CN115743235A - 一种钢水罐拖车重联智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路运输技术领域，公开了一种钢水罐拖车重联智能控制系统，包括机车车体，所述机车车体上设有设备柜，所述设备柜上设有感知相机，所述机车车体上分别设有激光雷达以及自动连挂装置，所述机车车体两侧分别设有自动驻车装置以及脱轨监测装置，方案可自动完成重联解编工作，自动完成机械、电气、管路的贯通连接，钢水罐车可编组进入智能化系统，有效完成智能化系统内拖车的感知、驻车、安全防护等功能，可以检测自身钢包状态，输出警报信息，并可智能分析车辆状态提供检修维护意见，使钢水罐车自身具有制动力，可以实时驻车防溜，无需人工操作，无需人工操作，罐车整体改造难度低，可拆卸维修性强，提升实际使用过程中的实用性。

Description

一种钢水罐拖车重联智能控制系统

技术领域

本发明涉及铁路运输技术领域，具体为一种钢水罐拖车重联智能控制系统。

背景技术

列车编组既是车流组织，又是站场设备运用；既是路网各车站分工的战略部署，又是调节铁路方向和站场工作负担，缓和运输紧张状况的有效手段。在客货列车的使用过程中往往通过编组技术实现多车连挂，多车运行，动力牵引等功能。重联技术包括机械、电气、管路等多种技术，目前应用于动力分散动车组的自动密接式车钩可以实现机械、电气、管路的一体化车钩连接。

传统钢水罐车由人工进行联挂解编控制、无制动及牵引功能、无电气通讯及控制功能、完全依靠人工及机车牵引控制，钢水罐的状态及保温防火性能靠人员观察及定期检查完成，需要以来人工进行重联解编工作，无电气通讯及控制功能无法掌握列尾部线路情况只能依靠人员观察指调，无法测量感知自身运转情况，只能依靠地面人员经验观察及定检，无自动驻车及施加制动的能力，需要人工防溜，实用性不高。

因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员有必要研发一种钢水罐拖车重联智能控制系统。

发明内容

本发明目的是提供一种钢水罐拖车重联智能控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢水罐拖车重联智能控制系统，包括机车车体，所述机车车体上设有设备柜，所述设备柜上设有感知相机，所述机车车体上分别设有激光雷达以及自动连挂装置，所述机车车体两侧分别设有自动驻车装置以及脱轨监测装置。

优选的，所述设备柜与激光雷达设置在相同端，且所述机车车体的前端及尾端均设置有自动连挂装置。

优选的，所述设备柜用于放置设置在设备柜内部的网络交换机、自动驻车装置的驱动器、无线天线、脱轨监测装置的主机、自动连挂装置的驱动设备。

优选的，所述设备柜通过底部螺栓固定于机车车体上。

优选的，所述自动驻车装置安装于机车车轮对上，钢水罐车的制动依靠机车牵引拉拽，在钢水罐车解编后车辆需要原地驻车防溜时，自动驻车装置才会动作夹住车轮，防止车辆溜车。

优选的，所述脱轨监测装置安装于后架钢结构上，对后架轮对轮轨情况进行实时监控，当发生轮轨发生偏移时可立刻发出报警信息提示机车进行减速干预措施。

优选的，所述自动连挂装置安装于车辆两端车钩处，采用焊接的方式安装于车钩上，联挂装置的基础原理为电驱液压泵，车辆端通过DC24V或其他制式电源直接驱动车钩上联挂装置内的液压泵进行解钩动作，当解钩电信号触发，车辆设备柜内的电源驱动设备(电源、继电器、接触器)，通过设备柜与车钩联挂装置间电源线，车辆端输出电源直接驱动自动联挂装置内的液压装置，通过钩体杠杆支点，液压行程驱动钩销动作完成车钩开放动作。同时自动联挂装置可以通过手动按压杠杆尾端进行人工解钩。由于自动摘挂钩装置安装于车钩上与车钩保持相对固定，因此不会发生解钩装置与车钩相对位移的情况，且最大程度的缩短了行程，提高了解编动作的可靠性及效率。

优选的，车辆重联的电气及管路连接部分通过一体式磁吸连接器实现，连接器通过相对柔性的固定及连接器端面导向，使重联时连接器可以通过磁吸力自吸合并对正，完成电气及管路重联。在车辆解编时，只需要保证车辆直线远离一定距离即可拉开磁吸收连接器，完成电气及管路解编。

