CN106515324B - 单轨列车用胎压监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明请求保护一种单轨列车用胎压监测***，属于胶轮式单轨车辆使用的胎压监测装置领域。该监测***以1辆车为一个独立监控单元，每辆车包含1套单轨列车胎压监测***。该监测***采用无线压力传感器，以无线射频信号的方式采集胎压信息；采用超声波测距传感器，以电流模拟信号方式采集高度数据信息；采用数据处理通讯装置将采集到的实时测量信号数据先进行筛选、滤波，再进行逻辑运算、判断及存储处理，然后按设定的时间间隔，通过列车专用通讯接口及控制网络，上传至列车中央控制器，以达到实时监测列车运营安全的目的。该监测***具有上电自检、胎压欠压预警、低压报警、过压报警、轮胎快速漏气报警、高度监测预警和报警、常态数据采集、常态***故障诊断、数据备份等功能。
Description
技术领域
本发明属于列车用设备技术领域，具体为一种单轨列车用实时在线监测走行轮胎压及辅助轮着陆高度数据信息的监测***。
背景技术
目前单轨列车主要采用有线内压监测装置方式来检测胶轮轮胎内部的气压；当这种装置发生线路故障或部件自身功能失效时，列车均无胎压报警功能，因此难以实现实时监测、预警及***故障自诊断功能，存在安全风险。基于这个背景，本发明在保留单轨列车走行轮原有的有线胎压监测装置基础上，增加无线胎压监测装置和高度监测装置，克服了长距离、动态无线信号传输抗扰性、稳定性、可靠性及数据通讯接口兼容性等技术难题，采用双重设计，来监控单轨列车走行轮胎压，预防列车安全事故发生。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种实现无线胎压监测、提高安全度的单轨列车用胎压监测***。本发明的技术方案如下：
一种单轨列车用胎压监测***，包括有线胎压监测装置，其还包括用于对胎压在线监控的无线胎压监测装置和高度监测装置；所述无线胎压监测装置采用无线压力传感器对走行轮的胎压连续采样并发射无线射频信号给无线信号接收器，所述车载信号接收器对胎压信号接收、放大后传输给数据处理通讯装置，数据处理通讯装置对胎压信号进行滤波处理、逻辑运算、判断和储存后，通过RS485总线传输至列车中央控制器，将胎压的变化情况实时通过显示报警设备自动地显示并提醒司机，对每个走行轮的胎压进行全程监测，实现单轨列车走行轮的胎压欠压报警、低压报警、过压报警以及***故障报警；所述高度监测装置用于根据安装在转向架上辅助轮旁的超声波测距传感器，实时在线监测辅助轮最低点至轨道表面的高度距离，当辅助轮最低点至轨道表面的高度距离达到预警点和报警点时，该监测装置将报警信号传送至列车中央控制器，从而产生报警提示；通过测量辅助轮着陆高度，对走行轮胎压进行间接监测。
进一步的，所述无线胎压监测装置包括无线胎压监测安装座总成、数据处理通讯装置、无线信号接收器、接插电缆及RS485总线；所述无线胎压监测安装座总成包含2个无线压力传感器，所述无线压力传感器监测走行轮轮胎内部的气压，采用无线射频信号的方式将采集到的胎压信息和无线压力传感器的ID一起按设定的时间间隔发送给无线信号接收器，无线信号接收器将信号数据解码后通过RS485总线传输给数据处理通讯装置；数据处理通讯装置对接收到的走行轮胎压实时测量信号数据进行条件自动筛选、数字滤波，并对处理后的信号数据进行C语言程序逻辑运算、判断及存储，然后按设定的时间间隔，通过列车专用通讯接口及控制网络，以声音或图标方式将有用的胎压状态值和报警状态等信息上传至列车中央控制器，以达到实时监测走行轮胎压的目的。
进一步的，所述无线胎压监测安装座总成通过带孔螺栓、开槽螺母和开口销固定安装在单轨列车底板上；支撑座有三通接口，一端连接无线压力传感器、一端接口连接气压管总成的一端、一端接口连接充气接头；气压管总成另一端穿过走行轮轮辋，把走行轮轮胎与支撑座连接起来；充气接头在充气时能够单向打开，在充气完毕之后自动关闭；无线压力传感器除了利用自带螺纹紧固连接在支撑座的三通接口一端外，还利用抱箍进行稳固；而抱箍则依靠固定螺栓紧固安装在支撑座上。
