鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型實施例提供了一種鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置。該裝置主要包括：測距裝置、無線通訊裝置、存儲裝置，所述測距裝置與所述無線通訊裝置、存儲裝置進行有線連接，安裝于前后轉向架的搖枕與中央懸掛彈簧的托梁之間，將計算得到的中央懸掛彈簧的壓縮量傳輸給所述無線通訊裝置和存儲裝置。本實用新型的車載貨運列車超偏載監測裝置可以實時監測貨運列車超偏載狀況，結合電源、采電裝置和受電裝置，可以提供系統硬件長期的工作時間；利用防污、防震、防水、防電磁等設計，可以保證數據測量的準確性，延長硬件的使用壽命；利用無損安裝方法，可以保證列車本身的安全性，消除車載裝置對車輛本身可能帶來的安全性問題。
【專利說明】
鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及列車監測技術領域，尤其涉及一種鐵路貨車車載超偏載安全監測 裝置。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著貨運列車運行速度的不斷提升，安全事故時有發生。貨運列車超載與 偏載問題是引起車輛脫軌、影響鐵路行車安全的重要因素。為了保障列車的運行安全，必須 加強超偏載的監測工作。然而，現有的超偏載檢測裝置大都立足于地面，無法檢測貨運列車 運行過程中由于彎道、變速、傾斜等原因而引起的列車偏載現象，存在一定的局限性和滯后 性，可能對貨運列車運行安全造成重大影響。
[0003] 因此，研究重載列車超偏載的車載式監測裝置，具有重要的實際意義和應用價值。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的實施例提供了一種鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置，以實現對鐵 路貨車的車載超偏載進行有效的安全監測。
[0005] 為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。
[0006] 本實用新型提供了如下方案：
[0007] -種鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置，包括:測距裝置、無線通訊裝置、存儲裝 置，所述測距裝置與所述無線通訊裝置、存儲裝置進行有線連接，安裝于前后轉向架的搖 枕與中央懸掛彈簧的托梁之間，將計算得到的中央懸掛彈簧的壓縮量傳輸給所述無線通訊 裝置和存儲裝置。
[0008] 進一步地，所述系統還包括供電裝置，所述供電裝置包括互相電路連接的電源、 采/受電裝置，所述電源對所述測距裝置、所述無線通訊裝置進行供電，所述采電/受電裝置 通過風力發電或者微波受電為所述電源充電。
[0009] 進一步地，所述電源包括蓄電池、鋰電池，所述采電裝置包括風力采電裝置、太陽 能采電裝置或者摩擦采電裝置，所述受電裝置包括微波受電裝置。
[0010] 進一步地，所述測距裝置包括精密激光位移傳感器或者拉繩位移傳感器。
[0011] 進一步地，所述超偏載安全監測裝置設置有外殼，所述外殼設置有無線通訊天線 孔、傳感器測量孔、采電裝置孔、電源按鈕孔，各個孔周圍采用密封圈進行保護。
[0012] 進一步地，所述系統還包括固定裝置，所述固定裝置安裝于外殼內側，并使用卡槽 和螺絲雙重固定。
[0013] 進一步地，所述無線通訊裝置包括天線。
[0014] 進一步地，所述系統包括防污、防震、防電磁、無損安裝的裝置。
[0015] 由上述本實用新型的實施例提供的技術方案可以看出，本實用新型的車載貨運列 車超偏載監測裝置可以實時監測貨運列車超偏載狀況，并實時報告到相關部門；結合電源、 采電裝置和受電裝置，可以提供系統硬件長期的工作時間；利用防污、防震、防水、防電磁等 設計，可以保證數據測量的準確性，延長硬件的使用壽命;利用無損安裝方法，可以保證列 車本身的安全性，消除車載裝置對車輛本身可能帶來的安全性問題。
[0016] 本實用新型附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描 述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】
[0017] 圖1、圖2為本實用新型提供的一種超偏載安全監測裝置的結構示意圖；
