CN109515470A - 快捷货车安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快捷货车安全监测系统，包括：制动状态采集装置，设置于被监测货车的车下，采集被监测货车的制动系统工作状态数据；转向架状态采集装置，设置于被监测货车的转向架，采集振动状态数据；轴温状态采集装置，设置于被监测货车的轴箱，采集轴箱温度及环温；监测主机，与制动状态采集装置，转向架状态采集装置以及轴温状态采集装置相连接，接收采集的货车的制动系统工作状态数据、振动状态数据及轴箱温度及环温数据，并接收外部系统根据采集的数据生成的监测结果。本发明的货车安全监测系统可实现对快捷货车轴承、制动、防滑器、转向架等关键影响运行安全品质部件车载监测和信息传输，能够适应货车运用特点，保障列车运行安全。

Description

快捷货车安全监测系统

技术领域

本发明涉及轨道列车检测技术，具体的讲是一种快捷货车安全监测系统。

背景技术

近年中国铁路事业发展迅速，快捷货车运行速度和载重量不断提高，轨道激扰频率增加，车轮磨损加剧，车辆稳定问题凸显。快捷货车轴承、制动、防滑器、转向架等关键影响运行安全品质部件缺少安全监测，转向架故障、防滑器故障、制动故障、车轴轴承过热或损坏，甚至可能造成脱轨事故，严重影响货车运行安全。

为了确保快捷货车的行车安全，除了定期进行保养维修，及时更换部件外，对列车关键部位进行实时在线监测也极为重要。现有的快捷货车安全技术的缺陷在于：

1.技术在快捷货车环境下的应用较少，缺少对轴承、制动、防滑器、转向架等关键影响运行安全品质部件安全监测。

2.运行中出现的危及安全故障人工难以发现与判断，车辆静止状态下故障难以复现和暴露，靠传统检车方法难以发现和定位车辆运行中的故障。

3.无法提前预警，使驾驶室错过采取应急措施的时间。

4.目前现有监测技术依赖于车载主机蓄电池供电，功耗较高。

发明内容

为实现对快捷货车的实时安全监测，本发明实施例提供了一种快捷货车安全监测系统，包括：

制动状态采集装置，设置于被监测货车的车下，用于采集被监测货车的制动系统工作状态数据；

转向架状态采集装置，设置于被监测货车的转向架，用于采集被监测货车的振动状态数据；

轴温状态采集装置，设置于被监测货车的轴箱，用于采集被监测货车的轴箱温度及环温；

监测主机，与所述的制动状态采集装置，转向架状态采集装置以及轴温状态采集装置相连接，接收采集的所述货车的制动系统工作状态数据、振动状态数据及轴箱温度及环温数据，并接收外部系统根据采集的数据生成的监测结果。

本发明实施例中，所述的制动状态采集装置包括：制动缸压力传感器，列车压力管传感器以及副风缸压力传感器；

各传感器采集的数据通过车厢主机的制动板卡传输至监测主机。

本发明实施例中，所述的转向架状态采集装置包括：至少两个加速度传感器，分别设置于车辆转向架及车体，采集车辆转向架振动状态数据和车体振动状态数据。

本发明实施例中，所述的轴温状态采集装置包括：轴温传感器、环温传感器，用于采集车辆轴箱温度和环温。

本发明实施例中，所述的监测主机还与被监测货车的车厢主机的轴温板卡相连接，用于接收轴温板卡采集的各车厢的车厢轴报器信息。

本发明实施例中，所述的监测主机还与被监测货车的车厢主机的防滑板卡相连接，用于接收防滑板卡采集的防滑器信息。

本发明实施例中，所述的监测主机通过Lonwork网络与所述的制动状态采集装置，转向架状态采集装置以及轴温状态采集装置通信连接。

本发明实施例中，所述的监测主机与外部系统通过3G和/或4G和/或GPRS网络无线连接。

本发明实施例中，所述的系统还包括：轴头发电机，太阳能光伏板，供电控制器以及蓄电池；

轴头发电机的转子设置于货车车轴，定子设置于轴箱盖，轴头发电机，太阳能光伏板以及供电控制器均与所述蓄电池相连接，将电能存储至蓄电池，供电控制器控制蓄电池输出电能。

本发明的可实现对快捷货车轴承、制动、防滑器、转向架等关键影响运行安全品质部件车载监测和信息传输。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的快捷货车安全监测系统的框图；

