所述的比较器触发模数转换器采集数据，否则所述的模数转换器不进行采集工作；

一通讯模块，所述的通讯模块与所述的模数转换器连接，用于传递压力数据；

每条轨道对应有一个轨道服务器，所述的轨道服务器具有网络接口，该轨道服务器内设有存储模块，轨道服务器与该条轨道上各减速顶的信号处理与采集模块之间通讯连接，具体的该轨道服务器与该条轨道上各减速顶的信号处理与采集模块的通讯模块之间可通过CAN总线通讯连接，从而通过所述的通讯模块向所述的轨道服务器传递压力数据，该压力数据暂存在所述的存储模块中；

与各轨道对应的轨道服务器通过各自的网络接口与一站场服务器站场服务器通讯连接，所述的站场服务器站场服务器具有数据计算模块，所述的数据计算模块接收由轨道服务器传输过来的压力数据从而生成压力-时间曲线图，并计算火车车轮速度v，所述的站场服务器站场服务器内还设有判定模块，所述的判定模块内设有设定速度值v₀，若v＞v₀则由判定模块判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数，若压力值波峰数小于标准值则向一设于站场服务器站场服务器内的报警器发送指令，从而指令报警器报警；若v＜v₀则数据计算模块不做判断。

进一步，所述的站场服务器站场服务器中还设有一用于存储数据计算模块所计算生成数据的数据库，所述的站场服务器站场服务器还设有一用于调取并显示数据库中数据的用户界面。

另一种技术方案为：

基于压力传感器的减速顶在线监测系统，包括若干条轨道，每条轨道上安装有若干个减速顶，所述的减速顶包括壳体、安装在壳体内的油缸，还包括压力传感器，其特征在于：所述壳体的底部设有一安装底座，所述的压力传感器设于所述的安装底座内，所述油缸的活塞杆对准所述的压力传感器、且油缸的活塞杆可作用于该压力传感器上；

所述的安装底座内还设有用于处理与采集压力信号的信号处理与采集模块，所述的信号处理与采集模块与所述的压力传感器通过信号线连接；

所述的信号处理与采集模块具体可包括：

一压力信号放大滤波模块，用于对压力传感器输出的压力信号进行放大、滤波；

一模数转换器，所述的模数转换器与所述压力信号放大滤波模块的输出端连接，用于将采集到的模拟信号持续地转化为数字信号；

一比较器，所述的比较器内预存有标准值，所述压力信号放大滤波模块的输出端与所述的比较器连接，比较器比较标准值与压力信号放大滤波模块的输出值，若压力信号放大滤波模块的输出值大于比较器内的标准值，则所述的比较器触发模数转换器采集数据，否则所述的模数转换器不进行采集工作；

一通讯模块，所述的通讯模块与所述的模数转换器连接，用于传递压力数据；

每条轨道对应有一个轨道服务器，轨道服务器与该条轨道上各减速顶的信号处理与采集模块的通讯模块之间通讯连接，具体的该轨道服务器与该条轨道上各减速顶的信号处理与采集模块的通讯模块之间可通过CAN总线通讯连接，从而通过所述的通讯模块向所述的轨道服务器传递压力数据；该轨道服务器内具有一数据计算模块，所述的数据计算模块接收由轨道服务器传输过来的压力数据从而生成压力-时间曲线图，并计算火车车轮速度v；

所述的轨道服务器具有网络接口，与各轨道对应的轨道服务器通过各自的网络接口与一站场服务器站场服务器通讯连接，所述的站场服务器站场服务器内设判定模块、用于判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数的判断模块，所述的判定模块内设有设定速度值v₀，若v＞v₀则由判定模块判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数，若压力值波峰数小于标准值则向一设于站场服务器站场服务器内的报警器发送指令，从而指令报警器报警；若v＜v₀则数据计算模块不做判断。

进一步，所述的站场服务器站场服务器中还设有一用于存储轨道服务器所传输数据的数据库，所述的站场服务器站场服务器还设有一用于调取并显示数据库中数据的用户界面。

上述系统进行故障判断的原理是：减速顶若不存在故障，则减速顶的油缸具有良好的回复性，因此会出现若干个压力值波峰；或减速顶存在故障，则减速顶的油缸的回复性出现问题，其压力值波峰就会减少，压力值波峰数小于标准值时即可认定为故障。

