CN209505760U - 一种铁路货车运行状态无线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的铁路货车运行状态无线监测系统，包括传感节点、汇聚节点、通信网络、铁路局轴温数据中心和车辆调度中心，铁路货车的轴承盖上设置有传感节点或汇聚节点，传感节点将采集的包含温度在内的信息以自组网的形式发送至汇聚节点，汇聚节点经通信网络将数据发送至铁路局轴温数据中心；铁路局轴温数据中心接收的铁路局车辆调度中心的数据，经通信网络下发至汇聚节点和传感节点。本实用新型的无线监测系统，实现了对铁路货车运行过程中轴承温度的在线监测，并可将采集的数据上传至铁路局轴温数据中心和车辆调度中心，当出现列车的轴承温度超过设定阈值时，则发出报警信息，以便现场工作人员进行检测、维修，避免安全事故的发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铁路货车运行状态无线监测系统，更具体的说，尤其涉及一种无须设置外部电源即可实现对包括轴承温度在内的信息进行采集和无线传输的铁路货车运行状态无线监测系统。
背景技术
为了保证铁路运行过程中的安全，需要实时地对列车运行过程中的多项指标进行采集，譬如铁路货车的轴承温度，当温度超过阈值时产生报警信息，以便及时对列车进行维护，避免列车运行事故的发生。
目前铁路货车运行过程中的安全检测基本全部通过地面设备来实现，如利用地面上的THDS红外线探测设备进行轴承的温度监测，利用地面上的TPDS－车辆运行品质动态监测系统，其原理是利用安装在正线上的测试平台和力学传感器，动态监测通过列车轮轨相互作用连续的垂直力和横向力，自动诊断车辆运行品质，检测货物超偏载、车轮踏面损伤等情况，重点防范列车脱轨事故发生。
如利用TADS－车辆滚动轴承故障轨边声学诊断系统，利用轨边噪声采集阵列，定点采集运行货车滚动轴承噪声，采用声学技术及计算机技术，通过数据分析，发现轴承早期故障。其中THDS红外线设备最多，沿铁路运行线每隔30公里设置一处，当货车经过时开启红外线设备，从地面探头中取一束红外线调制后进行处理，以此来确定轴承的温度。存在的问题：1.不能实时监测，数据量小，以点盖面；2.探测设备复杂，集成化低，技术落后。全路红外线线探测各种型号的设备数量总计在7000台以上，需要在轨边建设机房和配套的车号系统防雷系统的支持、保护才能安全的进行工作；3.对运输干扰大，设备的安装、检修、故障处理均需要要点上道作业； 4.成本高，设备的维修方式为：中修、大修，春秋季整修和月度检修。每个站点成本费用在50万元以；5.占用人力资源多，配备的检修人员5000人以上，同时还需要大量生产厂家的社会资源投入才能保障。
发明内容
本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种铁路货车运行状态无线监测系统。
本实用新型的铁路货车运行状态无线监测系统，其特征在于：包括传感节点、汇聚节点、通信网络、铁路局轴温数据中心和铁路局车辆调度中心，铁路货车的每个轴承盖上设置有对轴承温度进行实时检测的传感节点或汇聚节点，汇聚节点的数量为1个或1个以上；传感节点将采集的包含温度在内的信息以自组网的形式发送至汇聚节点，汇聚节点经通信网络将数据发送至铁路局轴温数据中心；铁路局轴温数据中心接收的铁路局车辆调度中心的数据，经通信网络下发至汇聚节点和传感节点；所述通信网络为GSM无线网络或者由铁路光缆、无线接收设备和网络交换机组成的铁路通信专网。
本实用新型的铁路货车运行状态无线监测系统，所述铁路货车上轴承的外端设置有轴承盖，轴承盖的外侧固定有外壳，外壳与轴承盖之间形成放置传感节点或汇聚节点的空腔。
本实用新型的铁路货车运行状态无线监测系统，所述传感节点（2）和汇聚节点均由电路板和设置于电路板上的供电部分（17）、信息采集部分和信息上传部分组成，供电部分包括设置于电路板上的发电机，信息采集部分包括温度传感器、加速度传感器和噪声传感器，信息上传部分包括蓝牙、WiFi和GPRS通信模块；所述电路板上固定有与轴承盖相贴合的温度传感器底座，温度传感器的应变片位于温度传感器底座与轴承盖贴合的表面上。
本实用新型的铁路货车运行状态无线监测系统，所述发电机为振动电池发电机或重力吊锤发电机。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的铁路货车运行状态无线监测系统，通过在铁路货车每个轴承盖上设置传感节点和汇聚节点，实现了对铁路货车运行过程中轴承温度、轮轴各个方向上的加速度、轮轴噪音的实时在线监测，并可将采集的数据通过铁路专用网络或GSM无线网络上传至铁路局轴温数据中心和车辆调度中心，当出现列车的轴承温度超过设定阈值时，则发出报警信息，以便现场工作人员进行检测、维修，避免安全事故的发生，与现有的红外检测、声学诊断、高速摄像相比，检测数据更加准确可靠、成本更低，纳入了互联网、有益效果显著，适于应用推广。
附图说明
图1为本实用新型的铁路货车运行状态无线监测系统的原理图；
