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列车制动机在线监测系统

阅读：1022发布：2020-07-23

专利汇可以提供列车制动机在线监测系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种列车制动机在线监测系统，包括压力监测单元、制动监测主机和数据记录仪；压力监测单元监测制动管、制动缸、副风缸、总风管的压力；制动监测主机实时采集和处理压力监测单元监测到的压力数据；制动监测主机与数据记录仪通过列车播音线传输数据；各制动监测主机之间通过列车播音线传输数据交互；数据记录仪接收和处理各制动监测主机发送的数据；数据记录仪通过GPRS模块和/或TCDS 接口将列车运行过程中的数据反馈到地面控制室或其他服务终端。采用上述方案后，通过实时在线的方式来监测制动系统故障，解决了行车中存在的重大安全隐患。，下面是列车制动机在线监测系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种列车制动机在线监测系统，其特征在于：包括压力监测单元、制动监测主机和数据记录仪；所述压力监测单元包括：制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元、总风管压力监测单元；所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元、总风管压力监测单元设于首车和尾车的底部，用于监测首车和尾车的制动管、制动缸、副风缸、总风管的压力；所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元设于各中间车的底部，用于监测各中间车的制动管、制动缸、副风缸的压力；所述制动监测主机分别安装在各车厢内；所述数据记录仪设置在其中一节车厢内；所述压力监测单元与同一车厢内的制动监测主机通过电缆线电连接；压力监测单元将监测的压力信号转化为电流信号后输送给制动监测主机；所述制动监测主机实时采集和处理压力监测单元监测到的压力数据；所述制动监测主机与数据记录仪通过列车播音线传输数据；各制动监测主机之间通过列车播音线传输数据交互；数据记录仪接收和处理各制动监测主机发送的数据；数据记录仪通过GPRS模块和/或TCDS 接口将列车运行过程中的数据反馈到地面控制室或其他服务终端。
2.根据权利要求1所述的列车制动机在线监测系统，其特征在于：所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元、总风管压力监测单元均为包括盒体和设置在盒体内的单向阀和压力传感器；各车辆的制动管、制动缸、副风缸的管路通过三通分别与制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元密封固定相连；各车辆的制动管、制动缸、副风缸和制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元之间均设有截断塞门；首尾车上的总风管管路通过三通与总风管压力监测单元密封固定相连；总风管管路和总风管压力监测单元之间设有截断塞门。
3.根据权利要求1所述的列车制动机在线监测系统，其特征在于：所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元均为一个单向阀和一个传感器；所述总风管压力监测单元包括盒体和设置在盒体内的单向阀和压力传感器；制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元通过气路板一体成型；所述气路板上设有开孔；
所述开孔与主阀及中间体的开孔位置、大小相同；所述气路板与主阀之间设有密封垫；各车辆的制动管、制动缸、副风缸的孔通过开孔与气路板上的制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元分别密封相连来采集压力；首尾车上的总风管管路通过三通与总风管压力监测单元密封固定相连；总风管管路和总风管压力监测单元之间设有截断塞门。
4.根据权利要求2或3任一项所述的列车制动机在线监测系统，其特征在于：所述数据记录仪和各制动监测主机均设有载波通信模块。
5.根据权利要求4所述的列车制动机在线监测系统，其特征在于：所述制动监测主机包括壳体和控制面板；所述壳体的内部设有制动监测板；所述制动监测板上设有处理器和载波通信模块；所述控制面板上设有按键、数码显示管、指示灯和蜂鸣器；所述制动监测板分别与压力监测单元、按键、数码显示管、指示灯和蜂鸣器电连接。
6.根据权利要求4所述的列车制动机在线监测系统，其特征在于：所述数据记录仪包括自适应电源模块、触摸屏工控机、载波通信模块及GPRS模块和/或TCDS接口；所述自适应电源模块的输入电压为DC 18V～75V；自适应电源模块、载波通信模块、GPRS模块和/或TCDS接口均设置在触摸屏工控机内；所述自适应电源模块、载波通信模块、GPRS模块和/或TCDS接口均与触摸屏工控机电连接。

