CN110056757A - 一种火车轨道智能涂油系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火车轨道智能涂油系统及方法，包括：太阳能组件、油箱、注油组件、传感器以及远程监测系统；远程检测系统包括：云端控制器以及分别与云端控制器进行通信的摄像装置、报警装置和远程客户端；太阳能组件为远程监控系统供电，所述传感器和注油组件分别与云端控制器连接，油箱与注油组件连接；所述传感器判断车轮经过的次数并传送给云端控制器，所述次数超过设定阈值时，云端控制器触发注油组件工作，将出油口处油槽内减磨剂通过涂覆板均匀的挤到火车轨道上，完成润滑油的涂覆；本发明对油量的消耗较少，在保证工作效果的情况下，不会造成资源能源的浪费；并且也不会出现因出油量过多而导致的环境污染问题，做到了环保节约。

Description

一种火车轨道智能涂油系统及方法

技术领域

本发明涉及火车轨道涂油技术领域，尤其涉及一种火车轨道智能涂油系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

火车行驶时，车轮与轨道之间产生摩擦。由于离心力的作用，转弯处的磨损更严重，特别是山区小半径弯曲地段的重载路线，磨损更加严重。为了延长铁轨的使用寿命，提高行车安全，通常需要在弯道处涂覆润滑剂，以减小车轮与轨道之间的磨损。

发明人发现，现在普遍使用人工涂油小车以及车载式润滑装置进行火车轨道涂油，但是现有方式存在以下缺点：

①用工荒，成本高，危险系数大。

②加压装置零配件脱落造成事故；喷涂量不均匀；人工责任心不强造成漏喷、多喷。

③喷油量不能精确控制，存在道床污染的问题，且由于价格昂贵，成本高，无法进行广泛推广。

④现有轨道润滑装置一般安装在铁路轨道的曲线处，一般都是无人值守设备，不方便巡检及维修，设备发生故障或丢失，无法及时发现，同时设备的老化在日常使用过程中，会出现胶管破裂引起的涂油效果变差，影响涂油功能。这些问题是无法通过其他传感器测得的数据来发现，只能由人工通过仔细观察相关现场照片来识别设备所出现的故障，这加大了对人工时间和资金的浪费，而且会因为检查不及时导致更加严重的后果。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种火车轨道智能涂油系统及方法，采用自动控制系统实现涂覆板组件对钢轨进行润滑，设计结构简单，便于工作人员操作和维护，节省了人力和物力的支出，降低成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一个或多个实施方式中公开的一种火车轨道智能涂油系统，包括：太阳能组件、油箱、注油组件、传感器以及远程监测系统；所述远程检测系统包括：云端控制器以及分别与云端控制器进行通信的摄像装置、报警装置和远程客户端；所述太阳能组件为远程监控系统供电，所述传感器和注油组件分别与云端控制器连接，油箱与注油组件连接；所述传感器判断车轮经过的次数并传送给云端控制器，所述次数超过设定阈值时，云端控制器触发注油组件工作，将出油口处油槽内减磨剂通过涂覆板均匀的挤到火车轨道上，完成润滑油的涂覆；

当云端控制器触发注油组件后，云端控制器控制摄像装置的开启，摄像装置采集设定轨道路段的润滑情况上传至云端控制器，云端控制器将接受到的图像与正常的润滑图像进行比对，判断轨道润滑是否正常。

进一步地，所述注油组件包括电动润滑泵和涂覆板，所述涂覆板设置在轨道边缘位置，所述涂覆板包括若干出口，每一个出口均连接独立的出油管道；所述出油管道通过电动润滑泵与油箱连接。

进一步地，所述涂覆板靠近轨道的一侧设有硅胶防护条。

进一步地，如果轨道润滑不正常，云端控制器控制报警装置发出报警信号，同时，云端控制器将报警信号发送至远程客户端。

进一步地，所述传感器为接近开关，所述接近开关设置在靠近火车轨道的位置，所述接近开关感应列车经过的次数，并将产生的感应信号发给云端控制器；当感应到的次数达到设定的阈值时，认为经过了一辆火车；当云端控制器判断火车经过的次数大于设定值时，触发注油组件工作。

进一步地，还包括：电流互感器、电压互感器、设置在火车轨道附近的温度传感器、湿度传感器、定位装置、设置在油箱门位置的用于检测门开闭状态的传感器以及设置在油箱里的用于检测液位的液位传感器。