本发明还具有如下附加技术特征：

所述的安装底座通过防震螺栓连接到所述的壳体上。

所述油缸的活塞杆的下端设有止冲底座。

所述止冲底座的底面上还设有压力传递块，所述的压力传递块穿过所述壳体的底面，该压力传递块与所述壳体的底面之间通过密封圈密封。

本发明的有益效果在于：1.可实现编组站减速顶的在线监测，和数字化管理需求。与现有的减速顶管理方案相比，在减速顶检测上，减少了大量的人力成本，极大提过减速顶的检测准确度，并且实现了站场所有减速顶的数字化管理，可及时更换故障减速顶，极大提高了编组站场的安全性。2.在进行故障判定时，只需要判断压力曲线中波峰值的数量，因此对于压力传感器的精度要求很低，无需校准；3.压力传感器在安装时，首先将压力传感器安装于安装底座内，接线也位于安装底座内，然后再将安装底座安装到底壳的底端，安装简便；由于压力传感器位于安装底座内，壳体内部环境不会对压力传感器产生影响；且本发明提供了具体的压力传感器的压力信号采集方案，可操作性强。

附图说明

图1是用于本发明的减速顶的结构示意图。

图2是本发明的压力信号采集、处理的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参照图1、图2，基于压力传感器的减速顶在线监测系统，包括若干条轨道，每条轨道上安装有若干个减速顶，所述的减速顶包括壳体1、安装在壳体1内的油缸2，还包括压力传感器3，所述壳体1的底部设有一安装底座4，本实施例中所述的安装底座4通过防震螺栓5连接到所述的壳体1上，安装简便，且可达到防震效果。当然也可采用其他方式进行连接，例如采用普通螺杆或螺栓等。

所述的压力传感器3设于所述的安装底座4内，所述油缸的活塞杆6对准所述的压力传感器3、且油缸的活塞杆6可作用于该压力传感器3上。本实施例中所述油缸的活塞杆6的下端设有止冲底座7，所述止冲底座7的底面上还设有压力传递块8，所述的压力传递块8穿过所述壳体1的底面，该压力传递块8与所述壳体1的底面之间通过密封圈密封，防止壳体1内的润滑油等滴出。通过压力传递块8的下压来传递压力，压力传递块8压至压力传感器3上，由压力传感器3采集压力信号。

所述的安装底座7内还设有用于处理与采集压力信号的信号处理与采集模块9，所述的信号处理与采集模块9与所述的压力传感器3通过信号线连接。

所述的信号处理与采集模块包括：

一压力信号放大滤波模块10，用于对压力传感器输出的压力信号进行放大、滤波；

一模数转换器11，所述的模数转换器11与所述压力信号放大滤波模块10的输出端连接，用于将采集到的模拟信号持续地转化为数字信号；

一比较器12，所述的比较器12内预存有标准值，所述压力信号放大滤波模块10的输出端与所述的比较器12连接，比较器12比较标准值与压力信号放大滤波模块10的输出值，若压力信号放大滤波模块10的输出值大于比较器12内的标准值，则表明有火车车轮压过，则所述的比较器12触发模数转换器11采集数据，否则所述的模数转换器11不进行采集工作；

一通讯模块13，所述的通讯模块13与所述的模数转换器11连接，用于传递压力数据。

每条轨道对应有一个轨道服务器14，所述的轨道服务器14具有网络接口15，该轨道服务器14内设有存储模块16，该轨道服务器14与该条轨道上各减速顶的信号处理与采集模块的通讯模块13之间通过CAN总线通讯连接，从而通过所述的通讯模块13向所述的轨道服务器传递压力数据，该压力数据暂存在所述的存储模块16中。还可在轨道服务器上设USB接口17，可在现场直接拷贝数据。

与各轨道对应的轨道服务器通过各自的网络接口15与一站场服务器站场服务器18通讯连接，所述的站场服务器站场服务器18具有数据计算模块19，所述的数据计算模块19接收由轨道服务器14传输过来的压力数据从而生成压力-时间曲线图，并计算火车车轮速度v，所述的站场服务器站场服务器18内还设有判定模块20，所述的判定模块20内设有设定速度值v₀，若v＞v₀则由判定模块判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数，若压力值波峰数小于标准值则向一设于站场服务器站场服务器内的报警器21发送指令，从而指令报警器21报警；若v＜v₀则数据计算模块不做判断。