图2为本实施例示意图；

图3为本实施例中安全监测网络连接示意图；

图4为本实施例中轴温监测节点的连接示意图；

图5为本发明实施例中供电方案示意图；

图6为本实施例中的集中供电制动系统监测方案示意图；

图7为本实施例中ECP制动系统监测方案示意图；

图8为本实施例中无电方案制动系统监测方案示意图；

图9为本实施例中的转向架监测的示意图；

图10为本实施例中的防滑器监测示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开一种快捷货车安全监测系统，如图1所示，为本发明公开的快捷货车安全监测系统的框图，其包括：

制动状态采集装置101，设置于被监测货车的车下，用于采集被监测货车的制动系统工作状态数据；

转向架状态采集装置102，设置于被监测货车的转向架，用于采集被监测货车的振动状态数据；

轴温状态采集装置103，设置于被监测货车的轴箱，用于采集被监测货车的轴箱温度及环温；

监测主机104，与制动状态采集装置，转向架状态采集装置以及轴温状态采集装置相连接，接收采集的所述货车的制动系统工作状态数据、振动状态数据及轴箱温度及环温数据，并接收外部系统根据采集的数据生成的监测结果。

本发明实施例中，制动状态采集装置101包括：制动缸压力传感器，列车压力管传感器以及副风缸压力传感器，通过制动缸压力传感器，列车压力管传感器以及副风缸压力传感器采集制动系统工作状态数据，各传感器采集的制动系统工作状态数据通过车厢主机的制动板卡传输至监测主机104。

转向架状态采集装置102包括：至少两个加速度传感器，分别设置于车辆转向架及车体，采集车辆转向架振动状态数据和车体振动状态数据。

轴温状态采集装置103包括：轴温传感器、环温传感器，用于采集车辆轴箱温度和环温。

监测主机104还与被监测货车的车厢主机的轴温板卡相连接，用于接收轴温板卡采集的各车厢的车厢轴报器信息。

本发明实施例中，监测主机104还与被监测货车的车厢主机的防滑板卡相连接，用于接收防滑板卡采集的防滑器信息。

本发明实施例提供一种快捷货车安全监测系统，本实施例可实现对快捷货车轴承、制动、防滑器、转向架等关键影响运行安全品质部件车载监测和信息传输。车载安全监测系统能够适应货车运用特点，实现自动组网、实时无线传输故障和报警信息以及将监测的过程数据无线下载，实时数据利用(4G/3G/GPRS)传送至地面监控网页进行监控，安全监测系统主机存储的制动、转向架、轴承及防滑器过程数据在车辆进入装卸站后自动进行无线(WLAN)下载自动进入地面专家系统，综合分析、针对性指导检修，保障列车运行安全。

本实施例中提供的快捷货车安全监测系统，其包括制动监测节点，转向架节点，轴温监测节点，并通过车厢级主机防滑板卡从防滑器采集防滑器信息；具体如下：

1.制动监测节点在车下安装制动缸压力传感器、列车管压力传感器及副风缸压力传感器，由车厢级主机制动板卡采集信息对车辆制动系统的工作状态和故障进行监测诊断，通过Lonworks网络传输至首尾车安全监测系统列车级主机进行列车级故障诊断。

2.转向架节点在车下一端转向架及车体、二端转向架及车体分别安装加速度传感器，诊断车辆转向架垂向、横向振动状态和车体垂向、横向振动状态，并通过Lonworks网络传输至首尾车安全监测系统列车级主机。

3.轴温监测节点每辆车由8个温度传感器和1个环温传感器组成，分别监测车辆8个轴箱温度及诊断和环温，由车厢级主机轴温板卡采集本车厢轴报器的信息，通过Lonworks网络传输至首尾车安全监测系统列车级主机。

4.防滑器信息由车厢级主机防滑板卡从防滑器采集。

5.本实施例的监测系统还包括：光伏轴头冗余发电系统，通过发电机和太阳能的冗余供电，能够实现所有环境中的可持续供电，配备系统控制器高效地控制发电机和光伏组件对蓄电池进行充电。其中轴端发电，在货车的车轴端设定一个转子，在轴箱盖设定一个定子，利用车轮运行时的转动来发电，并且存贮到蓄电池中，通过电源管理电路输出合适的电压以供装置使用。

