CN105501722B - 一种集装箱车载监测***实现集装箱装车组合优化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集装箱车载监测***，主要解决了现有技术组合装车效率低、无法进行实时的动态监测的问题。该集装箱车载监测***包括车载装置，完成集装箱重力原始信息的采集、转换和传输；驾驶室工作台，与车载装置实现通信，对车载装置采集信息进行处理，对偏载情况进行监控并在发生异常情况时，发出报警；调度指挥中心，存储产生的所有有效数据，接收到警报信息后下达相应的行车命令。本发明有效地克服了现有技术存在的缺陷，且具有使用领域广，拓展性能好、小成本、高效益、紧贴实际，需求刚性等优点。

Description

一种集装箱车载监测***实现集装箱装车组合优化的方法

技术领域

本发明涉及基于集装箱的偏载监控和装车优化，具体的说，是涉及一种集装箱车载监测***实现集装箱装车组合优化的方法。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的快速发展，货物运输量逐年增多，而便于换装的集装箱运输在我国货运中所占比例也越来越大。然而，由于集装箱的密封性，箱内货物的状态无法被监控，导致车辆在运行过程中由于线路等原因引起的偏载现象无法被及时发现，造成严重的安全隐患。此外，在集装箱组合装车时，由于操作过程的各种因素，使车辆整体的重心无法得到精确定位。在这种情况下(装车时重心不在车辆形心)加大了在列车运行过程中车辆重心偏移量超过偏载限值的可能性。因此，集装箱组合装车优化及偏载实时监控具有很高的研究价值。

国内外涉及集装箱运输安全研究的领域很少，可分为铁路超偏载检测装置与集装箱装车定位两个方面。国内外在偏载检测装置方面已经具有一定的研究成果，都以轨道衡为主。国内基本处于静态监测阶段，国外目前已研制动态轮轨超偏载监测设备，但是其成本较高，对于我国现有的线路不适用。在集装箱装车定位这一领域，国内主要光电定位***、超声波技术等研究，国外有吊具防摇***、自动控制以及集装箱定位***等。但以上定位研究主要针对港口和码头，而适用于铁路集装箱装车定位的研究，几乎为空白。

此外，目前已有的成果基本只能在静态时对集装箱的重心进行测量，无法做到运行过程中的实时监控。由此导致现有技术只能进行集装箱静态偏载检测，没有实现集装箱组合装车优化方案的计算软件，导致盲目的试装与检测，重新装箱的概率增加，浪费装卸时间，降低了运输效率；此外，在集装箱运行途中没有动态的偏载监控***，对运输安全产生重大影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种设计科学合理、运行可靠的集装箱车载监测***。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种集装箱车载监测***，包括：

