列车制动监控系统及铁路货车

技术领域

本申请涉及铁路货车技术领域，特别是涉及列车制动监控系统及铁路货车。

背景技术

铁路运输的特点是高效、环保，随着世界经济的发展铁路运输越来越能体现其优势。随着世界经济的快速发展，丰富的矿物、粮食、化工原料等散装货物运输，为世界铁路货运长期高效运营创造了坚实稳定的物质基础。

铁路货车常年在线路编组成列运行，车辆制动系统性能主要依赖于列车通过列检场时，停车进行制动试验。铁路货车在运行过程中，是不能对其制动系统进行实时监测。即现有铁路货车的制动系统在运行的过程中不能进行实时监测，导致司机在不同工况下时不能及时采取对应的操作措施，存在一定的安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对现有铁路货车的制动系统在运行过程中不能进行实时监测，导致司机在不同工况下时不能及时采取对应的操作措施，存在安全隐患的问题，提供一种列车制动监控系统及铁路货车。

一种列车制动监控系统，应用于铁路货车，所述列车制动监控系统包括：

多个车载控制装置，设置于所述铁路货车的各节车厢内，且每节所述车厢对应一个所述车载控制装置，多个所述车载控制装置用于接收列车制动控制信息，并根据所述列车制动控制信息和列车制动管的压力状态确定所述铁路货车的运行状态信息；

车载监控仪，与多个所述车载控制装置通信连接并建立无线自组网络，用于根据所述铁路货车的列车编组信息和所述无线自组网络中各个所述车载控制装置对应的所述车厢数量确定是否发送故障信息，还用于接收多个所述车载控制装置发送的所述运行状态信息；以及

提示器，设置于所述铁路货车，与所述车载监控仪通信连接，用于接收并显示所述运行状态信息，并在接收到所述故障信息时，根据所述故障信息通过信号灯进行报警。

在其中一个实施例中，所述车载监控仪用于将所述无线自组网络中各个所述车载控制装置对应的所述车厢数量与所述列车编组信息中的设定阈值进行比较；

若所述无线自组网络中所述车厢数量小于所述设定阈值，则所述车载监控仪发送所述故障信息至所述提示器；

若所述无线自组网络中所述车厢数量大于或等于所述设定阈值，则所述车载监控仪不发送所述故障信息至所述提示器；

所述设定阈值表征为所述铁路货车中所述车厢总数量的百分之八十。

在其中一个实施例中，所述车载控制装置接收到所述列车制动控制信息，根据所述列车制动控制信息控制所述铁路货车中各节车厢的制动管同时排风减压或充风升压，所述车载控制装置还用于检测所述列车制动管的压力信息。

在其中一个实施例中，所述车载控制装置包括：

压力检测器件，与所述列车制动管连通，用于检测所述列车制动管的压力信息；

处理器件，分别与所述压力检测器件、所述车载监控仪通信连接，用于根据所述压力信息生成控制信号或接收所述车载监控仪发送的控制信号；以及

电磁阀，与所述处理器件电连接，用于根据所述控制信号控制所述铁路货车中各节车厢的制动管同时排风减压或充风升压。

在其中一个实施例中，所述的列车制动监控系统还包括：

轴端发电装置，设置于所述铁路货车的车轴端部，分别与多个所述车载控制装置电连接。

在其中一个实施例中，所述轴端发电装置包括与所述车轴端部连接的安装座，以及设置在所述安装座内的转子组件和定子组件，所述转子组件与所述安装座连接固定，所述定子组件通过定子固定装置与所述铁路货车固定。

在其中一个实施例中，所述提示器设置于所述铁路货车的机车。

在其中一个实施例中，所述车载监控仪设置于所述铁路货车的机车或靠近所述机车的车厢。

在其中一个实施例中，所述的列车制动监控系统还包括：

操作终端，设置于地面通信平台，与所述车载监控仪通信连接，用于发送所述列车编组信息至所述车载监控仪，还用于接收所述车载监控仪发送的列车状态信息。

在其中一个实施例中，所述的列车制动监控系统还包括：

手持器，分别与所述车载监控仪和多个所述车载控制装置通信连接，用于对所述车载监控仪和多个所述车载控制装置的软件信息进行设置。

一种铁路货车，包括：上述实施例中任一项所述的列车制动监控系统。

与现有技术相比，上述列车制动监控系统及铁路货车，通过多个所述车载控制装置接收列车制动控制信息，并根据所述列车制动控制信息和列车制动管的压力状态确定所述铁路货车的运行状态信息。通过车载监控仪根据所述铁路货车的列车编组信息和所述无线自组网络中各个所述车载控制装置对应的所述车厢数量确定是否发送故障信息，并通过所述车载监控仪接收并转发多个所述车载控制装置发送的所述运行状态信息至提示器。所述提示器接收并显示所述运行状态信息。同时所述提示器在接收到所述故障信息时，根据所述故障信息通过信号灯进行报警，从而使得司机在不同工况下时及时采取对应的操作措施，提高列车运行的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的列车制动监控系统的应用示意图；