[0018] 圖3為本實用新型提供的一種超偏載算法流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面詳細描述本實用新型的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中 自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通 過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用 新型的限制。
[0020] 本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式"一"、"一 個"、"所述"和"該"也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本實用新型的說明書中使用 的措辭"包括"是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或 添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們 稱元件被"連接"或"耦接"到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以 存在中間元件。此外，這里使用的"連接"或"耦接"可以包括無線連接或耦接。這里使用的措 辭"和/或"包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。
[0021] 本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術 語和科學術語)具有與本實用新型所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還 應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中 的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0022] 為便于對本實用新型實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進 一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本實用新型實施例的限定。
[0023] 本實用新型提供的一種超偏載安全監測裝置的結構示意圖如圖1、圖2所示，包括： 測距裝置101、無線通訊裝置102、存儲裝置103。
[0024]測距裝置101包括但不限于精密激光位移傳感器、拉繩位移傳感器等，負責測量彈 簧壓縮后高度;測距裝置101與無線通訊裝置102、存儲裝置103進行有線連接，安裝于前后 轉向架的搖枕與中央懸掛彈簧的托梁之間，測量搖枕和托梁間的距離，計算中央懸掛彈簧 的壓縮量，將計算得到的中央懸掛彈簧的壓縮量傳輸給無線通訊裝置102、存儲裝置103。 [0025] 所屬無線通訊裝置102包括但不限于GSM、GPRS、北斗、Zigbee、WiFi等，用于傳輸測 距裝置測量的中央懸掛彈簧壓縮后高度。
[0026] 所屬無線通訊裝置102還包括天線107。
[0027]所述存儲裝置103包括但不限于SD卡等，用于存儲測距裝置測量的中央懸掛彈簧 壓縮后高度。
[0028]所述超偏載安全監測裝置還包括供電裝置，供電裝置包括互相電路連接的電源 104、采/受電裝置105。電源104包括但不限于蓄電池、鋰電池等。采電裝置包括但不限于風 力采電、太陽能采電、摩擦采電等。受電裝置包括但不限于微波受電等。
[0029]所述超偏載安全監測裝置還包括防污、防震、防電磁、無損安裝的裝置，固定裝置 和外殼。外殼使用特殊材料，可以防止電磁干擾，外殼留有無線通訊天線孔108、傳感器測量 孔106、采電裝置孔109、電源按鈕孔110,孔周圍采用密封圈進行防水、防污保護，固定裝置 安裝于外殼內側，并使用卡槽和螺絲雙重固定，防止車輛振動，采用箍、捆綁等方式安裝裝 置。
[0030] 本實用新型提供的一種超偏載安全監測裝置安裝在搖忱上，采用粘貼的方式。
[0031] 硬件指標：
[0032] 1測距裝置處理器
[0033]芯片是TI公司的CC2530,主要完成數據采集、處理以及數據的無線傳輸等。CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、218866和1^40￡應用的一個真正的片上系統（3〇〇解決方 案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網絡節點。CC2530結合了領先的RF收發器 的優良性能，業界標準的增強型8051CPU，系統內可編程閃存，8-KB RAM和許多其它強大的 功能。CC2530有四種不同的閃存版本:CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB 的閃存。CC2530具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統。運行模式之間 的轉換時間短進一步確保了低能源消耗。
