CN111498322A - 一种散改集集装箱、运输状态监测系统及监测方法 - Google Patents

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Abstract

一种散改集集装箱、运输状态监测系统及监测方法，散改集集装箱包含集装箱体和设置在集装箱体内部的可调积载内室，可调积载内室的体积可调，用于容纳并固定散货。通过测速管理器实时采集散改集集装箱运输过程中的位置信息和速度信息，通过箱内状态监测终端实时采集散改集集装箱运输过程中的温度信息和湿度信息，通过对比散改集集装箱的实际运输速度和最佳运输速度，实时调节散改集集装箱的运输速度，当散改集集装箱的温度和湿度超过设定阈值，及时报警。本发明能够快速精准监测散改集集装箱在运输过程中的状态参数，并及时调控，提高散改集集装箱运输的安全性、可靠性和经济性，避免因运输过程中环境不确定等因素而造成的损失。

Description

一种散改集集装箱、运输状态监测系统及监测方法
技术领域
本发明涉及一种散改集集装箱、运输状态监测系统及监测方法。
背景技术
由于传统的煤炭等大宗散货运输效率低、污染高，与我国加快大宗物流“绿色”运输建设的主导方向相悖，为达到运输结构调整、绿色环保和高效经济的散货运输市场发展要求，散改集和公转铁成为当前主流。散改集是一种现代化新兴物流运输方式，即将散装货物装进普通集装箱进行货物运输；公转铁，即为降低污染和运输成本，将公路运输改为铁路运输。
作为新型运输方式，尚未发展成熟，在实践的过程中，投入使用的仍为普通集装箱，从而产生一系列问题。散货在运输过程中易晃动，稳性较差，而铁路运输轨迹固定，导致易在弯道产生侧翻的问题，另一方面，铁路经济运距较长，在运输途中，仍采用普通集装箱货物的运输管理方式，而煤炭等的散货对温度和湿度的要求较高，温度较高，湿度较低时，可能发生自燃，安全性降低，湿度较高，可能损坏货物质量，可靠性较低。
为了突显散改集和公转水的优势，尤其保障运输的安全性、可靠性和经济性，急需一套有效的对散改集集装箱运输状态进行监测的系统，提高散货稳性，及时调整运输速度，使不适宜且可能造成危险和损失的情况得到及时的反馈。
发明内容
本发明提供一种散改集集装箱、运输状态监测系统及监测方法，能够快速精准监测散改集集装箱在运输过程中的状态参数，并及时调控，提高散改集集装箱运输的安全性、可靠性和经济性，避免因运输过程中环境不确定等因素而造成的损失。
为了达到上述目的，本发明提供一种散改集集装箱，包含：
集装箱体，其上设置有可开启的箱门；
可调积载内室，其设置在集装箱体内部，该可调积载内室的底部与集装箱体固定连接，该可调积载内室的体积可调，该可调积载内室用于容纳并固定散货。
所述的可调积载内室包含：
底板，其固定在集装箱体的箱底板上；
顶板；
一个固定侧板，其设置在远离集装箱门的一端，且分别固定连接底板和顶板；
两个可伸缩外侧板，每个可伸缩外侧板与固定侧板固定连接，与底板和顶板可移动式接触；
两扇可移动边门，其设置在固定侧板的对面，接近集装箱门，每扇可移动边门分别铰接一个可伸缩外侧板，可沿旋转轴开启；
至少三个可伸缩平板，其平行于可伸缩外侧板，且相互平行设置在可调积载内室中，每个可伸缩平板与固定侧板固定连接，与底板和顶板可移动式接触。
所述的可移动边门的接触位置处设置有磁吸层，实现可移动边门的关闭。
所述的底板上设置滑道，所述的可伸缩外侧板和/或可伸缩平板设置在滑道内。
所述的可伸缩平板的结构与可伸缩外侧板的结构一致，所述的可伸缩平板或可伸缩外侧板包含：
板状抽屉结构，其包含至少三块空心板，每一块空心板的外侧都套设一块空心板，直至最外层空心板，所述的最外层空心板与与固定侧板固定连接，内外相邻的空心板之间通过抽屉滑轨滑动连接；