优选的，所述激光雷达设置在车端一侧，用于列车尾部的距离感知及障碍物检测的手段，可节省系统成本，同时避免了双端激光雷达发生障碍物及距离误判、误采用等情况。

优选的，所述自动驻车装置的驱动器、无线天线、脱轨监测装置的主机均与网络交换机相连接。

优选的，所述感知相机安装在设备柜上，使感知相机的摄像头可以具备3米以上的高度，满足高清感知相机的视野，可实现障碍物类型判断、路面情况监控、距离计算、特殊判断等功能，同时在该位置可设置钢水罐监测相机及探头，可以对钢水罐全身进行温度和状态监测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明为一种钢水罐拖车重联智能控制系统，本方案可自动完成重联解编工作，自动完成机械、电气、管路的贯通连接，钢水罐车可编组进入智能化系统，有效完成智能化系统内拖车的感知、驻车、安全防护等功能，可以检测自身钢包状态，输出警报信息，并可智能分析车辆状态提供检修维护意见，使钢水罐车自身具有制动力，可以实时驻车防溜，无需人工操作，无需人工操作，罐车整体改造难度低，可拆卸维修性强，提升实际使用过程中的实用性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中模块结构示意图；

图3为本发明中行车控制流程的示意图；

图4a-4c为本发明自动联挂结构示意图；

图5为本发明中磁吸连接器结构示意图；

图6为本发明中封闭状态下的连接器结构示意图；

图7为本发明中连接器内部结构示意图；

图8为本发明中连接器柔性支撑结构示意图。

附图标记中：1、设备柜；2、感知相机；3、激光雷达；4、自动连挂装置；5、自动驻车装置；6、脱轨监测装置、7柔性吊挂、8线束软管、9车钩梁固定点、10导向销、11导向孔、12滚轴、13柔性封闭层、14磁吸装置、15风管接口、16连接器内芯端子、17外侧支点杠杆形式、18内测支点杠杆形式、19上拉钩舌、20下推钩舌。

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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例

请参阅图1-3所示，本发明提供一种钢水罐拖车重联智能控制系统技术方案：包括机车车体，机车车体上设有设备柜1，设备柜1通过底部螺栓固定于机车车体上，设备柜1上设有感知相机2，机车车体上分别设有激光雷达3以及自动连挂装置4，机车车体两侧分别设有自动驻车装置5以及脱轨监测装置6，设备柜1与激光雷达3设置在相同端，且机车车体的前端及尾端均设置有自动连挂装置4，设备柜1用于放置设置在设备柜1内部的网络交换机、自动驻车装置5的驱动器、无线天线、脱轨监测装置6的主机、自动连挂装置4的驱动设备，自动驻车装置5安装于机车车轮对上，钢水罐车的制动依靠机车牵引拉拽，在钢水罐车解编后车辆需要原地驻车防溜时，自动驻车装置5才会动作夹住车轮，防止车辆溜车，脱轨监测装置6安装于后架钢结构上，对后架轮对轮轨情况进行实时监控，当发生轮轨发生偏移时可立刻发出报警信息提示机车进行减速干预措施，自动连挂装置4安装于车辆两端车钩处见图4a-4c，采用焊接的方式安装于车钩上，自动连挂装置4的驱动设备安装于车辆智能驾驶设备柜1内，当电信号触发，液压电机动作，通过两根液压管路传递压力至液压泵，液压行程驱动钩销动作完成车钩开放动作，由于自动摘挂钩装置安装于车钩上与车钩保持相对固定，因此不会发生解钩装置与车钩相对位移的情况，且最大程度的缩短了行程，提高了解编动作的可靠性及效率，激光雷达3设置在车端一侧，用于列车尾部的距离感知及障碍物检测的手段，可节省系统成本，同时避免了双端激光雷达发生障碍物及距离误判、误采用等情况，自动驻车装置5的驱动器、无线天线、脱轨监测装置6的主机均与网络交换机相连接，感知相机2安装在设备柜1上，使感知相机2的摄像头可以具备3米以上的高度，满足高清感知相机2的视野，可实现障碍物类型判断、路面情况监控、距离计算、特殊判断等功能，同时在该位置可设置钢水罐监测相机及探头，可以对钢水罐全身进行温度和状态监测。

在本实施方式中，机车发车时，控制端接收到发车请求信号，激光雷达3以及感知相机2对周围环境进行实时监测，当监测到存在障碍物或罐子异常，脱轨监测装置6检测异常时，则反馈信号至控制端，并回复禁止发车，问题处理完毕后，并再次接收到发车请求；

若监测到相关问题，则反馈至自动驻车装置5，向机车回复发车允许，若监测存在障碍物或罐子异常，脱轨监测装置6检测异常时，则反馈信号至控制端，向机车发生报警信息，并判定是否达到安全防护阈值，达到后，发生停车控制信号；