图2为本申请一实施例提供的车载控制装置的电路框图；

图3为本申请一实施例提供的轴端发电装置的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的列车制动监控系统的电路框图；

图5为本申请一实施例提供的铁路货车的结构示意图。

附图标记说明：

10、列车制动监控系统；100、车载控制装置；110、压力检测器件；120、处理器件；130、电磁阀；140、无线通信器件；150、蓄电池；20、铁路货车；21、车厢；200、车载监控仪；300、提示器；400、轴端发电装置；401、承载鞍；410、安装座；420、减振橡胶堆；431、上体；432、下体；433、磁钢；434、钢丝挡圈；435、O形密封圈；436、Y形密封圈；437、轴承；441、注塑线圈；442、轴；443、套；451、防松垫圈；452、挡板；4531、U形骨架；4532、减振毛刷；500、操作终端；501、服务器；600、手持器。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“”等，仅用于分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在特征“上”或“下”可以是第一和特征直接接触，或第一和特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于特征。第一特征在特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本申请一实施例提供一种列车制动监控系统10，应用于铁路货车20。所述列车制动监控系统10包括：多个车载控制装置100、车载监控仪200以及提示器300。多个所述车载控制装置100设置于所述铁路货车20的各节车厢21内，且每节所述车厢21对应一个所述车载控制装置100。多个所述车载控制装置100用于接收列车制动控制信息，并根据所述列车制动控制信息和列车制动管的压力状态确定所述铁路货车20的运行状态信息。

所述车载监控仪200与多个所述车载控制装置100通信连接并建立无线自组网络。所述车载监控仪200用于根据所述铁路货车20的列车编组信息和所述无线自组网络中各个所述车载控制装置100对应的所述车厢21数量确定是否发送故障信息。所述车载监控仪200还用于接收多个所述车载控制装置100发送的所述运行状态信息。所述提示器300设置于所述铁路货车20。所述提示器300与所述车载监控仪200通信连接。所述提示器300用于接收并显示所述运行状态信息，并在接收到所述故障信息时，根据所述故障信息通过信号灯进行报警。

在一个实施例中，所述车载控制装置100的数量可与所述车厢21的数量相同，且每节所述车厢21内设置一个所述车载控制装置100。即通过设置所述车载控制装置100检测所述车厢21的关键气路压力。在一个实施例中，所述车载控制装置100可检测所述列车制动管的压力信息，并根据所述压力信息生成列车制动控制信息。所述车载控制装置100也可接收所述车载监控仪200或驾驶室发出的所述列车制动控制信息。所述车载控制装置100根据所述列车制动控制信息对所述铁路货车20中各节车厢21的制动管同时排风减压或充风升压进行控制。其中，所述压力信息是指所述列车制动管的压力变化值。

在一个实施例中，每个所述车载控制装置100可根据所述列车制动控制信息和列车制动管的压力状态确定与之对应的所述车厢21的压力运行状态信息。如此通过多个所述车载控制装置100即可确定所有车厢的压力运行状态信息。即通过多个所述车载控制装置100即可确定所述铁路货车20的运行状态信息。进一步的，每个所述车载控制装置100可根据所述列车制动控制信息和列车制动管、副风缸上下游以及制动缸上下游的压力状态确定与之对应的所述车厢21的压力运行状态信息。如此可使得每个所述车载控制装置100确定的压力运行状态信息更加准确。

在一个实施例中，所述车载控制装置100在确定所述运行状态信息后，将所述运行状态信息实时发送至所述车载监控仪200。其中，所述车载控制装置100与所述车载监控仪200之间的通信方式可以采用无线通信方式。采用无线通信方式可减少线路的铺设，从而节约成本。