伸缩铰链，其设置在板状抽屉结构的内部，该伸缩铰链的两端分别与最内层空心板和最外层空心板固定连接，通过该伸缩铰链的伸缩，带动板状抽屉结构的伸缩，从而改变可伸缩平板或可伸缩外侧板在水平方向的长度。
所述的可伸缩平板或可伸缩外侧板包含锁扣结构，所述的锁扣结构包含设置在板状抽屉结构上的第一锁扣，以及对应设置在伸缩铰链上的第二锁扣，所述的第一锁扣和第二锁扣重合，实现锁定。
本发明还提供一种散改集集装箱的运输状态监测系统，包含：
所述的散改集集装箱；
运输车板，以及分别固定设置在运输车板两侧的支撑外板，所述的散改集集装箱放置在两块支撑外板之间的运输车板上；
测速管理器，其设置在散改集集装箱外侧，位于散改集集装箱与支撑外板之间，用于采集散改集集装箱运输过程中的位置信息和速度信息；
箱内状态监测终端，其设置在散改集集装箱的可调积载内室中，用于采集散改集集装箱运输过程中的温度和湿度信息；
控制器，其通过无线网络与驾驶台相连，用于将测速管理器和箱内状态监测终端采集的信息进行分类打包，根据两类打包信息进行处理，并最终对运输状态做出相应的反馈，用于实时调节散改集集装箱的运输状态。
所述的测速管理器包含：GPS/北斗系统、GIS系统和压力传感器，所述的GPS/北斗系统采集定位信息，所述的GIS系统采集运行坡度、倾角，所述的压力传感器用于测量离心力。
所述的箱内状态监测终端包含温度测量仪、湿度测量仪和GPS/北斗系统，所述的温度测量仪测量温度，所述的湿度测量仪测量湿度，所述的GPS/北斗系统用于精确定位异常集装箱。
本发明还提供一种散改集集装箱的运输状态监测方法，通过测速管理器实时采集散改集集装箱运输过程中的位置信息和速度信息，通过箱内状态监测终端实时采集散改集集装箱运输过程中的温度信息和湿度信息，通过对比散改集集装箱的实际运输速度和最佳运输速度，实时调节散改集集装箱的运输速度，当散改集集装箱的温度和湿度超过设定阈值，及时报警。
本发明具有以下优点：
1、增加散改集集装箱运输的安全性，增加箱内散货稳性，实时监测有利于及时发现并避免侧翻或货物着火等危险。
2、降低散改集集装箱运输的货损货差，可快速准确测出箱内货物环境，以便及时得到状态参数反馈并采取行动，保证货物质量和运输的可靠性。
3、增加散改集集装箱运输的经济性，监测最佳运输速度，在充分考虑运输安全的前提下，既考虑到操作员的需求意愿，又降低了运输成本，同时，货物稳性的提高表示可适当提高运行速度，增加经济性。
附图说明
图1是本发明提供的一种散改集集装箱的结构示意图。
图2是本发明提供的一种散改集集装箱的可调积载内室的结构示意图。
图3是图1的侧面透视图。
图4是可伸缩平板与可伸缩外侧板的结构示意图。
图5是图4的剖面图。
图6是本发明提供的一种散改集集装箱的运输状态监测系统的结构外部结构示意图。
图7是本发明提供的一种散改集集装箱的可调积载内室的可移动边门开合示意图。
图8是本发明提供的一种散改集集装箱的运输状态监测方法的流程示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图8，具体说明本发明的较佳实施例。
如图1和图2所示，本发明提供一种散改集集装箱，包含：
集装箱体7，其上设置有可开启的箱门1；
可调积载内室5，其设置在集装箱体7内部，该可调积载内室5的底部与集装箱体7固定连接，该可调积载内室5的体积可调，该可调积载内室5用于容纳并固定散货。
考虑到在散装货物未装满时(如煤炭体积小密度大)，一旦可调积载内室5与集装箱体7的长度和宽度相同，存在重心过度偏移而导致侧翻的风险，由此，在可调积载内室5与集装箱体7之间留出了较大空隙，留出的距离应能保证调节平板的最长长度，同时可调积载内室应超过集装箱箱内尺寸的一半(内尺寸长5.9m)，因此，应保留1-1.4米的距离。
进一步，所述的可调积载内室5包含：
底板10，其固定在集装箱体7的箱底板上；
顶板；