若未监测到相关问题，则接收自动驻车指令或系统断电，并完成行车。

请参阅图4a-4c(其示出了外侧支点杠杆形式17、内测支点杠杆形式18、上拉钩舌19和下推钩舌20)，自动联挂装置根据液压驱动的杠杆设置可以完成上拉钩舌或下推钩舌的功能，也有其他杠杆及液压装置的位置及解构变化设计可以完成对钩舌的驱动，本发明想进一步保护钩体本身设置车钩一体化驱动装置驱动解钩的设计理念。

请参阅图5-7所示，进一步的，钢水罐车无需电池装置，其充电依靠重联电缆进行充电，当重联完成后，罐车与机车即完成了电源与风路的联通，机车可通过重联电源线为钢水罐车系统提供电源及风源，当重联流程进行时，机车先保持重联部分的风路和电源断开，当电气车钩联挂到位后，机车闭合风路塞门及重联电源并进行相关电流风压的数据反馈，在解编流程进行时，机车断开重联供电及供风，即可进行解编，罐车端部连接以平插式电气连接器为基础，增加导向销和导向孔，当两个磁吸连接器靠近时可一定程度上自动校准相对位置，然后靠磁吸连接器上的磁吸装置吸合到位，磁吸电气连接器端子使用的是平插式结构，而不是传统的插针插孔结构，这样可以大大减少端子的磨耗或者损坏，通过导向销和磁吸装置的共同作用保证磁吸连接器间的可靠连接及连接器金属端子内芯的稳定接触，磁吸连接器形式见图5(其也示出了柔性吊挂7、线束软管8和车钩梁固定点9)，当两个磁吸收连接器需要解开时，只需要沿垂直于连接器端面的方向使用较大的力去拉扯即可完成脱离；

本发明中的磁吸连接器具备连接器自动封闭装置，自动封闭装置采用滚帘的设计形式，由上下两个驱动轴控制，当非联挂状态时需要对连接器端面进行封闭防护，通过上下滚轴的旋转驱动可将封闭柔性防护层覆盖于连接器表面，同时滚轴控制将防护层拉紧以保证封闭效果，当需要进行连接时，自动封闭装置可根据相应指令滚动控制柔性防护层脱离卷入滚动轴中露出连接器内芯，封闭状态下的连接器见图6(其示出了导向销10、导向孔11、滚轴12、柔性封闭层13和磁吸装置14)。

电气车钩尾部出可采用软管接头与软管穿线加柔性风管的形式，保证连接器尾部的密封性能，同时对线缆进行防护，连接器端面风管及端子的设置及连接器尾部出管出线的设置需要进行相应重量计算，以保证电气车钩左右重量的平衡，同时电气车钩底部可使用滚珠的形式，这样保证在托盘支撑设计的结构下，两个电气车钩可以一同运动，防止连接器端面的剪切力发生具体实施例见图7(其示出了风管接口15和连接器内芯端子16)，考虑到托盘结构的灵活度较差，在本发明例中不对托盘结构进行实例说明。

基于本发明磁吸连接器特性，其作为电气车钩在机车车辆端联挂中的使用无需机械支撑结构，依靠柔性连接和悬吊保证电气车钩自然状态下自动回正至相对准确的位置即可实现联挂动作，其在机车车辆上的具体实施例见图5。

首先磁吸连接器通过三根或其他数量钢丝绳悬挂至车钩下方，连接器端面超出车钩钩舌槽末端50mm(其他型号车钩根据具体实施可做调整，为保证重联到位及尾部线缆裕度)，这样保证了在自然垂放的情况下，磁吸连接器的水平支撑性，又可保持磁吸连接器在相对运动过程中的上下前后左右的柔性活动空间。磁吸连接器尾部的两根出线软管被固定在车钩钩梁两侧，可多点固定保证车钩梁上线管的可靠固定，软管保证R≤1000mm的弧度，这种设计可以保证磁吸连接器的水平稳定性，使其可保证连接器本身的水平姿态，同时在自然状态下不会随意惯性转动。同时这种设计在保证磁吸连接器稳定的同时不会制约磁吸连接器的摆动灵活性，在磁吸力及固定销可承受范围内柔性支撑可提供最大范围内的灵活运动裕度。

进一步的，上述车端电气车钩形式在车辆联挂解编的过程中完全依靠车辆的相对移动实现，当车辆移动机械车钩相对接近时，磁吸电气车钩可以自动导向吸合完成重联，当机械车钩解除连接车辆相对移动原理时，在达到一定的垂直拉扯力后磁吸电气车钩可以自动脱离。

进一步的，在上述基础上，对连接器模块进行调整，可以提供风路重连功能，具体实施例见图7。当磁吸连接器吸合后，风路管路可被贯通连接，从而可使重联车辆风路贯通。因为磁吸连接器的吸合力可调，且连接器尾部为柔性连接，因此可以保证风管的断面保持平整密封接触。