说明书全文

列车制动机在线监测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及列车制动技术领域，尤其涉及一种列车制动机在线监测系统。

背景技术

[0002] 铁路列车的制动系统一方面是使列车在任何情况下减速或停车，确保行车的安全；另一方面也是提高列车的运行速度，提高牵引重量，即提高铁路运输能力的重要手段。列车制动系统产生的制动力是一种可以由司机控制和调节的人为引起的阻力，是由机车、车辆制动装置产生的通过轮轨粘着作用形成的阻止列车运行的外力。然而，列车制动系统故障在行车过程中经常发生，随着列车运行速度的提高，制动系统故障已成为危及行车安全的重大隐患。

[0003] 常见的制动故障有缓解不良、安定性不良引起的意外紧急制动、自然缓解、无制动、制动缸漏泄、截断塞门关闭、折角塞门关闭。在这些空气制动故障中，最突出的问题是缓解不良、轻微漏泄超标、意外紧急制动。缓解不良(抱闸)不能及时发现，轻则拦停，重则擦伤轮轨，每次发生时造成的后果都很严重。比如多处轻微漏泄导致漏泄量超标，如果不能及时找出漏泄点而影响列车整点。另外意外紧急制动是机车操作不当还是车辆制动机安定性不良，同样很难快速查找、确定。总之引起空气制动故障的因素很多，可是有时很难判断原因。特别是一些故障行车时发生了，停车后做单车试验、列车试验、试验台试验时，故障不能重现。机车操作不当，比如一位过充造成的个别车辆制动、机车大闸故障引起全列意外紧急制动。由于车辆没有记录，无法进行责任界定。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种能够实时监测制动机的压力数据变化的列车制动机在线监测系统。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种列车制动机在线监测系统，其特征在于：包括压力监测单元、制动监测主机和数据记录仪；所述压力监测单元包括：制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元、总风管压力监测单元；所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元、总风管压力监测单元设于首车和尾车的底部，用于监测首车和尾车的制动管、制动缸、副风缸、总风管的压力；所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元设于各中间车的底部，用于监测各中间车的制动管、制动缸、副风缸的压力；所述制动监测主机分别安装在各车厢内；所述数据记录仪设置在其中一节车厢内；所述压力监测单元与同一车厢内的制动监测主机通过电缆线电连接；压力监测单元将监测的压力信号转化为电流信号后输送给制动监测主机；所述制动监测主机实时采集和处理压力监测单元监测到的压力数据；所述制动监测主机与数据记录仪通过列车播音线传输数据；各制动监测主机之间通过列车播音线传输数据交互；数据记录仪接收和处理各制动监测主机发送的数据；数据记录仪通过GPRS模块和/或TCDS 接口将列车运行过程中的数据反馈到地面控制室或其他服务终端。

[0006] 进一步的改进，所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元、总风管压力监测单元均为包括盒体和设置在盒体内的单向阀和压力传感器；各车辆的制动管、制动缸、副风缸的管路通过三通分别与制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元密封固定相连；各车辆的制动管、制动缸、副风缸和制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元之间均设有截断塞门；首尾车上的总风管管路通过三通与总风管压力监测单元密封固定相连；总风管管路和总风管压力监测单元之间设有截断塞门。

[0007] 进一步的改进，所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元均为一个单向阀和一个传感器；所述总风管压力监测单元包括盒体和设置在盒体内的单向阀和压力传感器；制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元通过气路板一体成型；所述气路板上设有开孔；所述开孔与主阀及中间体的开孔位置、大小相同；所述气路板与主阀之间设有密封垫；各车辆的制动管、制动缸、副风缸的孔通过开孔与气路板上的制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元分别密封相连来采集压力；首尾车上的总风管管路通过三通与总风管压力监测单元密封固定相连；总风管管路和总风管压力监测单元之间设有截断塞门。

