專利名稱：具有危險品安全監測功能的鐵路罐車的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鐵路罐車，尤其涉及一種具有危險安全監測功能的鐵路罐車。
背景技術：
鐵路罐車作為鐵路貨車主要車種之一，承擔著每年數億噸的油品和化工品運輸。罐車運輸產品大多具有易燃、易爆、腐蝕、有毒等危險特性。隨著我國國民經濟的迅猛發展和技術的進步，鐵路罐車的運量不斷增加，載重和運行速度大幅提高，對鐵路罐車運輸安全要求越來越高。
目前，鐵路罐車在設計、制造方面采取了多種措施，為危險品運輸安全提供原始保證。設計上從選材到結構確定，對車輛強度、剛度、耐疲勞、耐腐蝕、運行平穩性、運行安全性嚴格要求，并進行了大量試驗研究；制造上以工裝保工藝、以工藝保質量、以質量保安全思想為指導，瞄準世界領先水平，實施了大規模的技術改造，開發應用新工藝，提升檢測手段。
鐵路罐車運輸過程中，主要采取傳統人工、靜態檢查與軌邊安全監測系統相結合的車輛安全保障模式，還存在檢測盲區，需要進行完善確保運輸安全。在裝卸站點、鐵路站場采用人工方式，利用常用工具及車上的壓力表、溫度計、液位計等設施對車輛及罐內介質狀態進行靜態檢測。在車輛運行中，運用鐵路車輛運行安全監控系統(5T系統)，實現了“分散檢測、聯網監控、信息共享、集中報警”，對列車運行安全起到了重要的保障作用，但該系統受地面布點間隔的限制，不具備實時監測功能，并且不能監測罐內危險品的狀態參數。因此，有必要增加罐車車載實時安全監測系統，作為既有安全保障模式的補充，提高鐵路罐車運輸安全。發明內容
為了解決背景技術中所存在的技術問題，本發明提出了一種具有危險品安全檢測功能的鐵路罐車，實現實時監控罐車內危險品安全情況，監控無需人為操作，安全可靠且準確性高。
本發明的技術解決方案是:具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，包括罐車車體以及設置在罐車車體上部的車載安全監測裝置，其特殊之處在于:所述車載安全監測裝置包括GPS定位通訊模塊、檢測模塊、電源模塊以及防爆殼，所述GPS定位通訊模塊、檢測模塊設置在防爆殼內，所述GPS定位通訊模塊與檢測模塊連接，所述電源模塊分別與GPS定位通訊模塊連接。
上述GPS定位通訊模塊包括GPS定位單元、GSM通信單元和數據處理單元,所述GSM通信單元和GPS定位單元與數據處理單元連接。
上述檢測模塊包括液位計、溫度計以及壓力變送器，所述液位計和壓力變送器與罐車車體內部空間直接連接，溫度計與罐體空間間接相連。
上述電源模塊包括太陽能電池、與太陽能電池連接的太陽能電池控制器以及蓄電池，所述太陽能電池和蓄電池與太陽能電池控制器連接，所述太陽能電池控制器分別與GPS定位通訊模塊、太陽能電池和蓄電池連接。
上述車載安全監測裝置還包括具有調用電子地圖、顯示車輛位置、速度、罐內介質壓力、溫度、液位、車輛屬性、貨車車號、車輛制造廠、車輛制造日期功能的監控中心模塊，所述監控中心模塊包括用于數據交互的網絡通信模塊；用于網絡通信的數據加解密模塊；判斷收到數據的合法性、完整性和新鮮性的安全檢測模塊；調用電子地圖、顯示位置信息的查詢地理信息模塊；與GPS定位通訊模塊和檢測模塊進行數據通訊的控制模塊；收集并分理信息，啟動不同模塊來完成相關事項，協調各個模塊間的工作進程的事務處理與調度模塊；所述網絡通信模塊與數據加解密模塊連接；所述安全檢測模塊連接數據加解密模塊和檢測模塊；所述查詢地理信息模塊與控制模塊連接；所述事務處理與調度模塊與控制模塊連接。
上述太陽能電池控制器設置在防爆殼內，所述防爆殼適應溫度范圍是-40°c +50。。。