[0034] 2位移傳感器
[0035] 位移傳感器采用拉繩式位移傳感器，如采用的WXY20(該型號的位移傳感器只是一 個舉例，并非限定本實用新型）。
[0036]工作原理:拉繩式位移傳感器的功能是把機械運動轉換成可以計量、記錄或傳送 的電信號。該位移傳感器由可拉伸的不銹鋼繩繞在一個有螺紋的輪轂上，此輪轂與一個精 密旋轉感應器連接在一起，感應器可以是增量編碼器、絕對值編碼器、混合貨導電塑料旋轉 電位計、同步器或解析器。
[0037] 精度高，綜合精度可達0.05 %F.S [0038]高分辨率，移動平滑
[0039]抗干擾能力符合IEC 61000-4-4/IEC 61000-4-2
[0040] 拉繩位移傳感器為模擬量輸出，與處理器CC2530通過模擬10 口進行連接，傳感器 的接線方式如下：
[0041] 棕色：+5V/+10VDC
[0042] 藍色：0V/GR0UND
[0043] 黑色：OUTPUT該線與處理器CC2530的模擬10 口相連 [0044] 3車載車輛控制器
[0045] 車載車輛控制器中的主板采用華北工控的EMB-3500主板。EMB-3500采用 Freescale基于ARM Cortex_A9i .MX6系列高性能四核低功耗處理器，不僅具有超強的圖形 處理能力、1080P高清播放以及應用計算能力，同時擁有極低的功耗，并且擴展接口豐富。該 板卡支持雙通道24bit LVDS接口、HDMI接口、VGA接口、千兆網卡、SATA2、RS-232和485/232、 USB2.0、USB(0TG)、I2C、多達40個GPI0等接口，可擴展各種串口設備、USB接口設備、MINI PCIe設備等，具備RTC實時時鐘，可擴展WIFI模塊、3G模塊，并提供2個SM卡槽。EMB-3500主 板與外接設備之間具有光電隔離模塊，防止主板接口與外設之間的互相干擾。
[0046] 圖3為本實用新型提供的一種超偏載算法流程圖。
[0047] 所述超偏載安全監測裝置還包括超偏載算法；
[0048] 1 輸入
[0049] 四個測量值Xa、Xb、Xc和Xd;
[0050] 2配置文件
[0051 ] (1)各個轉向架彈簧數量na、nb、nc和n d;
[0052] ( 2 )各彈黃剛度系數 K:ia,…，Knya， Kib:，???.. k.icKnc.c 和 Kid, , Kr;dC];
[0053] (3)自由度Xia，. ?" ,'X打:一，Xk,.…，Xj^e.和X14, ;
[0054] (4)車輛額定載重F定；
[0055] 3計算受力
[0056] (1)計算1位、3位中間的中央懸掛的等效剛度，其為該中央懸掛各個彈簧等效剛度 的和，表達式如下：
[0057] Fa = 2：；^ Kia * (Xia - Xa), if Xia - Xa > 0。
[0058] (2)計算5位、7位中間的中央懸掛的等效剛度，其為該中央懸掛各個彈簧等效剛度 的和，表達式如下：
[0059] Fb = Kjb * (Xlb - Xb), if Xib - Xb > 0〇
[0060] (3)計算6位、8位中間的中央懸掛的等效剛度，其為該中央懸掛各個彈簧等效剛度 的和，表達式如下：
[0061 ] Fc = SL Kic * (Xic - Xc), if Xic - Xc > 0。
[0062] (4)計算2位、4位中間的中央懸掛的等效剛度，其為該中央懸掛各個彈簧等效剛度 的和，表達式如下：
[0063] Fd = Kid * (Xid - Xci) , if Xid - Xci > 0〇
[0064] 4計算綜合受力
[0065]轉向架前側受力為1位、3位中間的中央懸掛受力與2位、4位中間的中央懸掛受力 的和，表達式如下：
[0066] F前=Fa+Fb;
[0067]轉向架后側受力為5位、7位中間的中央懸掛受力與6位、8位中間的中央懸掛受力 的和，表達式如下：
[0068] F后=FC+Fd;
[0069]轉向架左側受力為1位、3位中間的中央懸掛受力與5位、7位中間的中央懸掛受力 的和，表達式如下：
[0070] f嫌=Fa+Fc;
[0071]轉向架前側受力為2位、4位中間的中央懸掛受力與6位、8位中間的中央懸掛受力 的和，表達式如下：
[0072] F^=Fb+Fd；
[0073]轉向架總受力為各個中央懸掛受力的總和，表達式如下：
[0074] F總=Fa+Fb+Fc+Fd。
[0075]轉向架總受力與額定受力的差值表示車輛是否超載，表達式如下：
[0076] AF=F^'-F?〇
[0077] 5超偏載判定
[0078] (1)超載判定：
[0079] 當
時，即彈簧總壓縮量乂3+乂計乂。+乂<^162.8臟，那么車輛超載 ；
[0080] 在可判定貨物為成包貨物時，當
時，即彈簧總壓縮量Xa+Xb+X c+Xd2 148.6mm，那么車輛超載。
[00811 (2)左右偏載判定：
[0082] 當
時，那么車輛左右偏載t 時，亦可進行判斷。
[0083]前后偏載判定：
[0084] ⑶當|FtrF后|2 10t時，BP前后彈簧差值|Xa+Xb-(Xc+Xd)|2 5?52mm，那么車輛前后 偏載。
[0085] 綜上所述，本實用新型的車載貨運列車超偏載監測裝置可以實時監測貨運列車超 偏載狀況，并實時報告到相關部門；結合電源、采電裝置和受電裝置，可以提供系統硬件長 期的工作時間；利用防污、防震、防水、防電磁等設計，可以保證數據測量的準確性，延長硬 件的使用壽命;利用無損安裝方法，可以保證列車本身的安全性，消除車載裝置對車輛本身 可能帶來的安全性問題。
[0086] 本領域普通技術人員可以理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或 流程并不一定是實施本實用新型所必須的。
[0087] 本領域普通技術人員可以理解:實施例中的裝置中的部件可以按照實施例描述分 布于實施例的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上 述實施例的部件可以合并為一個部件，也可以進一步拆分成多個子部件。
[0088] 以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該 以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1. 一種鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置，其特征在于，包括:測距裝置、無線通訊裝 置、存儲裝置，所述測距裝置與所述無線通訊裝置、存儲裝置進行有線連接，安裝于前后轉 向架的搖枕與中央懸掛彈簧的托梁之間，將計算得到的中央懸掛彈簧的壓縮量傳輸給所述 無線通訊裝置和存儲裝置。2. 根據權利要求1所述的鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置，其特征在于，所述裝置還 包括供電裝置，所述供電裝置包括互相電路連接的電源、采/受電裝置，所述電源對所述測 距裝置、所述無線通訊裝置進行供電，所述采電/受電裝置通過風力發電或者微波受電為所 述電源充電。3. 根據權利要求2所述的鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置，其特征在于，所述電源包 括蓄電池、鋰電池，所述采電裝置包括風力采電裝置、太陽能采電裝置或者摩擦采電裝置， 所述受電裝置包括微波受電裝置。4. 根據權利要求1所述的鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置，其特征在于，所述測距裝 置包括精密激光位移傳感器或者拉繩位移傳感器。5. 根據權利要求1所述的鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置，其特征在于，所述超偏載 安全監測裝置設置有外殼，所述外殼設置有無線通訊天線孔、傳感器測量孔、采電裝置孔、 電源按鈕孔，各個孔周圍采用密封圈進行保護。6. 根據權利要求1所述的鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置，其特征在于，所述裝置還 包括固定裝置，所述固定裝置安裝于外殼內側，并使用卡槽和螺絲雙重固定。7. 根據權利要求1所述的鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置，其特征在于，所述無線通 訊裝置包括天線。8. 根據權利要求1所述的鐵路貨車車載超偏載安全監測裝置，其特征在于，所述裝置包 括防污、防震、防電磁、無損安裝的裝置。
【文檔編號】G01G19/04GK205562005SQ201620010103
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月5日
【發明人】呂從東, 劉豐, 李常
【申請人】北京安信極聯信息科技有限公司