一个固定侧板，其设置在远离集装箱门1的一端，且分别固定连接底板10和顶板；
两个可伸缩外侧板，每个可伸缩外侧板与固定侧板固定连接，与底板10和顶板可移动式接触；
两扇可移动边门11，其设置在固定侧板的对面，接近集装箱门1，每扇可移动边门11分别铰接一个可伸缩外侧板，可沿旋转轴开启，两扇可移动边门11的接触位置处设置有磁吸层42，实现可移动边门11的关闭；
至少三个可伸缩平板6，其平行于可伸缩外侧板，且相互平行设置在可调积载内室5中，每个可伸缩平板6与固定侧板固定连接，与底板10和顶板可移动式接触。
为了便于可伸缩外侧板和可伸缩平板6改变长度，使可调积载内室改变装货体积，所述的底板10上还可以设置滑道42，可以仅设置两条滑道42，将两个可伸缩外侧板设置在对应的滑道42内，这样可以节省材料，或者还可以根据可伸缩外侧板和可伸缩平板6的总数量，设置匹配数量的滑道42，从而将所有的可伸缩外侧板和可伸缩平板6都设置在滑道42内，方便了可伸缩外侧板和可伸缩平板6的定位和伸缩。
进一步，所述的可伸缩平板6的结构与可伸缩外侧板的结构一致，如图3～图5所示，以可伸缩平板6为例，所述的可伸缩平板6包含：
板状抽屉结构，其包含至少三块空心板，每一块空心板的外侧都套设一块空心板，直至最外层空心板，该最外层空心板与与固定侧板固定连接，内外相邻的空心板之间通过抽屉滑轨滑动连接；
伸缩铰链54，其设置在板状抽屉结构的内部，该伸缩铰链54的两端分别与最内层空心板和最外层空心板固定连接，通过该伸缩铰链54的伸缩，带动板状抽屉结构的伸缩，从而改变可伸缩平板6在水平方向的长度；
在本发明的一个实施例中，如图4所示，板状抽屉结构包含第一空心板51，第二空心板52，第三空心板53，每块空心板上都具有滑轨结构81和83，第一空心板51的外面套设第二空心板52，第二空心板52外面套设第三空心板53，第三空心板53固定连接固定侧板，相互嵌套的空心板之间通过滑轨结构81和83连接，并通过滑轨结构实现类似于抽屉移动时的相互位移，即第一空心板51可缩入第二空心板52中，第二空心板52可与第一空心板51一起缩入第三空心板53中，81为滑轨上的固定配件卡扣，即第一空心板51和第二空心板52并不会脱离板状抽屉结构(其工作原理及结构同抽屉侧面的金属钢珠滑轨，可以确保水平和垂直方向的稳定性)；如图5所示，所述的伸缩铰链54的一端通过螺丝①②与第一空心板51固定连接，伸缩铰链54的另一端通过螺丝③④与第三空心板53固定连接。
进一步，所述的可伸缩平板6内部具有锁扣结构，所述的锁扣结构包含设置在板状抽屉结构上的第一锁扣，以及对应设置在伸缩铰链54上的第二锁扣。在本实施例中，如图5所示，第一空心板51靠近集装箱门1的一侧上固定设置第一锁扣⑤，第二空心板52靠近集装箱门1的一侧上固定设置第一锁扣⑦，伸缩铰链54上固定设置第二锁扣⑥和⑧(上下一致，仅对一侧进行编号)，第一锁扣⑤和第二锁扣⑥配对，第一锁扣⑦和第二锁扣⑧配对，伸缩铰链54完全伸展，第一空心板51和第二空心板52都处于完全拉出状态，此时的可伸缩平板6在水平方向的长度达到最长，适用于装低密度货物，当伸缩铰链54收缩至第一锁扣⑤和第二锁扣⑥重合锁定，此时第一空心板51完全缩入第二空心板52内，可伸缩平板6的长度适用于装中等密度的货物，伸缩铰链54继续收缩至第一锁扣⑦和第二锁扣⑧重合锁定，此时第一空心板51和第二空心板52都完全缩入第二空心板52内，可伸缩平板6的长度适用于装高密度的货物。
如图1、图3和图6所示，本发明还提供一种散改集集装箱的运输状态监测系统，包含：
所述的散改集集装箱；
运输车板2，以及分别固定设置在运输车板2两侧的支撑外板3，所述的散改集集装箱放置在两块支撑外板3之间的运输车板2上；