[0008] 进一步的改进，所述数据记录仪和各制动监测主机均设有载波通信模块。

[0009] 进一步的改进，所述制动监测主机包括壳体和控制面板；所述壳体的内部设有制动监测板；所述制动监测板上设有处理器和载波通信模块；所述控制面板上设有按键、数码显示管、指示灯和蜂鸣器；所述制动监测板分别与压力监测单元、按键、数码显示管、指示灯和蜂鸣器电连接。

[0010] 进一步的改进，所述数据记录仪包括自适应电源模块、触摸屏工控机、载波通信模块及GPRS模块和/或TCDS接口；所述自适应电源模块的输入电压为DC18V～75V；自适应电源模块、载波通信模块、GPRS模块和/或TCDS接口均设置在触摸屏工控机内；所述自适应电源模块、载波通信模块、GPRS模块和/或TCDS接口均与触摸屏工控机电连接。

[0011] 本发明具有如下优点：能及时发现运行中的制动故障，及时处理，保证列车安全正点运行。本系统的推广运用，能及时发现制动故障，及时解决，避免列车晚点，避免产生重大安全事故，能够产生较大的社会效益。该系统采用数字控制技术，简化硬件设备，使其功能更完善，升级容易，操作维护方便，省时省工，提高了劳动效率，降低了制造成本。长期运用具有显著的经济效益。附图说明

[0012] 图1是列车制动机在线监测系统的原理图。

具体实施方式

[0013] 下面结合附图对本发明优选的方式做进一步的阐述：

[0014] 实施方式一

[0015] 如图1所示，一种列车制动机在线监测系统，包括压力监测单元、制动监测主机和数据记录仪。

[0016] 所述压力监测单元包括：制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元、总风管压力监测单元；所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元、总风管压力监测单元设于首车和尾车的底部，用于监测首车和尾车的制动管、制动缸、副风缸、总风管的压力；所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元设于各中间车的底部，用于监测各中间车的制动管、制动缸、副风缸的压力。

[0017] 其中，所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元、总风管压力监测单元均为包括盒体和设置在盒体内的单向阀和压力传感器；各车辆的制动管、制动缸、副风缸的管路通过三通分别与制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元密封固定相连；各车辆的制动管、制动缸、副风缸和制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元之间均设有截断塞门；首尾车上的总风管管路通过三通与总风管压力监测单元密封固定相连；总风管管路和总风管压力监测单元之间设有截断塞门。

[0018] 所述制动监测主机分别安装在各车厢内；所述制动监测主机包括壳体和控制面板；所述壳体的内部设有制动监测板；所述制动监测板上设有处理器和载波通信模块；所述控制面板上设有按键、数码显示管、指示灯和蜂鸣器；所述制动监测板分别与压力监测单元、按键、数码显示管、指示灯和蜂鸣器电连接。制动监测主机可以和防滑器通讯获取速度信息和防滑器自身故障信息。

[0019] 所述数据记录仪设置在其中一节车厢内；所述数据记录仪包括自适应电源模块、触摸屏工控机、载波通信模块及GPRS模块和/或TCDS接口；所述自适应电源模块的输入电压为DC 18V～75V；自适应电源模块、载波通信模块、GPRS模块和/或TCDS接口均设置在触摸屏工控机内；所述自适应电源模块、载波通信模块、GPRS模块和/或TCDS接口均与触摸屏工控机电连接。

[0020] 所述数据记录仪和各制动监测主机均设有载波通信模块。所述压力监测单元与同一车厢内的制动监测主机通过电缆线电连接；压力监测单元将监测的压力信号转化为电流信号后输送给制动监测主机；所述制动监测主机实时采集和处理压力监测单元监测到的压力数据；所述制动监测主机与数据记录仪通过列车播音线传输数据；各制动监测主机之间通过列车播音线传输数据交互；数据记录仪接收和处理各制动监测主机发送的数据；数据记录仪通过GPRS模块和/或TCDS接口将列车运行过程中的数据反馈到地面控制室或其他服务终端。方便用户对数据进行分析和处理。