图2为本实用新型的传感节点或汇聚节点的安装结构图；
图3为本实用新型的传感节点或汇聚节点的电路原理图。
图中：1铁路货车，2传感节点，3汇聚节点，4轴承，5 GSM无线网络，6铁路局轴温数据中心，7铁路局车辆调度中心，8铁路光缆，9无线接收设备，10网络交换机，11轴承盖，12电路板，13发电机，14温度传感器底座，15外壳，16安装螺栓，17供电部分，18信息上传部分，19信息采集部分。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，给出了本实用新型的铁路货车运行状态无线监测系统的原理图，其由传感节点2、汇聚节点3、通信网络、铁路局轴温数据中心6、铁路局车辆调度中心7组成，铁路货车1上每根轴的两端均设置有轴承4，每个轴承4的外侧均设置有轴承盖11，传感节点2和汇聚节点3就设置于轴承盖11上，传感节点2和汇聚节点3均可实现对轴承温度的测量，以通过轴承温度反应铁路货车1的运行状态是否良好。同时，传感节点2和汇聚节点3上还可设置加速度传感器和噪声传感器，以测量铁路货车1运行过程中各个轴端的加速度信号，以及轴承的噪音，以进一步反应铁路货车1的运行状态。
铁路货车1上所设置的汇聚节点3的数量应为1个或1个以上，传感节点2与汇聚节点3形成自组网略，传感节点2所采集的数据通过多跳的方式发送至汇聚节点3，最后由汇聚节点3将自身采集的数据和接收到的数据通过通信网络上传至铁路局轴温数据中心6。通信网络可以为联通、移动或电信运营商的GSM无线网络5，也可为铁路通信专网；通常情况下，铁路通信专网由沿铁路沿线布设的铁路光缆8、无线接收设备0和网络交换机10组成。
铁路局轴温数据中心6接收到上传的轴承温度、轴端加速度、轴承噪音数据后，可对铁路货车1的运行状况作出判断，并可将数据和判断结果上传至铁路局车辆调度中心7中。当铁路局轴温数据中心6检测到某辆列车的轴承温度超过设定阈值时，则发出报警信息，并将轴温超限的信息下发至该辆列车的管理中心，以便车辆管理人员采取相应降温措施，避免运行事故发生。
如图2和图3所示，分别给出了本实用新型的传感节点或汇聚节点的安装结构图和电路原理图，所示铁路货车1上每个轴承4的外侧均设置有轴承盖11，轴承外壳11上固定有可拆卸的外壳15，外壳15与轴承盖11之间形成容纳传感节点2或汇聚节点3的空腔，传感节点2和汇聚节点3均由电路板12和设置于电路板12上的供电部分17、信息上传部分18和信息采集部分19组成，供电部分17包括设置于电路板12上的发电机13，发电机13可采用振动电池发电机或重力吊锤发电机，发电机13在跟随轴承盖11转动的过程中可进行发电。
所示的信息采集部分19包括温度传感器、加速度传感器和噪声传感器，电路板12上固定有温度传感器底座14，温度传感器底座14的外端面与轴承盖11贴合，温度传感器14的应变片位于温度传感器底座与轴承盖11贴合的表面上，当温度传感器底座14的温度随轴承外端盖11的温度变化过程中，应变片产生相应的形变，以实现对轴承温度的测量。加速度传感器用于测量轴端的加速度信号，噪声传感器用于测量铁路货车1运行过程中轴承4发出的噪音信号，进而反应出铁路货车1的运行状态。所示的信息上传部分可包括蓝牙、WiFi和GPRS通信模块，以实现自组网和上传。
Claims (4)
1.一种铁路货车运行状态无线监测系统，其特征在于：包括传感节点（2）、汇聚节点（3）、通信网络、铁路局轴温数据中心（6）和铁路局车辆调度中心（7），铁路货车（1）的每个轴承盖（11）上设置有对轴承温度进行实时检测的传感节点或汇聚节点，汇聚节点的数量为1个或1个以上；传感节点将采集的包含温度在内的信息以自组网的形式发送至汇聚节点，汇聚节点经通信网络将数据发送至铁路局轴温数据中心；铁路局轴温数据中心接收的铁路局车辆调度中心的数据，经通信网络下发至汇聚节点（3）和传感节点（2）；所述通信网络为GSM无线网络或者由铁路光缆（8）、无线接收设备（9）和网络交换机（10）组成的铁路通信专网。
2.根据权利要求1所述的铁路货车运行状态无线监测系统，其特征在于：所述铁路货车（1）上轴承（4）的外端设置有轴承盖（11），轴承盖的外侧固定有外壳（15），外壳与轴承盖之间形成放置传感节点（2）或汇聚节点（3）的空腔。
3.根据权利要求1或2所述的铁路货车运行状态无线监测系统，其特征在于：所述传感节点（2）和汇聚节点（3）均由电路板（12）和设置于电路板上的供电部分（17）、信息采集部分（19）和信息上传部分（18）组成，供电部分包括设置于电路板上的发电机（13），信息采集部分包括温度传感器、加速度传感器和噪声传感器，信息上传部分包括蓝牙、WiFi和GPRS通信模块；所述电路板上固定有与轴承盖（11）相贴合的温度传感器底座（14），温度传感器的应变片位于温度传感器底座与轴承盖（11）贴合的表面上。
4.根据权利要求3所述的铁路货车运行状态无线监测系统，其特征在于：所述发电机（13）为振动电池发电机或重力吊锤发电机。
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