在一个实施例中，所述车载监控仪200的具体结构限制，例如，所述车载监控仪200可采用传统的具有信息收集以及处理功能的监控设备。在一个实施例中，所述车载监控仪200可包括天线、无线通讯模块、运算处理模块、电源管理模块和蓄电池。无线通讯模块通过天线与多个所述车载控制装置100和所述提示器300无线连接。所述运算处理模块与所述无线通讯模块连接。蓄电池和电源管理模块均电连接无线通讯模块以及运算处理模块。具体的，所述运算处理模块可以为处理器。

在一个实施例中，所述无线通讯模块可包括GPRS通讯单元、GPS接收单元、列车网络通讯单元以及点对点无线通讯单元。其中，GPS接收单元用于对所述车载监控仪200进行定位，并接受时间同步信息。即通过GPS接收单元获得所述铁路货车20的GPS位置信号和标准时间信息，并对所述铁路货车20进行定位和对列车网络进行时钟同步。所述列车网络是指：所述车载监控仪200与多个所述车载控制装置100通信连接并建立的无线自组网络。

GPRS通讯单元用于与服务器进行通讯。即通过GPRS通讯单元与服务器进行信息交互。具体的，通过GPRS通讯单元从服务器获取所述列车编组信息，并把所述列车状态信息通过服务器发送至操作终端。列车网络通讯单元可用于与列车网络中的无线通讯节点间进行通讯。即通过列车网络通讯单元基于获取的所述列车编组信息呼叫列车网络节点并组建所述铁路货车20自带、独立的列车无线通讯网络，同时实现列车网络内部的信息交互。点对点无线通讯单元用于与所述提示器300进行无线通讯。即通过点对点无线通讯单元与所述提示器300通讯。

所述车载监控仪200采用上述结构即可实现分别与多个所述车载控制装置100以及所述提示器300通信连接，同时与多个所述车载控制装置100建立无线自组网络。如此所述车载监控仪200即可接收并转发所述运行状态信息。同时所述车载监控仪200可根据所述铁路货车20的列车编组信息和所述无线自组网络中各个所述车载控制装置100对应的所述车厢21数量确定是否发送故障信息。

具体的，当所述车载监控仪200与多个所述车载控制装置100之间建立无线自组网络之后，所述车载监控仪200可通过与服务器进行信息交互，并获取与该所述铁路货车20对应的所述列车编组信息。所述车载监控仪200获取到所述列车编组信息之后，可将所述无线自组网络中各个所述车载控制装置100对应的所述车厢21数量与所述列车编组信息中的设定阈值进行比较。

若所述无线自组网络中所述车厢21数量小于所述设定阈值，则所述车载监控仪200发送所述故障信息至所述提示器300，通过所述提示器300进行提示或报警，从而提醒司机及时采取对应的操作措施，提高列车运行的安全性。反之，若所述无线自组网络中所述车厢21数量大于或等于所述设定阈值，则所述车载监控仪200不发送所述故障信息至所述提示器300。即此时不需要所述提示器300进行提醒。其中，所述设定阈值表征为所述铁路货车20中所述车厢21总数量的百分之八十。即所述铁路货车20在运行的过程中，所述车载监控仪200可实时根据所述铁路货车20的列车编组信息和所述无线自组网络中各个所述车载控制装置100对应的所述车厢21数量确定是否发送故障信息，从而实现对所述铁路货车20的制动系统进行实时监测，提高列车运行的安全性。

在一个实施例中，所述车载监控仪200可设置于所述铁路货车20的机车或靠近所述机车的车厢21。如此可缩短所述车载监控仪200与所述提示器300之间的传输距离，提高所述车载监控仪200与所述提示器300之间信息交互的速度。

在一个实施例，所述提示器300可设置于所述铁路货车20的机车上。即所述提示器300设置于所述铁路货车20的车头位置。所述提示器300可用于接收所述车载监控仪200实时传输的所述运行状态信息，并将该所述运行状态信息进行实时显示，从而便于司机实时了解所述铁路货车20的制动状态。

在一个实施例中，当所述提示器300接收到所述车载监控仪200发送的所述故障信息时，所述提示器300可根据该故障信息点亮对应的信号灯，并同步激活蜂鸣报警器进行报警，从而提示司机及时采取对应的操作措施，提高列车运行的安全性。在一个实施例中，所述提示器300还用于监测所述列车制动监控系统10的电池电量，并当电池电压低于预设值时会予以低电量提示，从而提高所述列车制动监控系统10运行的可靠性。