[0021] 采用本技术方案后，在列车运行中，制动监测主机实时高速采集每一辆车的制动管、制动缸、副风缸压力变化量、变化速度，实时对比同一列车每辆车之间的制动管、制动缸、副风缸、总风管压力变化，从中快速捕捉某一辆车的故障信息并定位、报警。一旦发生异常如：紧急制动、防滑器故障等故障，能够快速、精准定位首先发生紧急制动的车辆或机车。制动监测系统报警分为一级报警(危及行车安全)、二级报警(影响设备正常使用)、三级报警(一般性故障)，各类制动故障的报警级别见表1、表2。

[0022] 表1：

[0023]序号故障名称报警级别故障代码
1 自然制动(过充) 3 301
2 异常制动(过充) 3 302
3 异常制动 3 303
4 异常缓解 3 304
5 自然制动 3 305
6 自然缓解 3 306
7 缓解作用不良 3 307
8 通信等待 3 308
9 列车管传感器故障 3 309
10 制动缸传感器故障 3 310
11 副风缸传感器故障 3 311
12 总风缸传感器故障 3 312
13 列车管管压力偏高 3 313
14 截断赛门关闭 2 201
15 无制动作用 2 202
16 副汽缸压力下降 2 203
17 严重自然制动 1 101
18 严重异常制动 1 102
19 严重缓解不良 1 103
20 折角塞门关闭 1 104
21 意外紧急制动 1 105

[0024] 表2：

[0025]序号故障名称报警级别
1 通信等待 3
2 一轴速度传感器故障 2
3 二轴速度传感器故障 2
4 三轴速度传感器故障 2
5 四轴速度传感器故障 2
6 一轴防滑排风阀故障 2
7 二轴防滑排风阀故障 2
8 三轴防滑排风阀故障 2
9 四轴防滑排风阀故障 2

[0026] 第一时间声光报警，通知乘务员进行相关处理。报警方式：一级报警时，各车厢级主机数码管闪烁显示故障车顺位号和故障代码，同时蜂鸣器报警，并在数据记录仪显示故障车车号、车顺号、各压力值及故障名称；二、三级报警时，各车厢级主机数码管显示故障车车顺号和闪烁显示故障代码，并在数据记录仪显示故障车车号、车顺号、各压力值及故障名称。同时发生多个二、三级报警时，数码管定时循环显示。车辆发生自然缓解、无制动作用作为制动机C类故障，在乘务员定时巡检时，提醒乘务员。制动管、副风缸、制动缸压力变化关系异常，作为制动机C类故障，在入库检修时，提醒检车员重点观察、检修。车辆漏泄超标也是主要常见故障，当漏泄速度小于30kPa/min时，很难查找，列车制动机在线监测系统通过监测每辆车副风缸压力，保压期间副风缸持续降低的车辆就是漏泄车辆。在列车运行过程中，制动机在线监测系统全程记录车辆制动管、制动缸、副风缸压力变化曲线，便于进行车辆空气制动故障精准预报分析。综合评估某段时间(趟车或月度)，列车内每一辆车的制动机故障类别、次数，编制列车制动机性能分析报文，对每一辆车的制动机性能不良发展趋势做出预报。对于上升趋势的车辆报警，提醒检修人员及时维修。

[0027] 实施方式二

[0028] 与实施方式一的不同点在于：所述制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元均为一个单向阀和一个传感器；所述总风管压力监测单元包括盒体和设置在盒体内的单向阀和压力传感器；制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元通过气路板一体成型；所述气路板上设有开孔；所述开孔与主阀及中间体的开孔位置、大小相同；所述气路板与主阀之间设有密封垫；各车辆的制动管、制动缸、副风缸的孔通过开孔与气路板上的制动管压力监测单元、制动缸压力监测单元、副风缸压力监测单元分别密封相连来采集压力；首尾车上的总风管管路通过三通与总风管压力监测单元密封固定相连；总风管管路和总风管压力监测单元之间设有截断塞门。

[0029] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

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