测速管理器4，其设置在散改集集装箱外侧，位于散改集集装箱与支撑外板3之间，用于采集散改集集装箱运输过程中的位置信息和速度信息；在转弯时，需要测量离心力，即尽可能包含所有重量，此时，测速管理器位于外侧测量的数据更准确，同时，支撑外板给它一个保护作用，不至于由于速度较快，而受到风力的破坏。
箱内状态监测终端9，其设置在散改集集装箱的可调积载内室5中，用于采集散改集集装箱运输过程中的温度和湿度信息；
控制器(图中未显示)，其通过无线网络与驾驶台相连，用于将测速管理器4和箱内状态监测终端9采集的信息进行分类打包，根据两类打包信息进行处理，并最终对运输状态做出相应的反馈，用于实时调节散改集集装箱的运输状态。
在本发明的一个实施例中，如图1和图6所示，在进行运输时，包含了可调积载内室5的集装箱体7放置在运输车板2上，双侧支撑外板3用于保护集装箱安全，为了防止集装箱在运输过程中侧翻，所述支撑外板3与车板2通过焊接的形式连接，为铝制金属，与车板顶端31对齐，两侧支撑外板3之间的预留空间用于放置集装箱体7。
通过双侧支撑外板3产生与散改集集装箱转弯时的离心力相反的作用力，防止侧翻，在对双侧外板3进行高度设计时，需要考虑侧翻阈值、板的变形计算——最大转角、运输坡度、离心力、所用材料、货物质量等。在设置双侧支撑外板3防侧翻安全高度时，首先应明确一个概念，侧翻阈值，即在开始侧翻时受到的侧向加速度，根据运输质量和货物类型，查表可得侧翻阈值为0.4-0.6，单位用每克的弧度数表示，即需要考虑到板的变形计算——最大转角，考虑最佳安全性，此处使用0.4(数值越高代表防侧翻能力越强)，最大转角的计算公式为
Figure BDA0002473806590000071
(其中，F为离心力，E为弹性模量，I为惯性矩，L为板的高度)，F＝mg×i，i为运输坡度，根据铁路选线设计的规定，i不大于千分之二，故此处i取千分之二，取m为散改集集装箱最大可运载散货质量22吨，
Figure BDA0002473806590000072
a为集装箱长度，其中铝的弹性模量为70GPa，算得支撑外板3的高度L应不小于1.56m。
可调积载内室5中具有三块可伸缩平板6，通过伸缩铰链54和具有滑道的底板10共同发挥作用，调节箱内装货体积，增加运输途中的货物稳性，减小铁路运输途中因散货无法填满整个散货集装箱而导致晃动过大，进而危害运输安全或因减速降低经济性的情况。除特殊说明，可调积载内室5所用材料均为铁质材料。
如图1、图2和图7所示，可调积载内室5的两扇可移动边门11与集装箱体7的箱门1平行，可移动边门11可扇形开至大于90度，便于装卸货，且两扇可移动边门11通过磁吸层12进行吸合。如图7所示，可移动边门11由关闭状态打开至开启状态62，其开合轨迹如61所示，绕着可调积载内室的可伸缩外侧板侧边的棱柱进行弧形运动，当可移动边门11开至最大角度时，即达到62的状态，此时可移动边门11与集装箱体7的一条棱柱贴合，可进行装卸货，装卸完毕后，同样的作用方式，由62状态恢复至关闭状态即可。
如图2所示，所述的底板10与集装箱底部通过常温固化的方式衔接，各材料均为金属，以焊接形式构成一个整体；底板10与箱门1垂直，底板10的两侧具有滑道42，用于内外推拉可移动边门11，辅助调节装货空间，滑道42需要在原材料上制备类似改性聚甲醛的铜塑复合层为减摩抗磨工作表层或其他符合具有一定摩擦且耐磨防腐要求的涂层，优选地，底板10的长度与集装箱体7内部长度一致且固定，宽度与可伸缩平板6的最长长度相同且固定，优选地，底板10与可移动边门11底部并未完全贴合，余留少许空间41，便于可移动边门11的移动；如图7所示，可移动边门11在闭合时，仅绕棱柱63做扇形开合，作为可调积载内室5的一部分，随整个结构固定于底板10上，待可移动边门11关闭后，需要调整装货体积时，底板10固定不动，可移动边门11随整个结构沿底板10两侧水平移动。如图2所示，所述可伸缩平板6与可移动边门11垂直，为前后调节，主要通过伸缩铰链54进行调节固定，这种调节方式相比于普通伸缩板使用时间更久，优选地，平板间不相通，更有利于保持散货稳定，优选地，内部为三块可伸缩平板6，与可移动边门11垂直的两个内室面所用材料及结构同可伸缩平板6一样，箱门1向侧时横向水平调节；优选地，整个可调积载内室5靠门一侧与集装箱体7的箱门1靠近，便于拉动可移动边门11上的两个拉环进行人工调节。