本实施例中，快捷货车安全监测系统由安装于各个车辆的车厢级主机及传感器、列车网络线(双绞屏蔽线)、识别线、无线天线等组成，安全监测各节点信号利用车辆LonWorks网络进行传输，将各车厢的监测信息发送至首尾车安全监测系统主机(含无线传输功能)进行无线传输。如图2所示，为本实施例示意图。

本实施例中，各车厢的监测节点利用各车厢的组网识别线进行自动编组，首尾车安全监测系统主机无线传输功能采用冗余热备模式。如图3所示，为本实施例中安全监测网络连接示意图。

本实施例中，制动监测节点通过在车下安装制动缸压力传感器、列车管压力传感器及副风缸压力传感器实现，由车厢级主机制动板卡采集信息对车辆制动系统的工作状态和故障进行监测诊断，通过Lonworks网络传输至首尾车安全监测系统列车级主机进行列车级故障诊断。

转向架节点在车下一端转向架及车体、二端转向架及车体分别安装加速度传感器，诊断车辆转向架垂向、横向振动状态和车体垂向、横向振动状态，并通过Lonworks网络传输至首尾车安全监测系统列车级主机。

如图4所示，为本实施例中轴温监测节点的连接示意图。轴温监测节点每辆车由8个温度传感器401和1个环温传感器402组成，分别监测车辆8个轴箱温度及诊断和环温，由车厢级主机轴温板卡采集本车厢轴报器的信息，通过Lonworks网络传输至首尾车安全监测系统列车级主机。

防滑器信息由车厢级主机防滑板卡从防滑器采集。

本实施例的直供电方式：

机车供电线为货车提供DC600V直接供电，货车经过各车电源转换系统及蓄电池，为车载设备提供供电(DC230V)。或在集控车设立电源箱，将DC600V进行转换，由集控车实现列车级供电。

实施方案要求：

具备贯穿全列的列车供电网，每节车具备与机车供电线连接的连接器；

各主机具备蓄电池，在降弓情况下可维持系统的运行，维持时间根据实际运行工况及成本需求进行设计。

本发明实施例中，供电系统包括：车载光伏轴头冗余发电系统，电池供电装置；

车载光伏轴头冗余发电系统：

本实施例中，车载光伏轴头冗余发电系统由4个部分构成：轴头发电机、太阳能光伏板、冗余供电控制器、蓄电池。利用车轮运行时的转动或者太阳能来发电，并且存贮到蓄电池中，通过电源管理电路输出合适的电压以供装置使用。

本实施例中，电池供电：

供电方案如图5所示，每节货车安装1台24V蓄电池；

按每节货车每天工作18小时计算，设备采用24V供电，功率为15W-30W(峰值)，电池容量需满足车辆不间断运行15天；

蓄电池充放电管理电路需把电池状态及电量信息传输至车载主机，并通过车地无线网络传输至地面服务器；

蓄电池工作温度满足-40℃--70℃.

本实施例中，集中供电制动系统监测：

通过在制动系统管路上安装测点对制动状态进行监测：1)在截断塞门至制动分配阀间的管路上安装列车管压力监测单元；2)制动缸缓解阀(手柄带锁链)至防滑排风阀间的管上安装制动缸压力监测单元3)在副风缸至分配阀的管路上安装副风缸压力监测单元；

车厢主机的制动卡实时记录车辆的制动缸压力、列车管压力及副风缸压力，可对各车辆的制动信息进行综合判断，如图6所示，为本实施例中的集中供电制动系统监测方案示意图。

可实现制动故障报警：异常制动、缓解作用不良、自然制动(含过充)、自然缓解、异常缓解、无制动作用、截断塞门关闭(关车门)、折角塞门关闭、严重自然制动、严重缓解作用不良、严重异常制动。

本实施例中，还包括，ECP制动系统(电控空气制动系统)监测方案：

通过在制动机管路上安装测点对制动状态进行监测，测点位置同4.1方案(即在车下安装制动缸压力传感器、列车管压力传感器及副风缸压力传感器作为测点，由车厢级主机制动板卡采集信息对车辆制动系统的工作状态和故障进行监测诊断)，同时从电空制动网络获取制动指令，及对电磁阀动作进行监测，如图7所示为本实施例中ECP制动系统监测方案。

车厢主机的制动卡实时记录车辆的制动缸压力、列车管压力及副风缸压力，同时对电空阀动作的进行监测，可对各车辆的制动信息进行综合判断。

可实现制动故障报警：异常制动、异常缓解、截断塞门关闭(关车门)、折角塞门关闭、严重自然制动、严重缓解作用不良、严重异常制动，缓解作用不良、自然制动(含过充)、无制动作用。