上述系统进行故障判断的原理是：减速顶若不存在故障，则减速顶的油缸具有良好的回复性，因此会出现若干个压力值波峰；或减速顶存在故障，则减速顶的油缸的回复性出现问题，其压力值波峰就会减少，压力值波峰数小于标准值时即可认定为故障。对于常规的TDW-901型减速顶来说，压力值波峰数小于5时即可认定为故障，当然这是比较高的要求，事实上对于TDW-901型减速顶来说，波峰数为3个或4个其还能起到减速作用，但是其减速作用已经弱化。而对于其他型号的减速顶来说，可能波峰数小于6时即可认定为故障，或者波峰数小于3时即可认定为故障。因此上述方法虽然以波峰数作为判定减速顶是否故障的标准，但是具体几个波峰数以下判定为故障也是灵活机动的。

上述系统的故障判断方法为：通过压力传感器3采集压力信号，压力传感器3采集到的压力信号通过模数转换器11转换成数字信号后，根据该压力数字信号绘制压力-时间曲线图，由压力-时间曲线图获得压力从零上升再下降至零这一周期内的压力-时间曲线；

之后计算火车车轮速度，火车车轮速度v=/T，其中D为火车车轮的直径，H为减速顶的高度，由最后一个波峰回落为压力为零的一端曲线为末程曲线，由最后一个波峰开始至末程曲线3/5处所对应的时间即为T；若火车车轮速度在正常范围内，则再进行减速顶是否故障的判定；或若火车车轮速度不在正常范围内，则不进行判定；若火车速度超出该范围，说明火车并非处于进入站场的减速状态，而是处于高速正常行驶状态，在该种状态下难以判定减速顶故障与否。所谓的正常范围是指火车处于慢速，一般来将火车进入站场时车轮一般不会超过20km/h，因此上述正常范围可规定为0~20km/h，当然也可根据不同的站场调整该范围。

若火车车轮速度在正常范围内，则查看在T这一周期内的压力值波峰数，若波峰数小于标准值个则判定为减速顶故障，若波峰数大于等于标准值则判定为减速顶正常。

还可在所述的站场服务器站场服务器18中还设有一用于存储数据计算模块所计算生成数据的数据库，所述的站场服务器站场服务器18还设有一用于调取并显示数据库中数据的用户界面，可使得操作更加方便直观。

前述所述的技术方案，其计算处理在站场服务器站场服务器中进行，当然该步骤也可在轨道服务器中进行，此时该轨道服务器内具有一数据计算模块，所述的数据计算模块接收由轨道服务器传输过来的压力数据从而生成压力-时间曲线图，并计算火车车轮速度v；所述的轨道服务器具有网络接口，与各轨道对应的轨道服务器通过各自的网络接口与一站场服务器站场服务器通讯连接，所述的站场服务器站场服务器内设判定模块、用于判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数的判断模块，所述的判定模块内设有设定速度值v₀，若v＞v₀则由判定模块判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数，若压力值波峰数小于标准值则向一设于站场服务器站场服务器内的报警器发送指令，从而指令报警器报警；若v＜v₀则数据计算模块不做判断。在该种方案中站场服务器站场服务器中还可设一用于存储轨道服务器所传输数据的数据库，所述的站场服务器站场服务器还设有一用于调取并显示数据库中数据的用户界面，可使得操作更加方便直观。

Claims (9)

1.基于压力传感器的减速顶在线监测系统，包括若干条轨道，每条轨道上安装有若干个减速顶，所述的减速顶包括壳体、安装在壳体内的油缸，还包括压力传感器、用于收集压力传感器信号的信号处理与采集模块，其特征在于：

每条轨道对应有一个轨道服务器，所述的轨道服务器具有网络接口，该轨道服务器内设有存储模块，该轨道服务器与该条轨道上各减速顶的信号处理与采集模块的之间通讯连接，从而信号处理与采集模块向所述的轨道服务器传递压力数据，该压力数据暂存在所述的存储模块中；

与各轨道对应的轨道服务器通过各自的网络接口与一站场服务器通讯连接，所述的站场服务器具有数据计算模块，所述的数据计算模块接收由轨道服务器传输过来的压力数据从而生成压力-时间曲线图，并计算火车车轮速度v，所述的站场服务器内还设有判定模块，所述的判定模块内设有设定速度值v₀，若v＞v₀则由判定模块判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数，若压力值波峰数小于标准值则向一设于站场服务器内的报警器发送指令，从而指令报警器报警；若v＜v₀则数据计算模块不做判断。

2.如权利要求1所述的基于压力传感器的减速顶在线监测系统，其特征在于：所述壳体的底部设有一安装底座，所述的压力传感器设于所述的安装底座内，所述油缸的活塞杆对准所述的压力传感器、且油缸的活塞杆可作用于该压力传感器上；