上述防爆殼內設置有安全柵，所述液位計和壓力變送器通過安全柵與GPS定位通訊模塊連接。
上述防爆殼防爆等級大于或等于DIIAT3,所述壓力變送器和液位計的防爆等級大于或等于iaIIAT3。
上述防爆殼與罐車車體上法蘭蓋固定連接。
上述蓄電池是閥控型鉛酸蓄電池；所述液位計是超聲波式液位計、光學液位計、干簧管式液位計或磁致伸縮式液位計。
本發明的優點是:
I)本發明的具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，能實現對鐵路車輛實時位置、罐內介質物理參數(液位、溫度和壓力)進行自動檢測的監測系統；
2)能實現對鐵路車輛實時位置、罐內介質的物理參數(液位、溫度和壓力)進行自動檢測并將檢測數據上傳的系統集成技術；
3)對定位通信模塊，安裝在罐體頂部，保證信號收發良好；其余電源模塊、傳感器等在保證各自功能的前提下，應與定位通信模塊相對集中，降低系統能耗；
4)能實現發送控制命令、接收來自鐵路罐車的檢測數據，利用系統軟件的配合，可以在收集檢測數據的同時，將數據進行分析，提供給工作人員，實現了實時監測，系統自主完成，準確性高且安全可靠；
5)太陽能發電技術用于鐵路罐車上時，安裝簡單，只需增加安裝支架；空間尺寸要求不高，只要有足夠的面積，便能達到供電需求；檢修時可進行換件修；并且完全是利用太陽能轉換為電能，不增加機車能耗，更加環保；
6)加裝防爆殼，防爆殼中的定位通信數據處理單元、溫度計、太陽能充放電控制器等電氣設備采用隔爆型電氣設備，與罐內介質接觸的傳感器采用本安防爆設計、系統防爆技術滿足爆炸性氣體危險場所要求的防爆電氣；
圖1是本發明的車載安全監測裝置的安裝示意圖2是本發明的車載安全監測裝置的結構示意圖3是本發明車載安全監測裝置中電源模塊的結構示意圖4是本發明的車載安全檢測裝置的結構框圖；具體實施方式
參見圖1-圖4，本發明的具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，包括罐車車體1、設置在罐車車體I上的車載安全監測裝置，車載安全監測裝置包括GPS定位通訊模塊2、檢測模塊3、電源模塊4，GPS定位通訊模塊2與檢測模塊3連接，電源模塊4與GPS定位通訊模塊2連接，GPS定位通訊模塊2和檢測模塊3連接。GPS定位通訊模塊2包括GPS定位單元21、GSM通信單元22和數據處理單元23，GSM通信單元和GPS定位單元與數據單元連接。
檢測模塊3包括液位計31、溫度計32以及壓力變送器33，液位計31、溫度計32以及壓力變送器33與罐車車體I內部空間連接。電源模塊4包括太陽能電池41、與太陽能電池41連接的太陽能電池控制器42以及蓄電池43，太陽能電池41和蓄電池43連接，太陽能電池控制器42與GPS定位通訊模塊2連接，用太陽能電池41和蓄電池43 —起供電是因為監測裝置需得到一個可靠穩定的不間斷電源，目前鐵路罐車管理實行定檢，檢修維護周期為廠修5年、段修I年，在此間隔周期內，如單純采用電池供電，所需電池容量超大，體積與重量都不切實際，成本上也大大提高，因此采用發電與蓄電相結合的方案更加可行。
車載安全監測裝置還包括監控中心模塊5，監控中心模塊5包括用于數據交互的網絡通信模塊；用于網絡通信的數據加解密模塊；判斷收到數據的合法性、完整性和新鮮性的安全檢測模塊；調用電子地圖、顯示位置信息的查詢地理信息模塊；與GPS定位通訊模塊和檢測模塊進行數據通訊的控制模塊；收集并分理信息，啟動不同模塊來完成相關事項，協調各個模塊間的工作進程的事務處理與調度模塊；網絡通信模塊與數據加解密模塊連接；安全檢測模塊連接數據加解密模塊和檢測模塊；查詢地理信息模塊與控制模塊連接；事務處理與調度模塊與控制模塊連接，監控中心模塊5具有全國聯網、車輛定位、遠程升級、行駛軌跡查詢、網上查車、實時查詢等功能。在查詢界面上可顯示一下內容:車輛位置、速度、罐內介質壓力、溫度、液位、車輛屬性、貨車車號、車輛制造廠、車輛制造日期等內容，其中，車輛屬性、貨車車號、車輛制造廠、車輛制造日期等由管理單位輸入相關信息。
