铁路货车的安全监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种铁路货车的安全监测系统。本发明专利技术的目的是使铁路货车在充分保障安全的前堤下车速提到100km/小时以上。本发明专利技术的技术方案是：所述货车车头终端站装有工业级嵌入式CPU处理器、无线通信协调器终端、GSM通讯模块以及发车信息读卡器；所述转向架上至少装有一套监测及供电装置，监测装置为一系列的物理量传感器，供电装置有自发电装置或超级电容器；所述货车车箱内装有监测列车管的风压力传感器及其它物理量传感器。本发明专利技术适用于对运行中的铁路货车进行24小时实时故障在线监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路货车的安全监测，尤其是一种铁路货车的安全监测系统。适用于对运行中的铁路货车进行M小时实时故障在线监测。
技术介绍
自1997年以来，铁路经历了六次大规模的提速运动，由开始的80km提高到了目前的200 250/km的速度，铁路客车运输的效率得到了显著的提高，这一方面是铁路基础设施建设及装备制造水平提高的原因，另一方面是因为在客车上具有完善的实时安全监测、 监控措施是实现提速的重要保障。铁路客车的提速成功带来了很大的社会和经济效益，成就巨大，而在同一轨道上运行的铁路货车却一直以70km/小时左右的速度在运行，如此低的速度严重制约了铁路的整体效率。长期以来对数量庞大的铁路货车进行在线实时安全检测是非常困难的事情，原因主要有三个方面一是铁路货车数量巨大，车箱在运输中为随机编组，一路上装卸货的分配完全是流散性的，很难进行跟踪管理；二是货车车箱没有供电设备，无法为车载监测装置提供电源，以致于一些应用于客车上先进的检测技术无法移植到货车上应用；三是铁路货车基本为无人值守，也没有通信手段，即使具备了实时检测其结果因无法送报至管理中心而变得毫无意义。要解决上述三大难题，就必须在铁路货车上实现无线电自动组网、自发电及全天候自动采集监测数据。铁路货车由车头和车箱组成，车头上是有电源及人员的，问题的焦点就集中在了车箱上，而车箱最关键的部件是转向架，它由车架、车轮、制动系统等组成，是一个重量达20多吨钢铁的复杂的行走组件，转向架上负车箱，下接铁轨，不仅要将车箱的荷载均勻分配，还要不停地行进、转向、上下坡。为改善铁路货车车箱长期有脚无脑、不知病痛的现状，已有人作了一些探索，如1、中国南车集团公司眉山车辆厂申请的名称为“带发电装置的宽轨转向架”(ZL200620034961. 5)的中国专利，该专利为解决货车无电源的问题，设计了一种以皮带传动带的发电机发电的方法，但具体实施起来非常困难，因为皮带有一定的长度，又暴露在外面，易积雨水、灰尘，并影响发电机的绝缘水平，现场几乎无法安装实施。2、北京唐智科技发展有限公司申请的名称为“一种多个物理量传感器信号总线传输系统”(ZL031M565.X)的中国专利；黄采伦申请的“铁路车辆走行部在线故障诊断系统”(ZL01131652.7)的中国专利。该两项专利均为目前在铁路客车上广泛使用的监测系统，但是若将其系统用于货车上则不可行，因为这些系统的通信是以有线网络为传输载体， 而货车完全是随机分布，同时还没有电源，因此并不适于货车。3、张兴莲、许宝淮申请的“一种基于无线组网的铁路货、客车轴温风压监测装置”(201020651469. 9)的中国专利。该申请使用无线网络解决了大量货车组的随机通信的问题，但它忽略了货车运行中一个重要的问题，即使用的蓄电池电源如不能及时充电，最长运行时间不会超过18个月，这样对巨量的货车车辆带来了非常大的维护工作量的问题。4、中国铁道科学院机车车辆研究所申请的“转向架状态监测装置”(ZL200920350^8. 4)的中国专利。该专利已经将列车监测的目标点放在了转向架上，是铁路控制系统的一大进步，但由于其在说明书中明确说明了该系统主要为铁路客车服务， 这样，它的方案中就不需要考虑电源问题和通信问题，因此该专利与本案要解决的问题仍存在较大差别。