所述的安装底座内还设有用于处理与采集压力信号的信号处理与采集模块，所述的信号处理与采集模块与所述的压力传感器通过信号线连接；

所述的信号处理与采集模块包括：

一压力信号放大滤波模块，用于对压力传感器输出的压力信号进行放大、滤波；

一模数转换器，所述的模数转换器与所述压力信号放大滤波模块的输出端连接，用于将采集到的模拟信号持续地转化为数字信号；

一比较器，所述的比较器内预存有标准值，所述压力信号放大滤波模块的输出端与所述的比较器连接，比较器比较标准值与压力信号放大滤波模块的输出值，若压力信号放大滤波模块的输出值大于比较器内的标准值，则所述的比较器触发模数转换器采集数据，否则所述的模数转换器不进行采集工作；

一通讯模块，所述的通讯模块与所述的模数转换器连接，用于传递压力数据；

所述轨道服务器与该条轨道上各减速顶的信号处理与采集模块的通讯模块之间通过CAN总线通讯连接。

3.如权利要求1或2所述的基于压力传感器的减速顶在线监测系统，其特征在于：所述的站场服务器中还设有一用于存储数据计算模块所计算生成数据的数据库，所述的站场服务器还设有一用于调取并显示数据库中数据的用户界面。

4.基于压力传感器的减速顶在线监测系统，包括若干条轨道，每条轨道上安装有若干个减速顶，所述的减速顶包括壳体、安装在壳体内的油缸，还包括压力传感器、用于收集压力传感器信号的信号处理与采集模块，其特征在于：

每条轨道对应有一个轨道服务器，该轨道服务器与该条轨道上各减速顶的信号处理与采集模块之间通讯连接，从而信号处理与采集模块向所述的轨道服务器传递压力数据；该轨道服务器内具有一数据计算模块，所述的数据计算模块接收由轨道服务器传输过来的压力数据从而生成压力-时间曲线图，并计算火车车轮速度v；

所述的轨道服务器具有网络接口，与各轨道对应的轨道服务器通过各自的网络接口与一站场服务器通讯连接，所述的站场服务器内设判定模块、用于判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数的判断模块，所述的判定模块内设有设定速度值v₀，若v＞v₀则由判定模块判断压力-时间曲线图中压力值波峰数的个数，若压力值波峰数小于标准值则向一设于站场服务器内的报警器发送指令，从而指令报警器报警；若v＜v₀则数据计算模块不做判断。

5.如权利要求4所述的基于压力传感器的减速顶在线监测系统，其特征在于：所述壳体的底部设有一安装底座，所述的压力传感器设于所述的安装底座内，所述油缸的活塞杆对准所述的压力传感器、且油缸的活塞杆可作用于该压力传感器上；

所述的安装底座内还设有用于处理与采集压力信号的信号处理与采集模块，所述的信号处理与采集模块与所述的压力传感器通过信号线连接；

所述的信号处理与采集模块包括：

一压力信号放大滤波模块，用于对压力传感器输出的压力信号进行放大、滤波；

一模数转换器，所述的模数转换器与所述压力信号放大滤波模块的输出端连接，用于将采集到的模拟信号持续地转化为数字信号；

一比较器，所述的比较器内预存有标准值，所述压力信号放大滤波模块的输出端与所述的比较器连接，比较器比较标准值与压力信号放大滤波模块的输出值，若压力信号放大滤波模块的输出值大于比较器内的标准值，则所述的比较器触发模数转换器采集数据，否则所述的模数转换器不进行采集工作；

一通讯模块，所述的通讯模块与所述的模数转换器连接，用于传递压力数据；

所述轨道服务器与该条轨道上各减速顶的信号处理与采集模块的通讯模块之间通过CAN总线通讯连接。

6.如权利要求4或5所述的基于压力传感器的减速顶在线监测系统，其特征在于：所述的站场服务器中还设有一用于存储轨道服务器所传输数据的数据库，所述的站场服务器还设有一用于调取并显示数据库中数据的用户界面。

7.如权利要求2或5所述的基于压力传感器的减速顶在线监测系统，其特征在于：所述的安装底座通过防震螺栓连接到所述的壳体上。

8.如权利要求7所述的基于压力传感器的减速顶在线监测系统，其特征在于：所述油缸的活塞杆的下端设有止冲底座。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述止冲底座的底面上还设有压力传递块，所述的压力传递块穿过所述壳体的底面，该压力传递块与所述壳体的底面之间通过密封圈密封。