對定位通信模塊2，要安裝在罐車車體I頂部，保證信號收發良好；其余電源模塊4、檢測模塊3等在保證各自功能的前提下，應與定位通信模塊2相對集中，降低系統能耗；考慮到人孔附近防爆要求較高，罐體一位端設有走板、護欄等輔助裝置，人為損害的可能性較大，故罐體頂部(二位端)為系統安裝位置最佳選擇。在罐體上的安裝，應充分考慮罐體強度和密封性，對各裝置檢修、維護中需要拆卸的采用螺栓連接；根據壓力罐車多年的運用經驗，管口采用法蘭連接。
鐵路罐車的運行環境溫度為_40°C +50°C，運輸的介質為易燃、易爆、腐蝕、有毒等危險特性的石油化工產品；鐵路罐車在運行時，會對安裝在罐體上的零部件產生振動和沖擊。本發明安裝在罐體上的車載安全監測裝置能承受上述溫度變化、振動和沖擊等運行工況的要求，同時滿足罐車廠修5年、段修I年的檢修周期要求。
對安裝在鐵路罐車上電氣要求防爆的必要性:鐵路罐車運營時會在油庫或煉廠進行裝卸車作業，作業可導致可燃性氣體逸散在周圍環境大氣中，形成可燃性氣體-空氣混合物，當可燃性氣體在空氣中濃度達到爆炸極限范圍之內時，形成可燃性氣體環境。裝卸作業站場對現場有嚴格的防爆要求。
參見圖2，GPS定位通訊模塊2、檢測模塊3以及太陽能電池控制器42設置在防爆殼6內，防爆殼6與罐車車體上法蘭蓋固定連接；防爆殼6適應溫度范圍是-40°C +50°C，防爆殼6內設置安全柵7，太陽能電池控制器42與GPS定位通訊模塊2連接，GPS定位通訊模塊2與檢測模塊3連接，在GPS定位通訊模塊2與壓力變送器33和液位計31中間設有安全柵7。防爆殼6中的太陽能電池控制器42通過外部的防爆連接管8與蓄電池43和太陽能電池41連接。防爆殼6防爆等級大于或等于DIIAT3,壓力變送器33和液位計31的防爆等級大于或等于iaIIAT3。
本發明壓力變送器33的選擇方案:可采用壓阻式傳感器作為鐵道罐車運輸介質的壓力測量。
蓄電池43是閥控型鉛酸蓄電池。
對于安裝在I區內的GPS定位通訊模塊2、溫度計32、太陽能電池控制器42等電氣設備，采用隔爆型電氣設備。
將太陽能電池41、蓄電池43箱安裝在2區。平板式太陽能電池主要由上蓋板(通常采用鋼化玻璃)、硅太陽電池、粘結劑、下底板、互連條、邊框、邊框封裝膠等組成。通過抽真空、加熱工藝，使粘結劑熔化后將電池、上蓋板和下底板粘結在一起。將太陽能電池41與各種防爆形式的電氣設備結構相比較。
權利要求
1.具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，包括罐車車體以及設置在罐車車體上部的車載安全監測裝置，其特征在于:所述車載安全監測裝置包括GPS定位通訊模塊、檢測模塊、電源模塊以及防爆殼，所述GPS定位通訊模塊、檢測模塊設置在防爆殼內，所述GPS定位通訊模塊與檢測模塊連接，所述電源模塊分別與GPS定位通訊模塊連接。
2.根據權利要求1所述的具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，其特征在于:所述GPS定位通訊模塊包括GPS定位單元、GSM通信單元和數據處理單元,所述GSM通信單元和GPS定位單元與數據處理單元連接。