进一步地，所述远程监控系统还包括：

档案管理单元：被配置为存储火车轨道智能润滑系统的配置参数、安装日期、地点、档案建立日期信息，并进行相关信息的修改、删除和添加；

装置在线监测单元：被配置为实时监测火车轨道智能润滑系统的运行状态和环境状态，并进行火车轨道智能润滑系统的定位，基于地图展示各监测站点的位置分布以及实时监测数据；

实时数据采集单元：被配置为实时采集火车轨道智能涂油系统中光伏板组件的运行状态、箱门开关状态、油量状态、摄像装置的开闭状态、环境温度及湿度信息；

历史数据查询单元：被配置为能够进行历史数据的查询；

用户管理单元：被配置为针对不同的用户设置不同的权限。

在一个或多个实施方式中公开的一种火车轨道智能涂油方法，包括：

检测火车车轮经过待润滑轨道段的次数；

所述次数超过设定阈值时，触发注油组件向火车轨道涂敷润滑油；

摄像装置采集火车车轮经过后的轨道路段涂油情况图像；

将所述图像信息与轨道正常涂油的图像信息进行比对，如果不正常，进行报警。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明系统每次的涂油量控制在2ml左右，润滑距离达到4—5公里；工作效果稳定，出油量少而恒定，不会出现涂油不均的现象，从而不会影响涂油效果；对油量的消耗较少，在保证工作效果的情况下，不会造成资源能源的浪费；并且也不会出现因出油量过多而导致的环境污染问题，做到了环保节约。同时配有加大储油箱，一次储油量足足可以使用半年，极大的减少了人工加油的次数，节约了很大人工的成本。

涂覆板采用多出口设计，每个出口有独立的油道，确保准确均匀的输送减磨剂，使每个出油点出油均匀，不外溢。涂覆板出油口处采用柔性设计的硅胶防护条，当列车经过时，可将出油口处油槽内减磨剂均匀的挤到涂覆板与列车轮缘接触部位，使得轮缘能够最大限度的带走喷出的减磨剂，节省了减磨剂的用量，并且不会污染道床。

出油口为多个，其中一个出油口堵塞后不影响其他出油口的使用，保证了设备的正常工作。采用25MPa高压泵，保证了粘度系数大的减磨剂的输送，每条管路配置溢流阀以及压力表，对油泵起到保护作用。

本发明系统安装在铁路轨道的曲线处，一般都是无人值守设备，不方便巡检及维修，设备发生故障、丢失，都不能够及时的发现，这样会造成设备每次的巡检以及维护都花费大量的人力及物力，为了能够达到及时掌握监测装置设备运行状况，及时管理监测润滑系统目的，设置远程在线监测系统,借助于远程监测系统可以实现系统运行情况的随时掌握，可以实现现场运行数据的实时采集和快速集中，获得现场监控数据，为远程故障诊断技术提供了有效信息；通过远程监控，工作人员无需亲临现场或恶劣的环境就可以监视系统的运行状态，能够实现无人值守。

云平台还提供运行与客户端通信，可以实现监测装置实时数据的展示和查询，历史数据的查询、分析，异常报警查询，维护记录查询。

智能涂油系统借助于通行列车的车轮来触发安装于钢轨侧面的传感器从而启动设备，将高效减磨剂通过安装于储油罐底部的油泵输送到涂覆板工作面，经车轮轮缘将减磨剂涂覆于钢轨内侧轨距角从而实现润滑的功效，能巩固节省人工检测运维成本、减轻人工劳动负荷。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为实施例一中火车轨道智能涂油系统结构示意图；

图2为实施例一中涂覆板结构示意图；

图3为实施例一中云端控制器与摄像装置工作原理示意图；

图4为实施例二中火车轨道智能涂油方法示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

在一个或多个实施方式中公开的一种火车轨道智能涂油系统，参考图1，包括：太阳能组件、油箱、注油组件、传感器以及远程监测系统；

其中，太阳能组件包括太阳能光伏板和太阳能电池等组件，太阳能光伏板采集太阳能为太阳能电池充电，太阳能电池为远程监测系统中的各结构进行供电。

油箱内存储有润滑油，油箱通过电动润滑泵与注油组件连接；电动润滑泵出油口为四个单独的出油口，即内部四个泵芯，每两个出油口串联，供同一管路，其中一个出油口堵塞后不影响其他出油口的使用，保证了设备的正常工作。采用25MPa高压泵，保证了粘度系数大的减磨剂的输送，每条管路配置溢流阀以及压力表，对油泵起到保护作用。