无电方案制动系统监测：

通过在制动机管路上安装测点对制动状态进行监测，测点位置及报警信息同4.1方案，测点方案如图8所示。

本实施例中的转向架监测：

在车辆的车体、转向架上分别安装加速度传感器。监测车辆转向架、车体的振动状态；对转向架的的横向失稳、车体稳定性进行识别及报警，如图9所示为本实施例中的转向架监测的示意图。

防滑器监测：

通过RS232/485线缆采集速度、每根轴的防滑排风阀状态、速度传感器的状态(故障信息)、排风阀的动作次数传输到安全监测系统主机，如图10所示，为本实施例中的防滑器监测示意图。

轴温监测方案：

在二端转向架的8个轴箱上分别安装用于测试温度振动复合传感器以及1个环温传感器，通过安全监测主机进行轴温升温、超温报警，监测轴承冲击信号对轴承故障进行诊断报警。

本发明的货车安全监测系统可实现对快捷货车轴承、制动、防滑器、转向架等关键影响运行安全品质部件车载监测和信息传输。能够适应货车运用特点，实现自动组网、实时无线传输故障和报警信息以及将监测的过程数据无线下载，实时数据利用(4G/3G/GPRS)传送至地面监控网页进行监控，安全监测系统主机存储的制动、转向架、轴承及防滑器过程数据在车辆进入装卸站后自动进行无线(WLAN)下载自动进入地面专家系统，综合分析、针对性指导检修，保障列车运行安全。通过轴端发电，实现动能转化，结合传感器电缆、通信与网络电缆传送均为弱电信号，从而降低对整车电能系统的负荷，实现低功耗运行。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种快捷货车安全监测系统，其特征在于，所述的系统包括：

制动状态采集装置，设置于被监测货车的车下，用于采集被监测货车的制动系统工作状态数据；

转向架状态采集装置，设置于被监测货车的转向架，用于采集被监测货车的振动状态数据；

轴温状态采集装置，设置于被监测货车的轴箱，用于采集被监测货车的轴箱温度及环温；

监测主机，与所述的制动状态采集装置，转向架状态采集装置以及轴温状态采集装置相连接，接收采集的所述货车的制动系统工作状态数据、振动状态数据及轴箱温度及环温数据，并接收外部系统根据采集的数据生成的监测结果。

2.如权利要求1所述的快捷货车安全监测系统，其特征在于，所述的制动状态采集装置包括：制动缸压力传感器，列车压力管传感器以及副风缸压力传感器；

各传感器采集的制动系统工作状态数据通过车厢主机的制动板卡传输至所述监测主机。

3.如权利要求1所述的快捷货车安全监测系统，其特征在于，所述的转向架状态采集装置包括：至少两个加速度传感器，分别设置于车辆转向架及车体，采集车辆转向架振动状态数据和车体振动状态数据。

4.如权利要求1所述的快捷货车安全监测系统，其特征在于，所述的轴温状态采集装置包括：轴温传感器、环温传感器，用于采集车辆轴箱温度和环温。

5.如权利要求1所述的快捷货车安全监测系统，其特征在于，所述的监测主机还与被监测货车的车厢主机的轴温板卡相连接，用于接收轴温板卡采集的各车厢的车厢轴报器信息。

6.如权利要求1所述的快捷货车安全监测系统，其特征在于，所述的监测主机还与被监测货车的车厢主机的防滑板卡相连接，用于接收防滑板卡采集的防滑器信息。

7.如权利要求1所述的快捷货车安全监测系统，其特征在于，所述的监测主机通过Lonwork网络与所述的制动状态采集装置，转向架状态采集装置以及轴温状态采集装置通信连接。

8.如权利要求1所述的快捷货车安全监测系统，其特征在于，所述的监测主机与外部系统通过3G和/或4G和/或GPRS网络无线连接。

9.如权利要求1所述的快捷货车安全监测系统，其特征在于，所述的系统还包括：轴头发电机，太阳能光伏板，供电控制器以及蓄电池；

轴头发电机的转子设置于货车车轴，定子设置于轴箱盖，轴头发电机，太阳能光伏板以及供电控制器均与所述蓄电池相连接，将电能存储至蓄电池，供电控制器控制蓄电池输出电能。