本实施例中，通过多个所述车载控制装置100接收列车制动控制信息，并根据所述列车制动控制信息和列车制动管的压力状态确定所述铁路货车20的运行状态信息。通过车载监控仪200根据所述铁路货车20的列车编组信息和所述无线自组网络中各个所述车载控制装置100对应的所述车厢21数量确定是否发送故障信息，并通过所述车载监控仪200接收并转发多个所述车载控制装置100发送的所述运行状态信息至提示器300。所述提示器300接收并显示所述运行状态信息。同时所述提示器300在接收到所述故障信息时，根据所述故障信息通过信号灯进行报警，从而使得司机在不同工况下时及时采取对应的操作措施，提高列车运行的安全性。

在一个实施例中，当所述车载控制装置100位于所述铁路货车20的机车时，所述车载控制装置100监测各管路压力的变化并形成列车制动或缓解的控制指令发送给所述车载监控仪200。当所述车载控制装置100不是位于所述铁路货车20的机车时，会接收所述车载监控仪200下发的列车制动或缓解的控制指令。所述车载控制装置100在收到制动指令时对所述铁路货车20的列车管进行局部排风减压。所述车载控制装置100收到缓解指令时会短暂连通所述铁路货车20的列车管和加速缓解风缸，从而实现对列车管形成充风增压。

请参见图2，在一个实施例中，所述车载控制装置100包括：压力检测器件110、处理器件120以及电磁阀130。所述压力检测器件110与所述列车制动管连通。所述压力检测器件110用于检测所述列车制动管的压力信息。所述处理器件120分别与所述压力检测器件110、所述车载监控仪200通信连接。所述处理器件120用于根据所述压力信息生成控制信号或接收所述车载监控仪200发送的控制信号。所述电磁阀130与所述处理器件120电连接。所述电磁阀130用于根据所述控制信号控制所述列车制动管排风减压或充风升压。

在一个实施例中，压力检测器件110可以为压力传感器。所述处理器件120可以为集成的处理芯片。通过所述压力检测器件110实时检测所述列车制动管的压力信息，并将所述压力信息发送至所述处理器件120。进一步的，所述压力检测器件110可实时检测所述列车制动管、所述副风缸上下游以及制动缸上下游的压力信息，并将所述压力信息发送至所述处理器件120。所述处理器件120可根据所述压力信息生成控制信号或接收所述车载监控仪200发送的控制信号，并将所述控制信号发送至所述电磁阀130，从而通过所述电磁阀130控制所述铁路货车20中各节车厢21的制动管同时排风减压或充风升压，进而确保空气制动阀的正常作用不受影响。

在一个实施例中，所述车载控制装置100还包括：无线通信器件140、蓄电池150以及电源管理模块。所述处理器件120通过所述无线通信器件140与所述车载监控仪200通信连接。所述蓄电池150用于给所述处理器件120和所述无线通信器件140提高电能。所述电源管理模块可根据所述处理器件120和所述无线通信器件140的用电需求合理分配电能，从而实现节能的效果。在一个实施例中，所述无线通信器件140可通过天线与车载监控仪200通信连接。

在一个实施例中，所述蓄电池150在外部电源输入供电时存储多余的电能，在无外部电源供电时向所述车载控制装置100提供电能。所述车载控制装置100还设置有电器盒和电源开关。其中电器盒上外接有电缆插座，可以接入外接电源给所述车载控制装置100提供电源。电源开关可以切断外部电源的输入和第所述蓄电池150电流的输出，让所述车载控制装置100停止工作。

请参见图3，在一个实施例中，所述的列车制动监控系统10还包括：轴端发电装置400。所述轴端发电装置400设置于所述铁路货车20的车轴端部。所述轴端发电装置400分别与多个所述车载控制装置100电连接。在一个实施例中，所述轴端发电装置400包括与所述车轴端部连接的安装座410以及设置在所述安装座410内的转子组件和定子组件。所述转子组件与所述安装座410连接固定。所述定子组件通过定子固定装置与所述铁路货车20固定。如此当所述铁路货车20在运行时，列车车轴通过所述安装座410带动转子组件旋转，而定子组件在定子固定装置作用下保持不动，所述转子组件和定子组件发生相对运动产生电流进行发电。

在一个实施例中，所述定子固定装置与所述铁路货车20主体的承载鞍401下平面接触连接，并通过所述承载鞍401对所述定子组件72进行限位固定。在一个实施例中，所述转子组件可通过减振橡胶堆420与安装座410固定。通过所述减振橡胶堆420将所述安装座410和转子组件固定，以使所述安装座410、转子组件和定子组件保持同心，避免所述轴端发电装置400运作过程中因安装偏心带来的不利影响。在一个实施例中，所述减振橡胶堆420可采用耐磨橡胶制作，如此可使得所述减振橡胶堆420的导热率极低，起到隔热效果，避免转子组1的热量通过所述安装座410传到车轴上产生热轴现象。