注油组件包括电动润滑泵和涂覆板，参考图2，涂覆板采用多出口设计，每个出口有独立的油道，确保准确均匀的输送减磨剂，使每个出油点出油均匀，不外溢。涂覆板出油口处采用柔性设计的硅胶防护条，当列车经过时，可将出油口处油槽内减磨剂均匀的挤到涂覆板与列车轮缘接触部位，使得轮缘能够最大限度的带走喷出的减磨剂，节省了减磨剂的用量，并且不会污染道床。

远程检测系统包括：云端控制器以及分别与云端控制器进行通信的摄像装置、报警装置和远程客户端；

参考图3，传感器选用开关组件，设置在靠近火车轨道位置处，接近开关组件感应列车运行的轴数(即列车经过的次数)，当感应到的轴数大于等于某一设定的阈值时，即认为经过了一辆火车；

当火车经过的次数到达设定的阈值时，云端控制器触发电动润滑泵工作，来自电动润滑泵的润滑剂(减磨剂)通过￠6铜管输送至涂覆板，通过涂覆板上的开口爬升到轨道的轨角并均匀的涂覆在硅胶防护条上，列车经过时会把硅胶防护条上的润滑剂带走，达到润滑目的。

摄像装置安装于太阳能电池板下，由太阳电池供电，因为摄像装置耗电量大，所以会在每次拍摄完毕将信息传送至云端控制器后关闭，以达到节省电量的目的。通过云端控制器与摄像装置的信息传递来实现摄像头的拍摄与关闭，当云端控制器向输油管发送信号进行输油润滑时，延时5分钟后，向摄像装置发送信号，打开摄像头，此时火车已经经过该润滑轨段，这时摄像装置便会拍得轨段的润滑情况，送回云端控制器，云端控制器将接受到的图像与正常润滑图像自动比对，来判断润滑装置是否正常运行，若正常运行，则系统无任何反应，若不能够正常运行，则发送报警信号，并将报警信号发送至远程客户端，通知维修人员进行相关路段的检查与维修。

远程监控系统由前端检测装置，通讯网络和远程监控中心三大部分组成，并与远程客户端相连接，前端检测装置主要包括网络摄像机以及一些必要的传感器设备,用于采集工作电压电流，以及工作现场图像等。

具体检测装置包括：用于采集电源工作电流和工作电压的电流互感器、电压互感器、设置在火车轨道附近的温度传感器、湿度传感器、定位装置、设置在油箱门位置的用于检测门开闭状态的传感器以及设置在油箱里的用于检测液位的液位传感器。

在远程监控中心用若干云端处理器设备建立一个计算机局域网络，同时通过大屏幕投影，将现场情况、数据报表、地理信息数据进行反映和显示，以供用户进行管理和决策；系统提供远程服务功能；同时监控还配备不间断电源等，保障中心系统稳定可靠地运行。

远程监控中心主要功能模块包含：

档案管理单元、装置在线监测单元、实时数据采集单元、历史数据查询单元和用户管理单元五大功能。管理人员可以随时随地对设备的运行状态进行监控，减小了后期设备运行时维护的成本同时提高了设备运行时的安全性。

(1)档案管理单元

涂油装置及检测系统设备配置参数、安装日期和地点、系统建档日期等相关信息添加、删除、修改等功能。

(2)装置在线监测单元

在地理信息系统(GIS)地图(技术上如何实现地图与数据结合的功能)上可以实时监测每个地方的涂油装置，在地图上能够准确定位，实时查询涂油装置运行状态,环境状态。基于地图展示各监测站点的位置分布、实时监测数据，提供更加直观、生动的展现形式。并可调用视频画面，直接查看当前点位的视频画面。

(3)实时数据采集单元

实时数据采集包括涂油装置的发电系统状态、箱门开关状态、油量状态、视频监控系统的开关状态、温度、湿度。当某状态出现异常时，系统便使用红色数据进行标注。

(4)历史数据查询单元

历史数据查询能够提供任意时段、任意监测点位的历史数据查询。

(5)用户管理单元

为了保证数据安全，装置须对系统的使用权限和用户的数据权限进行严格控制。普通用户：使用权限功能仅限于实时监控、告警查看等一些应用功能。系统管理员用户：用户管理、设备维护等管理功能。操作员用户：操作员所属机构管辖范围内的数据。