如图4和图5所示，第一空心板51，第二空心板52，第三空心板53并非处于同一平面，有细微的高度差别，为了便于板状抽屉结构随伸缩铰链54移动，因此并不会影响散货的隔离，上、下、左、右四个面均采用抽屉推拉的原理进行调节，由于采用嵌套结构，第一空心板51，第二空心板52，第三空心板53所在面在工作时互不干扰，即在第一空心板51移动时，第二空心板52，第三空心板53并不会受到影响。可伸缩平板6和可伸缩外侧板的推动方向由靠近集装箱门一侧到固定侧板一侧，在进行第一层高度锁定时，整个伸缩铰链处于延展状态，即未压缩状态，此时的可调积载内室5适用于装载低密度散货(粮食等)，在进行第二层高度固定时，伸缩铰链54收缩至第一锁扣⑤和第二锁扣⑥重合锁定，此时的可调积载内室5适用于装载中密度散货(水泥、矿石等)，在进行第三层高度固定时，伸缩铰链54收缩至第一锁扣⑦和第二锁扣⑧重合锁定，此时的可调积载内室5适用于装载高密度散货(煤炭等)。本实施例中，第一锁扣可以采用凸起结构，第二锁扣采用凹陷结构，第一锁扣的凸起与第二锁扣的凹陷大小和形状都完全匹配，当第一锁扣和第二锁扣重合，则凸起结构与凹陷结构完全重合，实现锁定。所述的伸缩铰链一般采用金属材质。
由于普通集装箱的技术标准低于散货集装箱，20TEU(TEU是英文Twenty-feetEquivalent Unit的缩写，是以长度为20英尺的集装箱为国际计量单位，也称国际标准箱单位)散货集装箱的货物最大承重能力为26～28吨，而普通集装箱的货物最大承重能力为22吨，因此，散货在装箱后未填满整个集装箱内的体积，在运输中容易晃动导致整个箱体的重心发生不确定的偏移，稳性较低，尤其是在以较快速度通过转弯半径较小的弯道时，集装箱向一侧倾覆的危险性增加，而铁路运输的轨道固定，重建的可能性较低。
本实施例中使用10号槽钢材料(从经济性考虑)作为可伸缩平板的材料，其抗弯截面系数为WZ＝39.7cm3，在运输时，箱门朝向侧面，可伸缩平板为水平设置，金属弹力卷曲夹层设置的高度受集装箱底面的中间横梁受到的最大正应力限制。由材料力学的弯矩计算得到
Figure BDA0002473806590000091
(q为均布荷载，l为横梁的长度)，横梁的横截面受到的最大正应力为
Figure BDA0002473806590000092
此处取最大容许应力[σ]max＝220MPa代入计算，求得均布荷载q＜12652N/m2，根据不同货物的密度，加不同的可伸缩平板高度。散货密度越大，设置的高度越低，因此，对于装载高密度散货(煤炭等)的可伸缩平板51的高度来说，按照煤炭的密度为1300kg/m3，求得第一层的设置高度应为2.43m；对于装载中密度散货(水泥、矿石等)的可伸缩平板52的高度来说，按其密度范围为800kg/m3，求得第二层的设置高度应为1.53m；对于装载低密度散货(粮食等)的可伸缩平板53的高度来说，按其密度范围为600kg/m3，所占的体积最大，求得第三层的高度为0.5m，整个可伸缩平板总长度为4.46m(其中最大正应力是垂直于截面的应力分量；容许应力是保证构件安全、正常工作所允许承受的最大应力；均布荷载是均匀分布在结构上的力)。
在发明的一个实施例中，还提供一种散改集集装箱的运输状态监测方法，通过监测散改集集装箱的实时速度、温度和湿度，实现对散改集集装箱运输状态的实时调节。