本发明中，同时提出了另外一种端部连接器柔性支撑设计见图8，其连接解开过程原理同上述，然而其通过端部支出的柔性阻尼装置进行支撑，其性质类似于弹簧装置，既可以支撑磁吸连接器保持在一定的角度位置，又可以在连接完成后保持连接器在各个方向的灵活度，达到与图5绳吊结构相同的作用。

在本实施方式中，降低自动联挂成本，保持詹式车钩的原有灵活性，可以兼容与非自动车钩的联挂功能，简化重联结构，提高装置可靠性及工作性能，简化联挂解编流程，安装简单、使用简便，磁吸连接器可以自动导向校准位置并实现贴合固定，重联连接器的封闭形式可有效防水防尘又不会干扰导向销和磁吸装置的工作，且大大减少了传统连接器防护壳的体积和复杂驱动结构，通过柔性吊装的形式可保证磁吸电气车钩的灵活性，在自然垂放状态下利用重力自动找正位置，跟随机械车钩的联挂解编即可完成电气及空气回路的联挂解编过程，无需二次驱动且解编方便，车端设备改装简便，不影响既有机械车钩结构及工作形式，无需改造车辆钩尾框等结构，适用于多种车型和结构，柔性连接及支撑的型式更为灵活，大大降低了机械卡滞、限位、长时间使用位置偏移等情况的发生。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种钢水罐拖车重联智能控制系统，其特征在于，包括机车车体，所述机车车体上设有设备柜(1)，所述设备柜(1)上设有感知相机(2)，所述机车车体上分别设有激光雷达(3)以及自动连挂装置(4)，所述机车车体两侧分别设有自动驻车装置(5)以及脱轨监测装置(6)。

2.根据权利要求1所述的一种钢水罐拖车重联智能控制系统，其特征在于：所述设备柜(1)与激光雷达(3)设置在相同端，且所述机车车体的前端及尾端均设置有自动连挂装置(4)。

3.根据权利要求1所述的一种钢水罐拖车重联智能控制系统，其特征在于：所述设备柜(1)用于放置设置在设备柜(1)内部的网络交换机、自动驻车装置(5)的驱动器、无线天线、脱轨监测装置(6)的主机、自动连挂装置(4)的驱动设备。

4.根据权利要求1所述的一种钢水罐拖车重联智能控制系统，其特征在于：所述设备柜(1)通过底部螺栓固定于机车车体上。

5.根据权利要求1所述的一种钢水罐拖车重联智能控制系统，其特征在于：所述自动驻车装置(5)安装于机车车轮对上，钢水罐车的制动依靠机车牵引拉拽，在钢水罐车解编后车辆需要原地驻车防溜时，自动驻车装置(5)才会动作夹住车轮，防止车辆溜车。

6.根据权利要求1所述的一种钢水罐拖车重联智能控制系统，其特征在于：所述脱轨监测装置(6)安装于后架钢结构上，对后架轮对轮轨情况进行实时监控，当发生轮轨发生偏移时可立刻发出报警信息提示机车进行减速干预措施。

7.根据权利要求1所述的一种钢水罐拖车重联智能控制系统，其特征在于：所述自动连挂装置(4)安装于车辆两端车钩处，采用焊接的方式安装于车钩上，自动连挂装置(4)的驱动设备安装于车辆智能驾驶设备柜(1)内，当电信号触发，液压电机动作，通过两根液压管路传递压力至液压泵，液压行程驱动钩销动作完成车钩开放动作，由于自动摘挂钩装置安装于车钩上与车钩保持相对固定，因此不会发生解钩装置与车钩相对位移的情况，且最大程度的缩短了行程，提高了解编动作的可靠性及效率。

8.根据权利要求1所述的一种钢水罐拖车重联智能控制系统，其特征在于：所述激光雷达(3)设置在车端一侧，用于列车尾部的距离感知及障碍物检测的手段，可节省系统成本，同时避免了双端激光雷达发生障碍物及距离误判、误采用等情况。

9.根据权利要求3所述的一种钢水罐拖车重联智能控制系统，其特征在于：所述自动驻车装置(5)的驱动器、无线天线、脱轨监测装置(6)的主机均与网络交换机相连接。

10.根据权利要求1所述的一种钢水罐拖车重联智能控制系统，其特征在于：所述感知相机(2)安装在设备柜(1)上，使感知相机(2)的摄像头可以具备3米以上的高度，满足高清感知相机(2)的视野，可实现障碍物类型判断、路面情况监控、距离计算、特殊判断等功能，同时在该位置可设置钢水罐监测相机及探头，可以对钢水罐全身进行温度和状态监测。

Images