CN112550323A - 一种铁路智能货车系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路智能货车系统，包括检测系统和智能控制盒，智能控制盒内设有中央控制器，检测系统包括设置于转向架侧架的上弦杆与摇枕之间的测距传感器，测距传感器将转向架侧架的上弦杆与摇枕之间的位移数据传输至中央控制器；还包括智能标定系统，智能标定系统包括油压传感器、液压油缸和连接液压油缸两端的钢丝绳，钢丝绳缠绕转向架侧架上的弹簧托板与摇枕，液压油缸工作使转向架侧架的上弦杆与摇枕间发生位移，液压油缸通过油压传感器将压力数据传输至中央控制器并存储，得到位移数据与压力数据的关系；本方案避免了斜契摩擦力的影响，增加了货车载重测量的准确性；通过中央控制器、GPRS模块的设置，实现了铁路货车的实时监控。
Description
技术领域
本发明涉及列车监测技术领域，尤其涉及一种铁路智能货车系统。
背景技术
随着这些年我们国家经济的高速发展，铁路的机车和客车行业也取得了高速发展；相比之下货车这个行业进展不大，货车在全国各地、世界各地奔跑，但每辆货车的载重情况，是否偏重、偏载、超重，轴温是否正常，在什么位置等等，不能实时快速掌握，这对货车的管理非常不利。
现在要知道货车载重的数据，必须要把货车开到专门地磅上去称，这样在装货时发生偏载、偏重、超重，就不能及时发现和进行调整；另外货车在运行的过程中，遇到启动和刹车的冲击，货物的位置可能发生变化，也有可能发生新的偏载、偏重，也不能及时发现。这对货车运行的安全产生很大风险。
在吊装集装箱时，如果发生F-TR锁不脱锁的情况，没有相应的检测设备，不能及时发现，会把平车也吊起来，造成重大的安全事故。
目前货车轴温的测量是靠铁路边安装的红外测温仪表来测量，在没有安装设备的路段，一旦货车轴温过高，发生燃轴事故，不能及时发现，引起事故。
目前货车上安装有电子标签，电子标签上记录火车的编号等有关数据，在铁路某些位置安装有电子标签读头，一旦货车通过，就可以知道该货车所在位置；但在没有安装读头的路段，仍然不能及时知道货车的实时位置。
目前的货车的管理比较困难，这也对货车的安全运行不利，这主要是货车上没有安装相应的电子测量设备和物联网设备。
现有技术中，虽然有人提出了在货车上安装载重测量设备，通常做法是先把转向架的每个弹簧逐一测量它们的弹性系数和自由高度，然后根据货车载重后通过拉线位移传感器测量弹簧压缩量来计算实际载重；显然这对于新生产的货车对安装前的弹簧进行测量是可能的，但对于已出厂或现在在铁路上运行的货车逐一测量每个弹性系数和原始高度就无能为力了，并且仅测量弹簧压缩量不能满足监测精确度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种铁路智能货车系统，解决了现有技术中由于转向架多个弹簧的自由高度不尽相同，斜契的摩擦力也影响弹簧的压力，因此转向架侧架的上弦杆与摇枕间距离与压力不完全是线性的，仅仅根据各弹簧的弹性系数和自由高度来计算造成压力，存在不准确的问题；以及现有技术中无法实时监测的问题。
本发明为了解决现有技术问题所采用的技术方案如下：
提供一种铁路智能货车系统，包括检测系统和智能控制盒，所述智能控制盒内设有中央控制器，所述检测系统包括设置于转向架侧架的上弦杆与摇枕之间的测距传感器，所述测距传感器将转向架侧架的上弦杆与摇枕之间的位移数据传输至中央控制器，转向架分为前后转向架，每个转向架两端均设有测距传感器，测距传感器位置相同，均设置在转向架侧架的上弦杆上。
由于转向架侧架的弹簧托板与摇枕间的多个弹簧的自由高度不尽相同，斜契的摩擦力也是影响弹簧压力的因素。因此转向架侧架的上弦杆与摇枕间的位移距离与压力是非线性的，仅仅根据转向架侧架的弹簧托板与摇枕间的多个弹簧的弹性系数和自由高度来计算压力是不准确的。为了得到转向架侧架的上弦杆与摇枕间位移距离与压力的关系，还包括智能标定系统。所述智能标定系统包括油压传感器、液压油缸和连接所述液压油缸两端的钢丝绳。所述钢丝绳缠绕转向架侧架的弹簧托板与摇枕，利用钢丝绳缠绕转向架侧架的弹簧托板与摇枕，并在钢丝绳上安装液压油缸，利用液压油缸拉紧钢丝绳，相当于用重物压在转向架的摇枕上。根据钢丝绳缠绕数量的不同，钢丝绳产生的压在转向架侧架的弹簧托板与摇枕的压力与油缸拉力的成倍数关系。所述液压油缸工作使所述转向架侧架的上弦杆与摇枕间发生位移，所述液压油缸通过油压传感器将压力数据传输至中央控制器并存储，得到位移数据与压力数据的关系。传输方式可通过CAN总线或者无线方式。
具体的，所述测距传感器为电子秤传感器或霍尔传感器；常用的传感器还有激光传感器和拉绳传感器。