进一步的，所述高度监测装置包括超声波测距传感器、安装座、基座、法兰面螺栓、自锁螺母及垫圈；所述高度监测装置安装在单轨列车车厢下面转向架的横向端梁上，靠近辅助轮；基座焊接在横向端梁上，安装座利用法兰面螺栓、自锁螺母、垫圈紧固联结在基座上，超声波测距传感器利用自带螺母紧固联结在安装座上。
进一步的，所述无线信号接收器和数据处理通讯装置通过自带标准卡槽嵌入定位卡紧在标准导轨上，然后标准导轨依靠螺栓紧固安装在车厢内乘客座椅下面。
进一步的，无线信号接收器和数据处理通讯装置供电电源直接取自车载24V直流电源；数据处理通讯装置包含有RS485总线接口及模拟量输入接口，用于与无线信号接收器、超声波测距传感器、列车控制网络之间的信号数据传输；无线信号接收器通过RS485总线将胎压信息数据传输给数据处理通讯装置；超声波测距传感器通过接插电缆获取直流24电源，同时传输电流模拟信号给数据处理通讯装置；数据处理通讯装置通过RS485总线将胎压信息数据、高度信息数据传输给列车中央控制器。
进一步的，所述单轨列车用胎压监测***通过无线胎压监测安装座总成、数据处理通讯装置、无线信号接收器、接插电缆及RS485总线配合使用具有上电自检、胎压欠压预警、胎压低压报警、胎压过压报警、轮胎快速漏气报警、高度监测预警、高度监测报警、常态数据采集、常态***故障诊断及数据备份功能。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明将采用由无线压力传感器、无线信号接收器、辅助轮高度监测装置和数据通讯处理装置组成的一种单轨列车用胎压监测***，对单轨列车走行轮、水平轮的胎压及辅助轮着陆高度进行实时监测，具有压欠预警、低压报警、过压报警、实时监测及***故障自诊断等功能，是单轨列车胎压监测领域安全技术上的一种创新。解决了现有单轨列车因线路故障或内压检测装置部件自身功能失效导致的误报或不报警难题，可有效预防列车安全事故发生，提高单轨列车运行安全可靠性。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例单轨列车用胎压监测***结构布局与安装示意图；
图2是无线胎压监测安装座总成放大示意图；
图3是高度监测装置放大示意图；
图4是数据处理通讯装置、无线信号接收器连接安装示意图；
图5是接插电缆及RS485总线结构示意图；
图6是单轨列车用胎压监测***测控网络架构示意图；
图中，1—无线胎压监测安装座总成，1.1—无线压力传感器，1.2—气压管总成，1.3—支撑座，1.4—充气接头，1.5—抱箍，1.6—固定螺栓,1.7—带孔螺栓，1.8—开槽螺母，1.9—开口销，2—高度监测装置，2.1—超声波测距传感器，2.2—安装座，2.3—基座，2.4—法兰面螺栓，2.5—自锁螺母,2.6—垫圈,3—数据处理通讯装置，4—无线信号接收器，5—接插电缆，6—RS485总线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明的技术方案如下：
如图1-6所示为本发明提供的一种新型的安全可靠性很高的单轨列车胎压监测***，具有无线胎压监测***。该监测***采用集散式测控网络架构。其中包括走行轮无线胎压监测网络架构和辅助轮高度监测网络架构。
所述走行轮无线胎压监测网络架构是以1辆车为一个独立监控单元，通过安装在无线胎压监测安装座总成1上的8个无线压力传感器1.1监测走行轮轮胎内部的气压，采用无线射频信号的方式将采集到的胎压信息和无线压力传感器1.1的ID一起按设定的时间间隔发送给无线信号接收器4，无线信号接收器4将信号数据解码后通过RS485总线6传输给数据处理通讯装置3；数据处理通讯装置3对接收到的走行轮胎压实时测量信号数据进行筛选、滤波，并对处理后的信号数据进行逻辑运算、判断及存储，然后按设定的时间间隔，通过列车专用通讯接口及控制网络，以声音或图标等方式将有用的胎压状态值和报警状态等信息上传至列车中央控制器，以达到实时监测走行轮胎压的目的。
所述辅助轮高度监测网络架构是以1辆车为一个独立监控单元，通过安装在单轨列车转向架上辅助轮旁边的4个超声波测距传感器2.1来监测辅助轮最低点至轨道表面之间的高度，采用有线发讯的方式通过接插电缆5将超声波测距传感器2.1采集到的高度信息实时传输给数据处理通讯装置3，数据处理通讯装置3将接收到的高度实时测量电流模拟信号进行模数转换、逻辑运算、判断及存储，然后通过RS485总线6将处理和判断后的高度值、状态和报警信息等按设定的时间间隔，通过列车专用通讯接口及控制网络，以声音或图标等方式将有用的辅助轮着陆高度值和报警状态等信息上传至列车中央控制器，以达到实时监测辅助轮着陆高度的目的。