在一个实施例中，所述转子组件包括上体431、下体432、磁钢433、钢丝挡圈434、O形密封圈435、Y形密封圈436和轴承437。通过所述减振橡胶堆420提供压紧力并压紧钢丝挡圈434，同时将所述安装座410和转子组件的所述下体432固定在一起。

在一个实施例中，所述定子组件包括注塑线圈441、轴442和套443。所述定子固定装置包括减振轴、挡板452、U形定子杆和防松垫圈451。通过所述减振轴既能限制定子组件的轴442的旋转，又能进一步缓冲来自列车转向架的振动和冲击以及飞石杂物等磕碰。在一个实施例中，所述减振轴可由柔性材料制成，在传递动力的同时具有减振功能，其中柔性材料可选用橡胶、硅胶或簧片。所述U形定子杆包括U形骨架4431和减振层。U形骨架4431采用聚苯醚PPE材料制造，减轻重量的同时又防水、防火、耐腐蚀。减振层主要由减振毛刷4432构成，能够缓冲来自外界或者车辆上的振动和冲击。在一个实施例中，所述减振毛刷4432可由橡胶或者其它柔性材料制成。

在一个实施例中，所述轴端发电装置400还包括：防护罩460。所述防护罩460采用柔性材料制成，用于初步缓冲来自外界的飞石等外物磕碰和冲击。

请参见图4，在一个实施例中，所述的列车制动监控系统10还包括：操作终端500。所述操作终端500设置于地面通信平台。所述操作终端500与所述车载监控仪200通信连接。所述操作终端500用于发送所述列车编组信息至所述车载监控仪200。所述操作终端500还用于接收所述车载监控仪200发送的所述列车状态信息。在一个实施例中，所述操作终端500可通过服务器501与所述车载监控仪200通信连接。其中，所述服务器501与所述车载监控仪200以及所述操作终端500之间通过SOCKET的方式进行通信以获取和转发所述列车编组信息。所述操作终端500提供人机界面，实现编组、报警、所述车载监控仪200及所述车载控制装置100状态等信息的展示。

在一个实施例中，所述的列车制动监控系统10还包括：手持器600。所述手持器600分别与所述车载监控仪200和多个所述车载控制装置100通信连接。所述手持器600用于对所述车载监控仪200和多个所述车载控制装置100的软件信息进行设置。在一个实施例中，所述手持器600还用于转存所述车载控制装置100和所述车载监控仪200的信息。

在一个实施例中，所述车载监控仪200通过点对点通讯将所述手持器600对其设置的车次信息作为ID码，向所述服务器501申请并获取所述列车编组信息。所述车载监控仪200按照所述列车编组信息呼叫和组建管理列车无线自组网络；同时因所述提示器300设置了同样车次信息，如此所述车载监控仪200可将无线自组网络的状态信息通过点对点通讯实时传输至所述提示器300，并通过所述提示器300及时通知司机并接受司机控制。在一个实施例中，所述车载监控仪200在列车内部无线自组网络中可以把首车形成的制动控制指令快速传递到列车内部其他设备。

请参见图5，本申请一实施例提供一种铁路货车20。所述铁路货车20包括上述实施例中任一项所述的列车制动监控系统10。本实施例中所述的所述铁路货车20，通过所述列车制动监控系统10可使得司机在不同工况下时及时采取对应的操作措施，提高列车运行的安全性。

综上所述，本申请通过多个所述车载控制装置100接收列车制动控制信息，并根据所述列车制动控制信息和列车制动管的压力状态确定所述铁路货车20的运行状态信息。通过车载监控仪200根据所述铁路货车20的列车编组信息和所述无线自组网络中各个所述车载控制装置100对应的所述车厢21数量确定是否发送故障信息，并通过所述车载监控仪200接收并转发多个所述车载控制装置100发送的所述运行状态信息至提示器300和操作终端500。所述提示器300和所述操作终端500接收并显示所述运行状态信息。同时所述提示器300在接收到所述故障信息时，根据所述故障信息通过信号灯进行报警，从而使得司机在不同工况下时及时采取对应的操作措施，提高列车运行的安全性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。