如图1和图3所示，所述的测速管理器4位于双侧支撑外板3与集装箱体7外侧的中间，通过高强度粘合剂置于集装箱体7外侧凹处，以便更精确感知离心力，并测算理论速度。所述的箱内状态监测终端9通过高强度粘合剂置于可调积载内室5内部左上角处(此时箱门1向侧)，箱内状态监测终端9与运输货物置于同一运输空间，可有效监测箱内的温度和湿度参数。
如图8所示，铁路运输过程中，当散改集集装箱由直线变为弯道时，会产生向外的离心力，双侧支撑外板3会给其方向相反的作用力予以保护不侧翻，与此同时，在运输不断变化中，这种力与运输环境会对运行速度造成影响，测速管理器4可测出即时速度。由于散改集集装箱为普通集装箱，其技术标准低于散货集装箱技术标准，且运输管理不同，可调积载内室5与箱内状态监测终端9可间接弥补上述差异，即在散货未满载的情况下减少晃动带来的危险和保证运输不确定性对货物质量及运输安全的危及(如，夏天由于温度过高导致煤炭自燃或梅雨季节导致粮食霉变)。所述的测速管理器4用于监测运输动态，通过获取箱内货物离心力、运行坡度、运行倾角和即时运输速度等货物和地理信息，并将各种状态信息发送给测速管理模块信息分析模块。所述的箱内状态监测终端9与测速管理器4并联工作，相互独立，用于监测货物湿度和温度等影响货物质量的参数状态，将货物温度和湿度实时监测数据汇总给箱内状态模块信息分析模块。测速管理和箱内状态两种类型下搜集测速管理信息包和箱内状态信息包交由控制器进一步处理。控制器通过无线通讯与驾驶台连接，根据各参数状态，判断是否自动调节或发送至驾驶台人工调节或警报，且保存异常情况。
进一步，所述的测速管理器4包含GPS/北斗系统和GIS系统，所述的GPS/北斗系统采集定位信息，所述的GIS系统采集运行坡度、倾角等具体地理信息，所述的测速管理器4中还包含压力传感器，用于测量离心力，离心力是火车运输状态发生改变(如直行变为转弯)时给侧壁的一个作用力，用于即时速度计算，测速管理器4位于侧壁，可以通过压力传感器得到离心力。
所述的箱内状态监测终端9包含温度测量仪和湿度测量仪，分别用于测量温度和湿度参数。
箱内状态监测终端9内设有GPS/北斗系统，可精确定位异常集装箱，待处理结束后，保存操作结果，作为日后纠纷的凭证之一。
如图8所示，控制器接收到的数据分为测速管理信息包和箱内状态信息包。所述的测速管理信息包包含：通过GPS/北斗系统采集的定位信息，GIS系统采集的运行坡度、倾角等具体地理信息，货物离心力和实际运输速度等信息。所述的箱内状态信息包包含：通过箱内状态监测终端9采集的温度、湿度状态参数，以及预设临界值。
控制器为一个操作系统，一部分位于测速管理器内部，另一部分位于箱内状态监测终端，对两个信息包进行最终分析处理，并发出控制指令，最终过滤正常状态信息，连续性滚动储存异常信息及其操作结果。
所述的控制器包含：测速管理模块信息分析模块和箱内状态模块信息分析模块。
所述的测速管理模块信息分析模块包含计算模块、判断模块和执行控制模块，计算模块通过对GPS/北斗、GIS和货物离心力等信息计算最佳运行速度，并通过判断模块对比计算速度与实际运输速度的大小，实际速度若较高，则执行控制模块进入自动降速调节环节，否则，执行控制模块判断两者差值是否在预先设置的操作范围内，所述差值范围分为三挡，为人工提前设置，由高到低；第一档为经济差值，即超出则进入自动提速调节环节；第二档为提醒差值通过无线传输驾驶台，交由操作员，进入人工调节环节，超出调节时间则视为不调节；第三档为忽略差值，即在此范围内，自动忽略。
由于列车运行速度与途径地形与铁路线形设计有关，在直线行驶时稳性较高，在弯道行驶时，为了运行安全，需要降低速度，计算模块计算最佳运行速度是按照重力与支持力的合力提供的向心力计算所得，在不考虑车厢内散货晃动的情况下，轨道线路设计时会采取较大的转弯半径或者较小的规定速度，对于散改集运输会造成侧翻的危险，在考虑稳性的情况下，计算得到初稳性高度为
Figure BDA0002473806590000121