实施例二

在一个或多个实施方式中公开了一种火车轨道智能涂油方法，如图4所示，包括：

检测火车车轮经过待润滑轨道段的次数；

当次数超过设定阈值时，触发注油组件向火车轨道涂敷润滑油；

摄像装置采集火车车轮经过后的轨道路段涂油情况图像；

将所述图像信息与轨道正常润滑的图像信息进行比对，如果不正常，进行报警。

在实验中发现，完好的胶管表面光滑没有裂缝，但是在破裂的胶管上会有裂缝，于是依据摄像机在每天固定的时间段拍摄的图片中，运用霍夫变换的直线检测方法，便可以识别出图像中胶管的位置上是否有裂纹的出现。一旦检测出来便上传给工作人员进一步进行检验。

在识别地下输油管是否破裂的时候，因为摄像机无法直接拍的地下输油管的情况，于是我们通过观察设备在铁轨上的涂油情况来判断输油管是否损坏。通过图像对比技术来实现判断涂油是否正常从而得到输油管是否损坏。首先在设备安装的地方进行数据采集，取到多组正常涂油时的图片并提取铁轨上的图像特征，建立一个集合x作为数据存储到云端。在传感器已经判断出火车已经经过的一段时间后摄像机开始工作拍摄现场图片并也提取出铁轨上的图像特征形成集合y作为新的数据传到云端并与存储数据进行特征比对，然后判断出是否涂油成功并将结果传输给工作人员。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种火车轨道智能涂油系统，其特征在于，包括：太阳能组件、油箱、注油组件、传感器以及远程监测系统；所述远程检测系统包括：云端控制器以及分别与云端控制器进行通信的摄像装置、报警装置和远程客户端；所述太阳能组件为远程监控系统供电，所述传感器和注油组件分别与云端控制器连接，油箱与注油组件连接；所述传感器判断车轮经过的次数并传送给云端控制器，所述次数超过设定阈值时，云端控制器触发注油组件工作，将出油口处油槽内减磨剂通过涂覆板均匀的挤到火车轨道上，完成润滑油的涂覆；

当云端控制器触发注油组件后，云端控制器控制摄像装置的开启，摄像装置采集设定轨道路段的润滑情况上传至云端控制器，云端控制器将接受到的图像与正常的润滑图像进行比对，判断轨道润滑是否正常。

2.如权利要求1所述的一种火车轨道智能涂油系统，其特征在于，所述注油组件包括电动润滑泵和涂覆板，所述涂覆板设置在轨道边缘位置，所述涂覆板包括若干出口，每一个出口均连接独立的出油管道；所述出油管道通过电动润滑泵与油箱连接。

3.如权利要求1所述的一种火车轨道智能涂油系统，其特征在于，所述涂覆板靠近轨道的一侧设有硅胶防护条。

4.如权利要求1所述的一种火车轨道智能涂油系统，其特征在于，如果轨道润滑不正常，云端控制器控制报警装置发出报警信号，同时，云端控制器将报警信号发送至远程客户端。

5.如权利要求1所述的一种火车轨道智能涂油系统，其特征在于，所述传感器为接近开关，所述接近开关设置在靠近火车轨道的位置，所述接近开关感应列车经过的次数，并将产生的感应信号发给云端控制器；当感应到的次数达到设定的阈值时，认为经过了一辆火车；当云端控制器判断火车经过的次数大于设定值时，触发注油组件工作。

6.如权利要求1所述的一种火车轨道智能涂油系统，其特征在于，还包括：电流互感器、电压互感器、设置在火车轨道附近的温度传感器、湿度传感器、定位装置、设置在油箱门位置的用于检测门开闭状态的传感器以及设置在油箱里的用于检测液位的液位传感器。

7.如权利要求6所述的一种火车轨道智能涂油系统，其特征在于，所述远程监控系统还包括：

档案管理单元：被配置为存储火车轨道智能涂油系统的配置参数、安装日期、地点、档案建立日期信息，并进行相关信息的修改、删除和添加；

装置在线监测单元：被配置为实时监测火车轨道智能涂油系统的运行状态和环境状态，并进行火车轨道智能涂油系统的定位，基于地图展示各监测站点的位置分布以及实时监测数据；

实时数据采集单元：被配置为实时采集火车轨道智能涂油系统中光伏板组件的运行状态、箱门开关状态、油量状态、摄像装置的开闭状态、环境温度及湿度信息；

历史数据查询单元：被配置为能够进行历史数据的查询；

用户管理单元：被配置为针对不同的用户设置不同的权限。

8.一种火车轨道智能涂油方法，其特征在于，包括：

检测火车车轮经过待涂油轨道段的次数；

所述次数超过设定阈值时，触发注油组件向火车轨道涂敷润滑油；

摄像装置采集火车车轮经过后的轨道路段涂油情况图像；

将所述图像信息与轨道正常涂油的图像信息进行比对，如果不正常，进行报警。