3.根據權利要求2所述的具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，其特征在于:所述檢測模塊包括液位計、溫度計以及壓力變送器，所述液位計和壓力變送器與罐車車體內部空間直接連接，溫度計與罐體空間間接相連。
4.根據權利要求3所述的具有危險品安全監測功能的以及鐵路罐車，其特征在于:所述電源模塊包括太陽能電池、與太陽能電池連接的太陽能電池控制器以及蓄電池，所述太陽能電池和蓄電池與太陽能電池控制器連接，所述太陽能電池控制器分別與GPS定位通訊模塊、太陽能電池和蓄電池連接。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，其特征在于:所述車載安全監測裝置還包括具有調用電子地圖、顯示車輛位置、速度、罐內介質壓力、溫度、液位、車輛屬性、貨車車號、車輛制造廠、車輛制造日期功能的監控中心模塊，所述監控中心模塊包括用于數據交互的網絡通信模塊；用于網絡通信的數據加解密模塊；判斷收到數據的合法性、完整性和新鮮性的安全檢測模塊；調用電子地圖、顯示位置信息的查詢地理信息模塊；與GPS定位通訊模塊和檢測模塊進行數據通訊的控制模塊；收集并分理信息，啟動不同模塊來完成相關事項，協調各個模塊間的工作進程的事務處理與調度模塊；所述網絡通信模塊與數據加解密模塊連接；所述安全檢測模塊連接數據加解密模塊和檢測模塊；所述查詢地理信息模塊與控制模塊連接；所述事務處理與調度模塊與控制模塊連接。
6.根據權利要求5所述的具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，其特征在于:所述太陽能電池控制器設置在防爆殼內，所述防爆殼適應溫度范圍是_40°C +50°C。
7.根據權利要求6所述的具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，其特征在于:所述防爆殼內設置有安全柵，所述液位計和壓力變送器通過安全柵與GPS定位通訊模塊連接。
8.根據權利要求7所述的具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，其特征在于:所述防爆殼防爆等級大于或等于DIIAT3,所述壓力變送器和液位計的防爆等級大于或等于iaIIAT3。
9.根據權利要求8所述的具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，其特征在于:所述防爆殼與罐車車體上法蘭蓋固定連接。
10.根據權利要求9所述的具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，其特征在于:所述蓄電池是閥控型鉛酸蓄電池；所述液位計是超聲波式液位計、光學液位計、干簧管式液位計或磁致伸縮式液位計。
全文摘要
本發明提出了一種具有危險品安全監測功能的鐵路罐車，包括罐車車體以及設置在罐車車體上部的車載安全監測裝置，包括GPS定位通訊模塊、檢測模塊、電源模塊以及防爆殼，GPS定位通訊模塊、檢測模塊設置在防爆殼內，GPS定位通訊模塊與檢測模塊連接，電源模塊與GPS定位通訊模塊連接。本發明的具有危險品安全檢測功能的鐵路罐車，實現實時監控罐車內危險品安全情況，監控無需人為操作，安全可靠且準確性高。
文檔編號B61D5/00GK103144642SQ20111040041
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者盧奎剛, 韓志堅, 郭小鋒, 侯軍, 胡廣壽, 朱英波, 杜亮輝, 朱偉國 申請人:西安軌道交通裝備有限責任公司