CN111550512B - 一种火车制动气缸压力监测采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火车制动气缸压力监测采集系统，其特征在于，包括气缸压力传感器、气缸温度探测器、压力及温度电信号生成器、内部算法补偿器、高速数据通讯处理器、超高频RFID数据处理器、无线充能及储能器、超高频通讯天线、无线ID采集器；本发明的有益效果在于：一、首先采用对制动气缸气压的实时监测；二、不需要人员经验判断；三、数据以经过采集点的车厢顺序进行采集；四、高速、高可靠性、超低功耗、工作寿命10年以上；五、传感器采集精度高、高速感知及响应，即使火车时速大于160千米时速也可有效传送能量及数据；六、稳定高低温、高防水、高抗震、抗干扰；七、特殊放大能量广角储存单元；八、可嵌入铁路内网，进行智能管理。

Description

一种火车制动气缸压力监测采集系统
技术领域
本发明涉及火车制动气缸压力采集技术领域，特别涉及一种火车制动气缸压力监测采集系统。
背景技术
高速行驶的火车能迅速停下来靠的是空气制动。空气制动的设备一部分安装在火车机车上，另一部分安装在火车每节车厢下。在火车每节车厢下装有一套完整的刹车装置，刹车装置的工作原理是：当司机操作制动阀向各车厢的刹车装置的制动风缸充气时，压缩空气就通过充气管到火车每节车厢的刹车装置的制动风缸内。司机操纵制动阀刹车时，制动风缸里的压缩空气被排出，空气压力转变未机械力，将闸瓦压紧，从而对高速运转的车轮产生制动作用。无论机车牵引多少节火车车厢，司机都能控制整个火车的运行，使火车迅速停下来。
火车制动是以空气为制动原动力，以改变空气的压强来操纵控制。制动力越大，其操纵控制越灵敏便利。我国铁路习惯把压力空气简称为“风”，把空气制动机简称为“风闸”。上述风缸本文称为气缸，因此制动气缸内的气压强度决定了刹车装置的灵敏和作用；具体刹车装置采用电控制动机给制动气缸内的气压如图5。
人为地使火车减速或使在规定的距离内停车即称为“制动”，反之，对已经施行的火车，解除或减弱其制动作用，均称之为“缓解”。火车制动在操纵上按用途可分为“常用制动”和“紧急制动”两种。在正常情况下为调节或控制火车速度包括进站停车所施行的制动，称为“常用制动”，它的特点是作用比较缓和而且制动力可以调节。在紧急情况下为使火车尽快停住所施行的制动，称为“紧急制动”也称为“非常制动”，它的特点是作用比较迅猛而且要把火车制动能力全部用上。
从施行制动的瞬间起，到火车速度降为零的瞬间止，火车驶过的距离，称为制动距离。火车重量越大，运行速度越高，就越不容易在短时间、短距离内停下来。假如一列由15节车厢组成的火车，运行时速在50公里时，它实施制动后，可以在130米内停下来；当火车运行时速增加到70公里时，它要向前行驶250米才能停下来；当火车速度达到每小时100公里时，它的制动距离要570米；而当火车速度高达120公里时，制动距离就要超过800米。由此可见，火车速度提高一倍，制动距离要增加三倍以上。然而，我国现行的《铁路技术管理规程》规定，“火车在任何铁路坡道上的紧急制动距离，规定为800米”。
目前，我国及世界上铁路运输的火车制动都是空气制动；火车货运在载重远途运输过程中，遭遇恶劣的环境和天气，此时，火车每节车厢的制动气缸的气压是否能有效起到紧急制动作用，这对制动气缸的气压要求非常高；但现有技术不能有效识别火车每节车厢的制动气缸气压，如果在制动气缸的压力不足以在恶劣环境下，无法在所规定的制动距离内刹车，就会导致非常严重的损失和事故发生。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种火车制动气缸压力监测采集系统，其首先采用对制动气缸气压的实时监测，让火车司机提早知道每节车厢的制动气缸的压力值，当火车需要紧急制动时，可根据每节火车车厢的气缸压力值，采用相应足够气缸压力用于紧急制动刹车。