(y’为重心变化轨迹曲线的一阶导数，y”为重心变化轨迹曲线的二阶导数)；列车转弯规定速度根据向心力计算公式：
Figure BDA0002473806590000122
(P为列车所受重力，i为轨道超高坡度，Fn为向心力，s为两轨间距，得到
Figure BDA0002473806590000123
由几何原理得：y'＝2πnr＝iHv③；y”＝(iv)2H④；联立上式可得
Figure BDA0002473806590000124
即给定初稳性高度的安全值，在内外轨道的坡度、转弯半径已知情况下获得最佳行驶速度。判断后，进入执行控制模块，若此速度低于即时行驶速度，则自动降速调整，并记录为异常情况，否则，不记录，并根据预设差值进行调整，高于速度经济差值则自动提速调整；低于速度经济差值但高于速度提醒差值，则通过无线传输至驾驶台人工调整，若数秒内无操作，则默认为不调整，若位于速度忽略差值，则不提醒也不调整；所述测速管理的执行控制模块各项差值范围均通过运输前人工设定，且具有记忆功能，下次若无改变，则默认为上次设置值。
所述的箱内状态模块信息分析模块包含临界值对比模块、判断模块和自动操作模块，由于散货对温度和湿度要求较高于普通集装箱货物，但散改集集装箱运输管理仍按普通集装箱运输管理方式，在对此信息包的处理过程中，通过临界值对比模块的实际状态参数与临界值的对比结果，判断模块判断是否警报提醒，若超过，则对运输安全造成威胁，记为异常情况，自动操作模块通过无线通讯反馈给铁路中心站控制台和铁路运输驾驶台，否则，此次监测进入结束环节。
在本发明的一个实施例中，在运输散货时，使用该散改集集装箱运输状态监测系统时，首先，将集装箱体7的箱门1朝上，打开可调积载内室5的可移动边门11，将需要装运的散货倒入可伸缩平板6之间的空间，装货完毕后，关上可移动边门11，根据实际散货体积推动可移动边门11，可伸缩平板6与可调积载内室5的两个可伸缩外侧板产生移动，直至将箱内散货禁锢在较小的空间内，然后关上箱门1，将集装箱体7放入双侧支撑外板3之间的预留位置，此时集装箱箱门1向侧，至此，达到增加散改集集装箱运输过程中稳性以及防止侧翻的目的。接下来设置五项预留临界参数值，即速度经济差值、速度提醒差值、速度忽略差值、箱内温度和箱内湿度，当实际状态超过上述五项参数值时，会判断是否进入自动控制调节或报警或人工调节环节。在速度相关值中，由于并为威胁到行驶安全，仅出于经济性的考虑，因此，并无数值范围，主要根据驾驶人的习惯；箱内温度和湿度的范围主要由运输货种决定，因此，并不设置数值范围，驾驶人可以根据运输散货的货种具体要求自行设置。速度经济差值、速度提醒差值和速度忽略差值三项是“或”的关系，箱内温度和箱内湿度是“和”的关系。散改集集装箱运输过程中，监测终端对运行稳性和箱内环境测控，各项子系统通过无线通讯连接，并保留异常状态的信息和操作指令。实现了实时监测、保障运输安全性和可靠性、以及提高经济性的目的。
本发明能够快速精准监测散改集集装箱在运输过程中的状态参数，并及时调控，提高散改集集装箱运输的安全性、可靠性和经济性，避免因运输过程中环境不确定等因素而造成的损失，制备材料均普通易得且设计结构经济耐用，符合经济性要求。
本发明具有以下优点：
1、增加散改集集装箱运输的安全性，增加箱内散货稳性，实时监测有利于及时发现并避免侧翻或货物着火等危险。
2、降低散改集集装箱运输的货损货差，可快速准确测出箱内货物环境，以便及时得到状态参数反馈并采取行动，保证货物质量和运输的可靠性。
3、增加散改集集装箱运输的经济性，监测最佳运输速度，在充分考虑运输安全的前提下，既考虑到操作员的需求意愿，又降低了运输成本，同时，货物稳性的提高表示可适当提高运行速度，增加经济性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种散改集集装箱，其特征在于，包含：