进一步地，当采用电子秤传感器时，所述电子秤传感器包括传感器模块一和与所述传感器模块一抵接的推杆，所述推杆上套设检测弹簧，利用检测弹簧使推杆抵接转向架的摇枕。根据所述传感器模块一接收到的压力大小，结合检测弹簧的弹性系数，计算得到检测弹簧压缩量，进而得到转向架侧架的上弦杆与摇枕间的位移数据；进一步地通过位移数据结合通过标定并存储的位移数据与压力数据的关系，得到压力数据，压力数据等于该位置载重数据。
进一步地，所述推杆端部设有滚珠一，所述滚珠一向下抵接摇枕，当摇枕发生横向位移时，由于滚珠一的设置也能准确测量出垂直距离。
进一步地，当采用霍尔传感器时，所述霍尔传感器包括传感器模块二、与所述传感器模块二连接的齿轮和与所述齿轮啮合的齿条，利用齿条的自重，是齿条抵接转向架的摇枕，当所述转向架侧架的上弦杆与摇枕间发生位移时，所述齿条随所述摇枕移动并带动所述齿轮转动，所述霍尔传感器通过所述齿轮转动角度数据换算得到所述转向架侧架的上弦杆与摇枕间的位移数据；进一步地通过位移数据结合通过标定并存储的位移数据与压力数据的关系，得到压力数据，压力数据等于该位置载重数据。
更进一步地，所述齿条端部设有滚珠二，所述滚珠二向下抵接摇枕，当摇枕发生横向位移时，滚珠二的设置也能准确测量出垂直距离。
进一步地，为了实现实时监测，还包括设置于智能控制盒中的GPRS模块，所述中央控制器通过所述GPRS模块与互联网连接；当货车的装货重量发生了变化，以及货车发生偏载、偏重、超重，或者货车的位置发生了变化，中央处理器就会通过GPRS模块把货车的全部信息发到连接互联网的货车服务器里；为了全面信息的收集，还可以设置北斗模块实现货车的定位。
更进一步地，还包括温度传感器，所述温度传感器与所述中央控制器连接，所述温度传感器设置在铁路货车轮轴的承载鞍上。
更进一步地，还包括设置在智能控制盒内的无线模块；无线模块实现了中央控制器与外部设备间的数据交换与控制。
本发明的工作原理如下：在货车转向架两端分别安装测距传感器，前后转向架共安装4个测距传感器。通过智能标定系统对转向架两端进行同时标定，得到4组转向架侧架的上弦杆与摇枕间位移数据与压力数据的关系并存储到中央控制器；通过检测系统得到4组实测位移数据，将所述4组实测位移数据传输到中央控制器，分别与对应的4组转向架侧架的上弦杆与摇枕间位移数据与压力数据的关系进行对比，得到4组实测压力数据，根据得到的4组实测压力数据判断铁路货车载重情况。
有益效果如下：
1、通过设置智能标定系统，避免了斜契摩擦力的影响，增加了货车载重测量的准确性。
2、通过中央控制器、GPRS模块的设置，实现了铁路货车的实时监控。
附图说明
图1为铁路智能货车系统示意图；
图2为转向架示意图；
图3为智能标定系统结构示意图；
图4为电子秤传感器结构示意图；
图5为霍尔传感器结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1~4所示，本实施例提供一种铁路智能货车系统，包括检测系统和智能控制盒，所述智能控制盒内设有中央控制器1，检测系统包括设置于转向架侧架的上弦杆2与摇枕3之间的测距传感器，测距传感器将摇枕3与转向架侧架的上弦杆2间的位移数据传输至中央控制器1，转向架分为前后转向架，每个转向架两端均设有测距传感器，分别为40、41、42和43，测距传感器40、41、42和43位置相同，均设置在转向架侧架的上弦杆2与摇枕3之间；
如图2~3所示，由于转向架侧架与摇枕间的多个弹簧6的自由高度不尽相同，斜契5的摩擦力也是影响弹簧压力的因素，因此转向架侧架的上弦杆2与摇枕3的距离与压力是非线性的，仅仅根据转向架侧架的上弦杆2与摇枕3间的多个弹簧6的弹性系数和自由高度来计算压力是不准确的。为了得到转向架侧架的上弦杆2与摇枕3间距离与压力的关系；还包括智能标定系统，智能标定系统包括油压传感器7、液压油缸8和连接液压油缸8两端的钢丝绳9，钢丝绳9缠绕转向架侧架上的弹簧托板10和摇枕3，利用钢丝绳9缠绕转向架侧架上的弹簧托板10与摇枕3，并在钢丝绳9上安装液压油缸8，利用液压油缸8拉紧钢丝绳9，相当于用重物压转向架的摇枕3上。根据钢丝绳9缠绕数量的不同，本实施例中，共形成4组向下的拉力，钢丝绳9产生的压在摇枕3与转向架侧架上的弹簧托板10的压力与液压油缸8的拉力成4:1的倍数关系，液压油缸8工作使转向架侧架的上弦杆2和摇枕3间发生位移，液压油缸8通过油压传感器7将压力数据传输至中央控制器1并存储，得到位移数据与压力数据的关系。本实施例中，数据的传输方式主要通过CAN总线形式。
本实施例中，如图4所示，测距传感器为电子秤传感器。电子秤传感器通过安装架安装在转向架侧架的上弦杆2上。电子秤传感器包括传感器模块一11和与传感器模块一11抵接的推杆12，推杆12上套设测量弹簧13，利用测量弹簧13把推杆12顶在转向架的摇枕3上，根据传感器模块一11接收到的压力大小，结合测量弹簧13的弹性指数，计算得到测量弹簧压缩量，进而得到摇枕3与转向架侧架的上弦杆2间的位移数据。