为了解决上述问题，本发明提供一种火车制动气缸压力监测采集系统，包括气缸压力传感器、气缸温度探测器、压力及温度电信号生成器、内部算法补偿器、高速数据通讯处理器、超高频RFID数据处理器、无线充能及储能器、超高频通讯天线、无线ID采集器；所述气缸压力传感器、气缸温度探测器连接压力及温度电信号生成器；所述压力及温度电信号生成器连接内部运算补偿器；所述内部运算补偿器、高速数据通讯处理器连接超高RFID数据频通讯处理器；所述超高RFID数据频通讯处理器连接无线充能及储能器；所述无线充能及储能器连接超高通讯天线。
进一步说，所述气缸压力传感器用于安装在火车每节车厢的刹车装置的制动气缸内，并感应火车每节车厢的制动气缸的压力数据，且将压力数据发送到压力及温度电信号生成器；所述气缸温度探测器用于安装在火车每节车厢的刹车装置的制动气缸上，并感应火车每节车厢的制动气缸的温度数据，且将温度数据发送到压力及温度电信号生成器。
进一步说，所述压力及温度电信号生成器把气缸压力传感器的压力数据和气缸温度探测器的温度数据转换成电信号。
进一步说，所述内部算法补偿器用于将压力及温度电信号生成器所生成的电信号生成对应3.2Bar压力的信号数据。
进一步说，所述高速数据通讯处理器用于将内部算法补偿器所生成对应3.2Bar压力的信号数据进行高速数据压缩加密通讯处理，并将信号配备ID号，且不同火车车厢所配ID不同。
进一步说，所述超高频RFID数据处理器用于将经过高速数据通讯处理器处理后的数据，再进行RFID数据处理。
进一步说，所述无线充能及储能器用于将超高频RFID数据处理器处理后的数据，再经过无线充能及储能器进行充电和蓄能。
进一步说，所述超高频通讯天线用于将经过无线充能及储能器的信号无线发送给无线ID采集器。
进一步说，所述无线ID采集器用于安装在火车铁轨附近，且每隔间隔30千米安装一个，通过采集每节火车车厢的超高频通讯天线所发射的带有ID的无线信号，再将ID信号的压力值通过RS232线或以太网送给铁路管理系统。
进一步说，所述铁路管理系统将压力值设定为五档位即当压力值大于等于3Bar为一档低压，当压力值大于3bar、且压力值小于4bar为二档中压，当压力值大于等于4Bar、且压力值小于等于5bar为三档正常，当压力值大于5bar为四档高压，当压力值大于7bar为五档超高压、且为示警压；加载气缸温度探测器探测气缸外部温度。
本发明公开了一种火车制动气缸压力监测采集系统，其特征在于，包括气缸压力传感器、气缸温度探测器、压力及温度电信号生成器、内部算法补偿器、高速数据通讯处理器、超高频RFID数据处理器、无线充能及储能器、超高频通讯天线、无线ID采集器；本发明的有益效果在于：一、首先采用对制动气缸气压的实时监测；二、不需要人员经验判断；三、数据以经过采集点的车厢顺序进行采集；四、高速、高可靠性、超低功耗、工作寿命10年以上；五、传感器采集精度高、高速感知及响应，即使火车时速大于160千米时速也可有效传送能量及数据；六、稳定高低温、高防水、高抗震、抗干扰；七、特殊放大能量广角储存单元；八、可嵌入铁路内网，进行智能管理。
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介绍，显而易见地，而描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。
图1是本发明的连接框图。
图2是本发明的工作原理图。
图3是本发明的使用示意图。
图4是本发明无线ID采集器的示意图。
图5是火车的刹车装置结构示意图。
下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是发明一部分实施例，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的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。