集装箱体，其上设置有可开启的箱门；
可调积载内室，其设置在集装箱体内部，该可调积载内室的底部与集装箱体固定连接，该可调积载内室的体积可调，该可调积载内室用于容纳并固定散货。
2.如权利要求1所述的散改集集装箱，其特征在于，所述的可调积载内室包含：
底板，其固定在集装箱体的箱底板上；
顶板；
一个固定侧板，其设置在远离集装箱门的一端，且分别固定连接底板和顶板；
两个可伸缩外侧板，每个可伸缩外侧板与固定侧板固定连接，与底板和顶板可移动式接触；
两扇可移动边门，其设置在固定侧板的对面，接近集装箱门，每扇可移动边门分别铰接一个可伸缩外侧板，可沿旋转轴开启；
至少三个可伸缩平板，其平行于可伸缩外侧板，且相互平行设置在可调积载内室中，每个可伸缩平板与固定侧板固定连接，与底板和顶板可移动式接触。
3.如权利要求2所述的散改集集装箱，其特征在于，所述的可移动边门的接触位置处设置有磁吸层，实现可移动边门的关闭。
4.如权利要求2所述的散改集集装箱，其特征在于，所述的底板上设置滑道，所述的可伸缩外侧板和/或可伸缩平板设置在滑道内。
5.如权利要求2所述的散改集集装箱，其特征在于，所述的可伸缩平板的结构与可伸缩外侧板的结构一致，所述的可伸缩平板或可伸缩外侧板包含：
板状抽屉结构，其包含至少三块空心板，每一块空心板的外侧都套设一块空心板，直至最外层空心板，所述的最外层空心板与与固定侧板固定连接，内外相邻的空心板之间通过抽屉滑轨滑动连接；
伸缩铰链，其设置在板状抽屉结构的内部，该伸缩铰链的两端分别与最内层空心板和最外层空心板固定连接，通过该伸缩铰链的伸缩，带动板状抽屉结构的伸缩，从而改变可伸缩平板或可伸缩外侧板在水平方向的长度。
6.如权利要求5所述的散改集集装箱，其特征在于，所述的可伸缩平板或可伸缩外侧板包含锁扣结构，所述的锁扣结构包含设置在板状抽屉结构上的第一锁扣，以及对应设置在伸缩铰链上的第二锁扣，所述的第一锁扣和第二锁扣重合，实现锁定。
7.一种散改集集装箱的运输状态监测系统，其特征在于，包含：
如权利要求1-6中任意一项所述的散改集集装箱；
运输车板，以及分别固定设置在运输车板两侧的支撑外板，所述的散改集集装箱放置在两块支撑外板之间的运输车板上；
测速管理器，其设置在散改集集装箱外侧，位于散改集集装箱与支撑外板之间，用于采集散改集集装箱运输过程中的位置信息和速度信息；
箱内状态监测终端，其设置在散改集集装箱的可调积载内室中，用于采集散改集集装箱运输过程中的温度和湿度信息；
控制器，其通过无线网络与驾驶台相连，用于将测速管理器和箱内状态监测终端采集的信息进行分类打包，根据两类打包信息进行处理，并最终对运输状态做出相应的反馈，用于实时调节散改集集装箱的运输状态。
8.如权利要求7所述的散改集集装箱的运输状态监测系统，其特征在于，所述的测速管理器包含：GPS/北斗系统、GIS系统和压力传感器，所述的GPS/北斗系统采集定位信息，所述的GIS系统采集运行坡度、倾角，所述的压力传感器用于测量离心力。
9.如权利要求7所述的散改集集装箱的运输状态监测系统，其特征在于，所述的箱内状态监测终端包含温度测量仪、湿度测量仪和GPS/北斗系统，所述的温度测量仪测量温度，所述的湿度测量仪测量湿度，所述的GPS/北斗系统用于精确定位异常集装箱。
10.一种如权利要求7-9中任意一项所述的散改集集装箱的运输状态监测系统的运输状态监测方法，其特征在于，通过测速管理器实时采集散改集集装箱运输过程中的位置信息和速度信息，通过箱内状态监测终端实时采集散改集集装箱运输过程中的温度信息和湿度信息，通过对比散改集集装箱的实际运输速度和最佳运输速度，实时调节散改集集装箱的运输速度，当散改集集装箱的温度和湿度超过设定阈值，及时报警。
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