车载装置，完成集装箱重力原始信息的采集、转换和传输；

驾驶室工作台，与车载装置实现通信，对车载装置采集信息进行处理，对偏载情况进行监控并在发生异常情况时，发出报警；

调度指挥中心，存储产生的所有有效数据，接收到警报信息后下达相应的行车命令。

进一步的，所述车载装置包括压力传感器、24位HX711型号A/D芯片、核心控制芯片、无线传输模块。

进一步的，所述核心控制芯片为AT89S52型号单片机。

进一步的，所述无线传输模块为CC1101型号高性能射频收发器。

采用集装箱车载监测***实现集装箱装车组合优化的方法，包括以下步骤：

(1)通过车载装置中压力传感器将集装箱的重力信息采集至核心芯片处理；

(2)将采集的重力信息传输给驾驶室工作台的计算机，对信息处理并显示出该集装箱重心的偏移量，并储存至驾驶室工作台的数据库；

(3)重复步骤(1)-(2)，直至所有集装箱重力信息采集完毕；

(4)访问数据库中储存的所有集装箱重力信息后，采用贪心算法处理所有集装箱的重力信息，得出集装箱两两组合匹配装车的优化方案，使之两集装箱总重心与车辆形心一致。

采用集装箱车载监测***实现偏载监控、预警的方法，包括以下步骤：

(1)运行过程中，车载装置将集装箱的重力信息传输至驾驶室工作台；

(2)驾驶室工作台的计算机处理接收到的重力信息数据，并计算总重心偏移量；

(3)通过算法对总重心偏移量进行等级标定，达到偏载等级则报警提示，并同步传输信息给调度指挥中心。

调度中心根据情况下达降速等应急处理命令，采取措施降低偏载事故的发生概率。

本发明设计原理：基于现有研究成果，进一步解决了集装箱静态装车时的组合匹配与运行中偏载实时监控的问题。首先，从重心、时间、货物匹配度三个方面考虑，以重心匹配为基础，兼顾货物性质，优先配送加急快件，有效的获取集装箱的组合选配方案，提高集装箱装车的精准性。其次，对列车运行过程进行实时监控，为集装箱偏载划分等级，并根据不同危险等级自动报警，及时采取列车降速处理等措施，最大限度降低偏载事故发生概率。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)采用本发明在装车前已知集装箱参数，通过***算法计算出最佳的匹配与装车方案，与现有的装车方案相比，采用本发明的装车方案不仅能保证集装箱的形心与车辆相匹配，而且考虑到了集装箱个体的重心偏离，能够使车辆的总重心位于车辆形心。

(2)采用本发明实现在列车运行过程中，对集装箱进行连续的偏载监控，有效地解决了现有技术中仅能实现静态监测，而无法在运行过程进行偏载监测的问题。

(3)本发明可动态监测集装箱运输中的各类参数并实时同步给调度中心，同时实现双通道报警，保险性更高；该***的报警机制采用冗余算法确保该***不会因为偶然原因产生判断误判。

(4)本发明的设计极大限度地利用现有设备，不仅简化了***结构，而且极大地节约了成本，为其大范围的推广应用，奠定了坚实的基础。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

本实施例提供了一种集装箱车载监测***，该***由三个子***构成，分别为：车载装置、驾驶室工作台和调度指挥中心。三个子***利用串行传输和模拟GSM-R无线网络实现信息交互。其中，车载装置主要完成集装箱重力原始信息的采集、转换和传输，并控制装车定位；驾驶室工作台和调度指挥中心为现有设备，主要完成对车载装置采集信息的处理、数据存储，同时完成信息在多个不同位置的交互等工作。

车载装置完成集装箱重力原始信息的采集，转换和传输，其包括压力传感器、24位HX711型号A/D芯片、核心控制芯片、射频收发器；优选的，核心控制芯片为AT89S52型号单片机，射频收发器为CC1101型号高性能射频收发器。车载装置完成模拟数据的采集，初步转换为数字数据，并完成数据传输。其中，A/D芯片传感器检测的实现：通过A/D芯片采集传感器数据，并将此数据由模拟信号转换成数字信号在串行通道上传输，传至单片机；核心控制芯片——单片机处理传感器数据：控制所有的硬件***(数据采集、数据处理、数据传输)，有效的完成工作；CC1101型号高性能射频收发器(无线传输模块)：作为软硬件数据交互的基础。应用无线传输模块将信息由无线通讯传输到驾驶室计算机进一步处理。

驾驶室工作台，与车载装置实现通信，对车载装置采集信息进行处理，对偏载情况进行监控并在发生异常情况时，发出报警。其实现功能主要如下：

(1)偏载等级的显示：利用红、橙、黄、绿、蓝五色分别表示集装箱偏载等级的强度大小，并且通过实时监测的数据以100毫秒的周期刷新监测到的偏载等级条形图；

(2)监控异常报警：处理硬件装置采集的信息，直接显示出判定的偏载等级；对偏载前三等级作出不同程度的预警，一旦进入偏载危险等级(即第四、五级)，直接弹出报警窗口并进行语音提示，从而提醒列车司机进入偏载异常状态，同时将信息传输至调度中心，供调度中心做进一步处理；偏载等级可根据实际情况进行确定；

