[發(fā)明專利]基于無線通信的鐵路貨車電空制動系統(tǒng)和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010283623.6
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN101941382A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發(fā)明（設計）人: 魯五一;熊紅云;張純和;王莉;吳志虎
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B60L7/00
• 分類號: B60L7/00;B60L7/24;H04W84/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發(fā)明屬于鐵路貨車制動控制技術領域，具體涉及一種基于無線通信的鐵路貨車電空制動系統(tǒng)和方法。?

技術背景

為了提高鐵路運輸能力，貨物列車重載是我國鐵路運輸?shù)闹饕l(fā)展方向。重載從根本上來說是對列車制動性能的考驗，提高列車的制動性能是解決好列車重載及運行安全的當務之急。?

我國貨物列車制動系統(tǒng)一直沿用空氣制動系統(tǒng)，由于空氣制動波速無法超過300m/s，在開行萬噸長大列車時，重載列車在常用、緊急制動時前后車輛制動力有效的時間起點不一致，前早后晚，前后時差過長，易造成列車局部牽引力過大，嚴重的會造成斷鉤、脫軌事故。因此，減少全列車的制動時前后車輛制動力有效的時間起點的時差過長(時間)，盡可能的接近為同步產(chǎn)生制動力是提高制動性能、保證列車安全運行的發(fā)展方向。?

列車制動就是人為地制止列車的運動，包括使它減速，不加速或停止運行。對已制動的列車或機車解除或減弱其制動作用，則稱為“緩解”。為施行制動和緩解而安裝在列車上的一整套設備，總稱為列車“制動裝置”。?

現(xiàn)有的貨運列車空氣制動系統(tǒng)的主要缺點是：?

(1)不具備網(wǎng)絡通信功能，導致遠離機車的車輛產(chǎn)生制動力的時間過長，不能實現(xiàn)每節(jié)車輛的無線同步制動。?

(2)不具備數(shù)據(jù)實時處理和故障診斷功能，當出現(xiàn)故障時無法及時給司機提供報警信號或地面檢修人員提供相關機車故障信息。?

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提出一種基于無線通信的鐵路貨車電空制動系統(tǒng)和方法，該基于無線通信的鐵路貨車電空制動系統(tǒng)和方法克服了原有空氣制動系統(tǒng)所具有的諸多缺點，可以有效縮短列車制動時間，并防止車鉤斷裂，提高了列車的安全性。?

本發(fā)明的技術解決方案如下：?

一種基于無線通信的鐵路貨車電空制動系統(tǒng)，在機車和每一節(jié)車廂上均設有一個嵌入式節(jié)點，嵌入式節(jié)點之間無線通信連接，所有的嵌入式節(jié)點形成無線式主從網(wǎng)絡拓撲結構，機車上的嵌入式節(jié)點為主節(jié)點，車廂上的嵌入式節(jié)點為從節(jié)點，每一個嵌入式節(jié)點包括微處理器、無線通信模塊、電源和制動執(zhí)行機構，無線通信模塊和制動執(zhí)行機構均與微處理器連接，制動執(zhí)行機構包括固態(tài)繼電器和用于控制列車管風壓的電磁閥，微處理器的I/O口接固態(tài)繼電器的輸入端，電磁閥接固態(tài)繼電器的輸出端。?

所述的微處理器采用ARM微處理器，嵌入式節(jié)點之間采用GSM-R無線通信方式實現(xiàn)通信連接，電磁閥采用電磁閥為兩位兩通電磁閥。?

所述的電源采用18V的蓄電池，蓄電池經(jīng)DC/DC電壓轉換模塊輸出12V直流給電磁閥。?

一種基于無線通信的鐵路貨車電空制動方法，在機車和每一節(jié)車廂上均設有一個嵌入式節(jié)點，嵌入式節(jié)點之間無線通信連接，所有的嵌入式節(jié)點形成無線式主從網(wǎng)絡拓撲結構，機車上的嵌入式節(jié)點為主節(jié)點，車廂上的嵌入式節(jié)點為從節(jié)點，主節(jié)點發(fā)送控制指令給各從節(jié)點，所述的控制指令包含電磁閥開閉狀態(tài)數(shù)據(jù)以及電池閥開啟或關閉時間數(shù)據(jù)，從節(jié)點根據(jù)接收到的控制指令驅動電磁閥動作以控制列車管風壓的調節(jié)，從而實現(xiàn)該節(jié)點所在車廂的緩解和制動；通過多個從節(jié)點同步動作，最終實現(xiàn)整個鐵路貨車的同步緩解和制動。?

嵌入式節(jié)點以ARM微處理器為控制核心，嵌入式節(jié)點之間的通行采用GSM-R無線通信方式信，電磁閥采用兩位兩通電磁閥。?

制動執(zhí)行機構由原有的空氣制動機構(風缸和管路)和新加的固態(tài)繼電器和用于控制列車管風壓的電磁閥組成。?

有益效果：?

本發(fā)明針對目前鐵路貨運車輛安全運行中存在的問題和發(fā)展趨勢，在制動技術方面首次提出了利用無線主從網(wǎng)絡在每節(jié)車上實現(xiàn)鐵路貨車電空制動和無線通訊的新方法。?

本發(fā)明創(chuàng)新研究了一種基于無線通信的鐵路貨車電空制動裝置，通過無線通信模塊在機車和車輛間傳遞制動信息，通過控制電磁閥的充放氣加速制動和緩解過程，實現(xiàn)全列車的無線同步制動。?