实施例一：
如图1至图5所示，所述一种火车制动气缸压力监测采集系统，包括气缸压力传感器1、气缸温度探测器2、压力及温度电信号生成器3、内部算法补偿器4、高速数据通讯处理器5、超高频RFID数据处理器6、无线充能及储能器7、超高频通讯天线8、无线ID采集器9；所述气缸压力传感器1、气缸温度探测器2连接压力及温度电信号生成器3；所述压力及温度电信号生成器3连接内部运算补偿器4；所述内部运算补偿器4、高速数据通讯处理器5连接超高RFID数据频通讯处理器6；所述超高RFID数据频通讯处理器6连接无线充能及储能器7；所述无线充能及储能器7连接超高通讯天线8。
具体说：所述一种火车制动气缸压力监测采集系统，其特征在于，所述气缸压力传感器1用于安装在火车每节车厢的刹车装置的制动气缸内，并感应火车每节车厢的制动气缸的压力数据，且将压力数据发送到压力及温度电信号生成器3；所述气缸温度探测器2用于安装在火车每节车厢的刹车装置的制动气缸上，并感应火车每节车厢的制动气缸的温度数据，且将温度数据发送到压力及温度电信号生成器3；所述压力及温度电信号生成器3把气缸压力传感器1的压力数据和气缸温度探测器2的温度数据转换成电信号；所述内部算法补偿器4用于将压力及温度电信号生成器3所生成的电信号生成对应3.2Bar压力的信号数据；所述高速数据通讯处理器5用于将内部算法补偿器4所生成对应3.2Bar压力的信号数据进行高速数据压缩加密通讯处理，并将信号配备ID号，且不同火车车厢所配ID不同；所述超高频RFID数据处理器6用于将经过高速数据通讯处理器5处理后的数据，再进行RFID数据处理；所述无线充能及储能器7用于将超高频RFID数据处理器6处理后的数据，再经过无线充能及储能器7进行充电和蓄能；所述超高频通讯天线8用于将经过无线充能及储能器7的信号无线发送给无线ID采集器9；所述无线ID采集器9用于安装在火车铁轨附近，且每隔间隔30千米安装一个，通过采集每节火车车厢的超高频通讯天线8所发射的带有ID的无线信号，再将ID信号的压力值通过RS232线或以太网送给铁路管理系统；所述铁路管理系统将压力值设定为五档位即当压力值大于等于3Bar为一档低压，当压力值大于3bar、且压力值小于4bar为二档中压，当压力值大于等于4Bar、且压力值小于等于5bar为三档正常，当压力值大于5bar为四档高压，当压力值大于7bar为五档超高压、且为示警压；加载气缸温度探测器探测气缸外部温度；如此，铁路管理系统对火车每节车厢的刹车装置的制动气缸内实时监测，让火车司机提早知道每节车厢的制动气缸的压力值，当火车需要紧急制动时，可根据每节火车车厢的气缸压力值，采用相应足够气缸压力用于紧急制动刹车；具体刹车装置还包括电控制动机，通过电控制动机给刹车装置的制动气缸足够的气缸压力。
如图1至图4所示，所述气缸压力传感器1用于安装在火车每节车厢的刹车装置的制动气缸内，并感应火车每节车厢的制动气缸的压力数据，且将压力数据发送到压力及温度电信号生成器3；所述气缸温度探测器2用于安装在火车每节车厢的刹车装置的制动气缸上，并感应火车每节车厢的制动气缸的温度数据，且将温度数据发送到压力及温度电信号生成器3。
如图1所示，所述压力及温度电信号生成器3把气缸压力传感器1的压力数据和气缸温度探测器2的温度数据转换成电信号。
如图1所示，所述内部算法补偿器4用于将压力及温度电信号生成器3所生成的电信号生成对应3.2Bar压力的信号数据。
如图1所示，所述高速数据通讯处理器5用于将内部算法补偿器4所生成对应3.2Bar压力的信号数据进行高速数据压缩加密通讯处理，并将信号配备ID号，且不同火车车厢所配ID不同。
如图1所示，所述超高频RFID数据处理器6用于将经过高速数据通讯处理器5处理后的数据，再进行RFID数据处理。