(3)集装箱信息的查询：在软件输入货物的品类、车号、货主等信息，传输到数据库进行储存；在运行途中，驾驶员可实时查询该编号集装箱的装车车组、货物品类等信息；

(4)线路信息显示：实施向调度中心请求读取线路信息，包括轨道坡度、外轨高度；实时显示列车运行速度，计算出运行里程并实时显示；

(5)车载设备主动通信：包括普通车务、货物运单信息、集装箱编组装车信息、异常报警信息等；通过接入铁路现有设备，完成信息通信。

调度指挥中心，主要用于存储产生的所有有效数据，接收到警报信息后下达相应的行车命令。其实现功能主要如下：

(1)监控异常报警：驾驶室工作台车载计算机的报警信息同步传输给调度中心监控平台，并进行实时报警，显示偏载出现的地点、时间、等级、频率等信息；

(2)应急处理命令：调度中心根据同步接收到的报警信息，下达相应的降速等处理命令；

(3)后台数据管理：存储产生的所有有效数据，实现历史查询，并辅助线路及列车等维护管理；

(4)通讯联系：调度员可通过铁路专用通讯联系驾驶员，核实集装箱运输项中各信息。

采用上述***，可实现集装箱组合装车优化和集装箱偏载实时监控两个功能。在集装箱组合装车优化功能中，车载装置采集集装箱的信息，经处理后传输至驾驶室工作台。工作台完成信息处理，显示相应优化的组合装车方案。在偏载实时监控功能中，车载装置在运输中一旦检测出集装箱偏载状态，将信息反馈到驾驶室工作台，并将报警信息同步传送到调度指挥中心，调度中心下达降速等应急处理命令，以此降低运输偏载事故的发生率。

具体的说，实现装车组合优化的方案如下：

(1)通过车载装置中压力传感器将集装箱的重力信息采集至核心芯片处理；

(2)将采集的重力信息传输给驾驶室工作台的计算机，对信息处理并显示出该集装箱重心的偏移量，并储存至驾驶室工作台的数据库；

(3)重复步骤(1)-(2)，直至所有集装箱重力信息采集完毕；

(4)访问数据库中储存的所有集装箱重力信息后，采用贪心算法处理所有集装箱的重力信息，得出集装箱两两组合匹配装车的优化方案，使之两集装箱总重心与车辆形心一致。

具体的说，集装箱偏载实时监控的方案如下：

(1)运行过程中，车载装置将集装箱的重力信息传输至驾驶室工作台；

(2)驾驶室工作台的计算机处理接收到的重力信息数据，并计算总重心偏移量；

(3)通过算法对总重心偏移量进行等级标定，达到偏载等级则报警提示，并同步传输信息给调度指挥中心。

采用本发明将装车组合优化和动态的偏载实时监测有机地结合为一体，其具有使用领域广，拓展性能好、小成本、高效益、紧贴实际，需求刚性等优点。另一方面，本发明不拘泥于铁路运输，经过改装后，在道路的集装箱运输的监控、事故预防等方面也可以应用，这些改装应用也应当属于本发明的保护范围。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种集装箱车载监测***实现集装箱装车组合优化的方法，其特征在于，所述集装箱车载监测***包括：

车载装置，所述车载装置包括压力传感器、24位HX711型号A/D芯片、核心控制芯片和无线传输模块，其用于完成集装箱重力原始信息的采集、转换和传输；

驾驶室工作台，与所述车载装置实现通信，对所述车载装置采集信息进行处理，对偏载情况进行监控并在发生异常情况时，发出报警；

调度指挥中心，存储产生的所有有效数据，接收到警报信息后下达相应的行车命令；

所述集装箱车载监测***实现集装箱装车组合优化的方法，包括以下步骤：

(1)通过车载装置中压力传感器将集装箱的重力信息采集至核心芯片处理；

(2)将采集的重力信息传输给驾驶室工作台的计算机，对信息处理并显示出该集装箱重心的偏移量，并储存至驾驶室工作台的数据库；

(3)重复步骤(1)-(2)，直至所有集装箱重力信息采集完毕；

(4)访问数据库中储存的所有集装箱重力信息后，采用贪心算法处理所有集装箱的重力信息，得出集装箱两两组合匹配装车的优化方案，使之两集装箱总重心与车辆形心一致。

2.根据权利要求1所述的一种集装箱车载监测***实现集装箱装车组合优化的方法，其特征在于，所述核心控制芯片为AT89S52型号单片机。

3.根据权利要求1所述的一种集装箱车载监测***实现集装箱装车组合优化的方法，其特征在于，所述无线传输模块为CC1101型号高性能射频收发器。