上述改进对铁路货车的提速和监测虽然有一定的帮助，但还是局部、单一的改进， 缺乏系统性和完整性，不能真正解决所述三大难题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现状，本专利技术提出一种铁路货车的安全监测系统，将系统地、有针对性地对转向架进行改进，使之不仅有铁脚板，更具有灵敏的感觉器官和智慧的大脑，使铁路货车在充分保障安全的前提下车速提到IOOkm/小时以上。本专利技术所采用的技术方案是铁路货车的安全监测系统，具有货车车头终端站、远方工作站、货车车箱终端及车箱底部的转向架，转向架包括了车架、承载鞍、轮轴和车轮，其特征在于所述货车车头终端站装有工业级嵌入式CPU处理器、无线通信协调器终端、GSM通讯模块以及发车信息读卡器；所述转向架上至少装有一套监测及供电装置，该监测及供电装置包括通过护罩固定在承载鞍上并位于护罩外侧的电控箱、固定在承载鞍上的冲击振动传感器、轴温传感器和安装在轮轴上的速度传感器及设在轮轴上的自发电装置；所述货车车箱内装有监测列车管的风压力传感器，该风压力传感器通过三通阀与铁路货车上的列车管接通，列车管又与每节货车车箱上的软管连接，该软管连接折角塞门， 风压力传感器与电控箱内的信号量采集分配板经屏蔽电线连接。所述电控箱内装有无线通信根单元模块、GPS定位器模块、嵌入式处理器、信号量采集分配板、存储器、转速开关、超级电容器及电源模块，其中，无线通信根单元模块通过通信网络与无线通信协调器终端建立联系，无线通信协调器终端又通过GSM通讯模块与远方工作站取得联系；GPS定位器模块分别与无线通信根单元模块和嵌入式处理器相连并通过无线方式将定位位置和速度的数据实时传送到远方工作站；信号量采集分配板分别与嵌入式处理器和存储器相连并通过航空插头与外部的各物理量传感器连接；所述超级电容器分别与嵌入式处理器、转速开关和电源模块相连接。所述无线通信协调器终端和无线通信根单元模块包括了 ZigBee通信组件或 Wi-Fi通信组件。所述自发电装置，包括交流或直流的具有永磁磁极的发电机转子、发电机定子、固定板和护罩，发电机转子套在轮轴的端部与轮轴同步旋转，发电机定子通过固定板和护罩一并固定到承载鞍上。所述自发电装置为套筒式连接方式，发电机机身通过护罩固定在承载鞍上，发电机转轴通过联轴器与轮轴连接。所述转速开关包括一光电速度开关VJ，它与轮轴上的速度传感器经屏蔽电线连接，光电速度开关VJ用于自发电装置与超级电容器之间的切换。所述速度传感器与GPS定位器模块之间由屏蔽电线连接，用于两者之间的速度比对。所述货车车箱内还装有火灾报警器、气体监测传感器、冷藏温度传感器及摄像器。用于连接转向架上的各传感器、货车车箱内的各传感器、报警器及摄像器与电控箱的屏蔽电线为信号线或电源线，屏蔽电线经航空插头与电控箱相连接。电控箱的接地端连接一防雷器。本专利技术的有益效果是本专利技术系统地克服了阻碍铁路货车发展的三大难题，首先， 通过与车轴磁联接的发电机保证了运行时用电设备的电能，通过超级电容器的储能保证了停车时电器的电源；第二，由于解决了电源问题，本专利技术得以全天候地自动采集转向架上的各种数据，包括转向架中的振动冲击监测、轴温监测、防滑监测。车厢体中的风压监测、火警监测、有毒气体监测、冷藏箱监测等；第三，还是由于解决了电源问题，本专利技术在铁路货车上实现了无线电自动组网功能，通过ZigBee、wi-fi等自动组网技术和GPS全球定位技术，可使2 4公里范围各列车箱随机地集合起来，听从车头及调度室的命令。如此，改进后的货车车箱转向架，实现了智能化的全程在线实时监测，为提速创造了必要的条件，在我国客货同轨的情况下，使货车的提速发展尽快赶上客车的步伐。附图说明图1是本专利技术转向架的立体结构图。图2是本专利技术的电气总成图。图3是图2的电路简图。图4是本专利技术中控制箱内的结构图。图5是本专利技术另一种自发电装置的结构图。具体实施例方式如图1、图2所示，本实施例的监测系统具有铁路货车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，
申请(专利权)人：张健，
类型：发明
国别省市：