推杆12端部设有滚珠一14，滚珠一14向下抵接摇枕3，当摇枕3发生横向位移时，由于滚珠一14的设置也能准确测量出垂直距离。
如图1所示，为了实现实时监测，还包括GPRS模块15，中央控制器1通过GPRS模块15与互联网连接，当货车的装货重量发生了变化，以及货车发生偏载、偏重、超重，或者货车的位置发生了变化，中央控制器1就会通过GPRS模块15把货车的全部信息发到连接互联网的货车服务器里；本实施例中，为了全面信息的收集，还可以设置北斗模块16实现货车的定位。
本实施例中，还包括温度传感器（未示出），温度传感器与中央控制器1连接，温度传感器设置在铁路货车轮轴的承载鞍上。
本实施例中，如图1所示，还包括设置在智能控制盒内的无线模块17。
实施例2
与实施例1不同之处在于，如图5所示，本实施例中测距传感器为霍尔传感器，霍尔传感器通过安装架安装在转向架侧架的上弦杆2上，霍尔传感器包括传感器模块二17、与传感器模块二17连接的齿轮18和与齿轮18啮合的齿条19，利用齿条19的自重，是齿条抵接转向架的摇枕3上，当摇枕3与转向架侧架的上弦杆2间发生位移时，齿条19随摇枕3移动并带动齿轮18转动，霍尔传感器通过齿轮18转动角度数据换算摇枕3与转向架侧架的上弦杆2间的位移数据。
齿条18端部设有滚珠二20，滚珠二20向下抵接摇枕3，当摇枕3发生横向位移时，由于滚珠二20的设置也能准确测量出垂直距离。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护之内。
Claims (9)
1.一种铁路智能货车系统，其特征在于，包括检测系统和智能控制盒，所述智能控制盒内设有中央控制器，所述检测系统包括设置于转向架侧架的上弦杆与摇枕之间的测距传感器，所述测距传感器将转向架侧架的上弦杆与摇枕之间的位移数据传输至中央控制器；还包括智能标定系统，所述智能标定系统包括油压传感器、液压油缸和连接所述液压油缸两端的钢丝绳，所述钢丝绳缠绕转向架侧架上的弹簧托板与摇枕，所述液压油缸工作使所述转向架侧架的上弦杆与摇枕间发生位移，所述液压油缸通过油压传感器将压力数据传输至中央控制器并存储，得到位移数据与压力数据的关系。
2.根据权利要求1所述铁路智能货车系统，其特征在于，所述测距传感器为电子秤传感器或霍尔传感器。
3.根据权利要求2所述铁路智能货车系统，其特征在于，所述电子秤传感器包括传感器模块一和与所述传感器模块一抵接的推杆，所述推杆上套设测量弹簧，根据所述传感器模块一接收到的压力大小，结合测量弹簧的弹性指数，计算得到测量弹簧压缩量，进而得到转向架侧架的上弦杆与摇枕间的位移数据。
4.根据权利要求3所述铁路智能货车系统，其特征在于，所述推杆端部设有滚珠一，所述滚珠一向下抵接摇枕。
5.根据权利要求2所述铁路智能货车系统，其特征在于，所述霍尔传感器包括传感器模块二、与所述传感器模块二连接的齿轮和与所述齿轮啮合的齿条，当所述转向架侧架的上弦杆与摇枕间发生位移时，所述齿条随所述摇枕移动并带动所述齿轮转动，所述霍尔传感器通过所述齿轮转动角度数据换算得到所述转向架侧架的上弦杆与摇枕间的位移数据。
6.根据权利要求5所述铁路智能货车系统，其特征在于，所述齿条端部设有滚珠二，所述滚珠二向下抵接摇枕。
7.根据权利要求1所述铁路智能货车系统，其特征在于，还包括设置于智能控制盒中的GPRS模块，所述中央控制器通过所述GPRS模块与互联网连接。
8.根据权利要求1所述铁路智能货车系统，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器与所述中央控制器连接，所述温度传感器设置在铁路货车轮轴的承载鞍上。
9.根据权利要求1所述铁路智能货车系统，其特征在于，还包括设置在智能控制盒内的无线模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Railway Intelligent Freight Car System Granted publication date: 20220527 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Zhuzhou branch Pledgor: ZHUZHOU XUYANG ELECTROMECHANIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980002685 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |