[發(fā)明專利]貨運(yùn)列車脫軌自動(dòng)制動(dòng)停車裝置及方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010204580.8
• 申請(qǐng)日: 2010-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN101879907A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王平;田貴云;王海濤;丁松;徐維磊;姜禹;吳文南
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B61L3/00
• 分類號(hào): B61L3/00;G01M7/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)了貨運(yùn)列車脫軌自動(dòng)制動(dòng)停車裝置及方法，屬于脫軌自動(dòng)停車的動(dòng)態(tài)測(cè)試與校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

貨物列車在運(yùn)行中，由于多種原因?qū)е萝囕喢撥壍氖鹿蕰r(shí)有發(fā)生。由于貨車脫軌目前尚無有效辦法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并緊急制動(dòng)，由此每年給鐵路工務(wù)部門造成了很大的損失和麻煩，很大程度上影響了鐵路的正常運(yùn)輸。

貨車的脫軌事故除了對(duì)貨車自身的安全造成危害之外，還會(huì)導(dǎo)致切割枕木等事故對(duì)線路造成損害以及在線路上高速運(yùn)行的別的車輛造成危險(xiǎn)。特別是在當(dāng)前鐵路大提速，以及動(dòng)車運(yùn)行實(shí)施的情況下，貨車脫軌事故在如今的鐵路運(yùn)營過程中可能造成重大財(cái)產(chǎn)、人員破壞和損失，后果嚴(yán)重。

由于車輛運(yùn)行狀態(tài)能夠被其軸承的振動(dòng)信號(hào)特征本質(zhì)的反映出來，而貨車的脫軌運(yùn)行，將導(dǎo)致其輪軸振動(dòng)頻率等特征發(fā)生明顯變化，所以依靠振動(dòng)分析和智能控制技術(shù)、電子技術(shù)對(duì)于貨車輪軸的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集和檢測(cè)，從本質(zhì)上及時(shí)的發(fā)現(xiàn)貨車脫軌事故從而及時(shí)緊急的制動(dòng)，是完全可行而有效的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種貨運(yùn)列車脫軌自動(dòng)制動(dòng)停車裝置及方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明貨運(yùn)列車脫軌自動(dòng)制動(dòng)停車裝置，包括振動(dòng)傳感器模塊、振動(dòng)頻譜分析處理單元、自動(dòng)充電蓄能裝置、電磁閥以及制動(dòng)裝置和存儲(chǔ)模塊，其中：振動(dòng)傳感器模塊的輸出端連接振動(dòng)頻譜分析處理單元的輸入端，振動(dòng)頻譜分析處理單元的輸出端連接存儲(chǔ)模塊和電磁閥以及制動(dòng)裝置的輸入端，自動(dòng)充電蓄能裝置給各模塊供電。

優(yōu)選地，所述貨運(yùn)列車每節(jié)車廂與機(jī)車上裝配報(bào)警裝置，報(bào)警裝置與振動(dòng)頻譜分析處理單元連接。

優(yōu)選地，振動(dòng)傳感器模塊包括4只基于MEMS的振動(dòng)傳感器。

優(yōu)選地，振動(dòng)頻譜分析處理單元由數(shù)字信號(hào)處理單元串接控制單元構(gòu)成。

貨運(yùn)列車脫軌自動(dòng)制動(dòng)停車裝置的制動(dòng)方法包括如下步驟：

a.振動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量車軸垂直于鋼軌和平行于枕木方向的振動(dòng)分量；

b.振動(dòng)頻譜分析處理單元對(duì)垂直于鋼軌方向振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析并比對(duì)，判斷是否已經(jīng)脫軌；

c.振動(dòng)頻譜分析處理單元對(duì)水平方向振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析并比對(duì)，判斷是否存在橫向失穩(wěn)；

d.振動(dòng)頻譜分析處理單元根據(jù)步驟b和c采集的輪對(duì)與軸承工作頻段的振動(dòng)信息，對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)分析和故障預(yù)報(bào)；

e.當(dāng)狀態(tài)判斷為脫軌時(shí)，振動(dòng)頻譜分析處理單元控制電磁閥以及制動(dòng)裝置實(shí)施車輛制動(dòng)，報(bào)警裝置發(fā)出警報(bào)；

f.存儲(chǔ)模塊循環(huán)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明融合了國內(nèi)外領(lǐng)先的微型傳感器技術(shù)、芯片技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)和無線數(shù)字通訊技術(shù)，采用基于MEMS技術(shù)的微型振動(dòng)傳感器拾取車輛下部4個(gè)軸承的振動(dòng)信息，振動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量車軸垂直于鋼軌和平行于枕木方向的振動(dòng)分量，專用數(shù)字信號(hào)處理單元對(duì)所有軸承的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，獲得二維的振動(dòng)特征參數(shù)，判別列車的運(yùn)行狀態(tài)及橫向穩(wěn)定系數(shù)，同時(shí)監(jiān)控軸承運(yùn)行故障信息；當(dāng)判定列車存在橫向失穩(wěn)危險(xiǎn)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)，并記錄預(yù)警數(shù)據(jù)；當(dāng)判定軸承存在故障隱患，發(fā)出預(yù)警信號(hào)提醒成員到乘后檢修，并記錄預(yù)警數(shù)據(jù)；當(dāng)判定列車脫軌后啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制，執(zhí)行單元將風(fēng)管排風(fēng)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制動(dòng)直至停車，同時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警提醒車上乘員；以上所有信號(hào)以無線方式與報(bào)警指示器通信。所有單元由風(fēng)力發(fā)電及蓄電池模塊供電，以滿足系統(tǒng)在無源的貨運(yùn)列車上的應(yīng)用。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，且對(duì)所有裸露在外的工作單元都實(shí)施了重要的保護(hù)，以確保其在惡劣環(huán)境下工作的穩(wěn)定性；更重要的是采用頻譜分析判斷機(jī)制，有效避免了大幅振動(dòng)和滾裝卸貨等非脫軌情況下的誤判。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明貨運(yùn)列車脫軌自動(dòng)制動(dòng)停車裝置，包括振動(dòng)傳感器模塊、振動(dòng)頻譜分析處理單元、自動(dòng)充電蓄能裝置、電磁閥以及制動(dòng)裝置和存儲(chǔ)模塊，其中：振動(dòng)傳感器模塊的輸出端連接振動(dòng)頻譜分析處理單元的輸入端，振動(dòng)頻譜分析處理單元的輸出端連接存儲(chǔ)模塊和電磁閥以及制動(dòng)裝置的輸入端，自動(dòng)充電蓄能裝置給各模塊供電。

優(yōu)選地，所述貨運(yùn)列車每節(jié)車廂與機(jī)車上裝配報(bào)警裝置，報(bào)警裝置與振動(dòng)頻譜分析處理單元連接。

優(yōu)選地，振動(dòng)傳感器模塊包括4只基于MEMS的振動(dòng)傳感器。

優(yōu)選地，振動(dòng)頻譜分析處理單元由數(shù)字信號(hào)處理單元串接控制單元構(gòu)成。

貨運(yùn)列車脫軌自動(dòng)制動(dòng)停車裝置的制動(dòng)方法包括如下步驟：

a.振動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量車軸垂直于鋼軌和平行于枕木方向的振動(dòng)分量；