如图1所示，所述无线充能及储能器7用于将超高频RFID数据处理器6处理后的数据，再经过无线充能及储能器7进行充电和蓄能。
如图1至图4所示，所述超高频通讯天线8用于将经过无线充能及储能器7的信号无线发送给无线ID采集器9。
如图1至图4所示，所述无线ID采集器9用于安装在火车铁轨附近，且每隔间隔30千米安装一个，通过采集每节火车车厢的超高频通讯天线8所发射的带有ID的无线信号，再将ID信号的压力值通过RS232线或以太网送给铁路管理系统。
如图1、图2所示，所述铁路管理系统将压力值设定为五档位即当压力值大于等于3Bar为一档低压，当压力值大于3bar、且压力值小于4bar为二档中压，当压力值大于等于4Bar、且压力值小于等于5bar为三档正常，当压力值大于5bar为四档高压，当压力值大于7bar为五档超高压、且为示警压；加载气缸温度探测器探测气缸外部温度。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种火车制动气缸压力监测采集系统，其特征在于，包括气缸压力传感器(1)、气缸温度探测器(2)、压力及温度电信号生成器(3)、内部算法补偿器(4)、高速数据通讯处理器(5)、超高频RFID数据处理器(6)、无线充能及储能器(7)、超高频通讯天线(8)、无线ID采集器(9)；所述气缸压力传感器(1)、气缸温度探测器(2)连接压力及温度电信号生成器(3)；所述压力及温度电信号生成器(3)连接内部运算补偿器(4)；所述内部运算补偿器(4)、高速数据通讯处理器(5)连接超高RFID数据频通讯处理器(6)；所述超高RFID数据频通讯处理器(6)连接无线充能及储能器(7)；所述无线充能及储能器(7)连接超高通讯天线(8)；所述气缸压力传感器(1)用于安装在火车每节车厢的刹车装置的制动气缸内，并感应火车每节车厢的制动气缸的压力数据，且将压力数据发送到压力及温度电信号生成器(3)；所述气缸温度探测器(2)用于安装在火车每节车厢的刹车装置的制动气缸上，并感应火车每节车厢的制动气缸的温度数据，且将温度数据发送到压力及温度电信号生成器(3)；所述压力及温度电信号生成器(3)把气缸压力传感器(1)的压力数据和气缸温度探测器(2)的温度数据转换成电信号；所述内部算法补偿器(4)用于将压力及温度电信号生成器(3)所生成的电信号生成对应3.2Bar压力的信号数据；所述高速数据通讯处理器(5)用于将内部算法补偿器(4)所生成对应3.2Bar压力的信号数据进行高速数据压缩加密通讯处理，并将信号配备ID号，且不同火车车厢所配ID不同；所述超高频RFID数据处理器(6)用于将经过高速数据通讯处理器(5)处理后的数据，再进行RFID数据处理；所述无线充能及储能器(7)用于将超高频RFID数据处理器(6)处理后的数据，再经过无线充能及储能器(7)进行充电和蓄能。
2.根据权利要求1所述一种火车制动气缸压力监测采集系统，其特征在于，所述超高频通讯天线(8)用于将经过无线充能及储能器(7)的信号无线发送给无线ID采集器(9)。
3.根据权利要求1所述一种火车制动气缸压力监测采集系统，其特征在于，所述无线ID采集器(9)用于安装在火车铁轨附近，且每隔间隔30千米安装一个，通过采集每节火车车厢的超高频通讯天线(8)所发射的带有ID的无线信号，再将ID信号的压力值通过RS232线或以太网送给铁路管理系统。
4.根据权利要求3所述一种火车制动气缸压力监测采集系统，其特征在于，所述铁路管理系统将压力值设定为五档位即当压力值大于等于3Bar为一档低压，当压力值大于3bar、且压力值小于4bar为二档中压，当压力值大于等于4Bar、且压力值小于等于5bar为三档正常，当压力值大于5bar为四档高压，当压力值大于7bar为五档超高压、且为示警压；加载气缸温度探测器(2)探测气缸外部温度。
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