优选的，该监测***具有上电自检、胎压欠压预警、胎压低压报警、胎压过压报警、轮胎快速漏气报警、高度监测预警、高度监测报警、常态数据采集、常态***故障诊断及数据备份等功能。
所述上电自检功能是从无线信号接收器4和数据处理通讯装置3供电开始，该监测***完成***内部自检，包括判断无线信号接收器4、数据处理通讯装置3是否工作正常；如果有故障，将通过RS485总线6发送故障信号至列车中央控制器，列车中央控制器通过控制器硬线将故障信号传送给报警设备进行显示、报警，提醒列车驾驶员，以报检修。
所述胎压欠压预警功能是当走行轮轮胎内部气压值达到欠压预警点时，经数据处理通讯装置3逻辑判断后发送低压信号给列车中央控制器，列车中央控制器通过控制器硬线将低压信号传送给显示报警设备，并以声音或图标等方式提供欠压预警信号，提醒列车驾驶员注意，以应对可能发生的故障。
所述胎压低压报警功能是当走行轮轮胎内部气压值达到低压报警点时，经数据处理通讯装置3逻辑判断后发送低压信号给列车中央控制器，列车中央控制器通过控制器硬线将低压信号传送给显示报警设备，并以声音或图标等方式提供低压报警信号，通知列车驾驶员,同时动力控制设备将自动切断走行轮动力，达到保护走行轮轮胎和确保列车运行安全的目的。
所述胎压过压报警功能是当某一个或多个走行轮轮胎内部气压值高于高压报警点时，经数据处理通讯装置3逻辑判断后发送高压信号给列车中央控制器，列车中央控制器通过控制器硬线将高压信号传送给显示报警设备，并以声音或图标等方式提供过压报警信号及异常走行轮轮胎所处的位置，提醒列车驾驶员注意，以应对可能发生的故障。
所述轮胎快速漏气报警功能是当某一个或多个走行轮轮胎内部气压以大于设定速率下降时，经数据处理通讯装置3逻辑判断后发送快速漏气报警信号给列车中央控制器，列车中央控制器通过控制器硬线将快速漏气报警信号传送给显示报警设备，并以声音或图标等方式提供快速漏气报警信号及异常走行轮轮胎所处的位置，提醒列车驾驶员注意，以应对可能发生的故障。
所述高度监测预警功能是当辅助轮最低点距轨道表面的高度距离小于设定值时，经数据处理通讯装置3逻辑判断后发送高度预警信号给列车中央控制器，列车中央控制器通过控制器硬线将高度预警信号传送给显示报警设备，并以声音或图标等方式提供高度预警信号，提醒列车驾驶员注意，以应对可能发生的故障。
所述高度监测报警功能是当辅助轮着陆轨道表面时，经数据处理通讯装置3逻辑判断后立即发送高度报警信号给列车中央控制器，列车中央控制器通过控制器硬线将高度报警信号传送给显示报警设备，并以声音或图标等方式提供高度报警信号，通知列车驾驶员,同时动力控制设备将自动切断走行轮动力，达到保护走行轮轮胎、辅助轮和确保列车运行安全的目的。
所述常态数据采集功能是当车载信号接收器4和数据处理通讯装置3正常工作时，该监测***能够按设定的时间间隔实时更新发送每个走行轮轮胎的内部气压信息、每个辅助轮最低点距轨道表面的高度距离信息给列车中央控制器，列车中央控制器将采集到的数据信息传输到显示报警设备，便于列车驾驶员及时掌握走行轮轮胎和辅助轮的运行状态，确保列车运行安全。
所述常态***故障诊断功能是当该监测***在正常工作时，能够持续对***自身进行故障诊断，当无线压力传感器(1.1)、超声波测距传感器2.1、无线信号接收器4、数据处理通讯装置3发生故障时，***能够在设定的时间内发送故障信号给列车中央控制器，列车中央控制器自动记录故障信息，列车维护人员可以通过RS485总线6发送诊断命令，读取具体的故障信息。
所述数据备份功能是数据处理通讯装置3设置有USB接口、编程电缆插口，并具备足够的储存容量，能够确保走行轮轮胎的胎压常态数据、故障数据和辅助轮的高度常态数据、故障数据长时间存储；同时能够实现与***外部之间的数据传输、拷贝、分析等。
以1辆车为一个独立监控单元，每辆车包含1套单轨列车胎压监测***。其中包括4套无线胎压监测安装座总成1、4套高度监测装置2、1套数据处理通讯装置3、1套无线信号接收器4、4套接插电缆5、2套RS485总线6；所述无线胎压监测安装座总成1包含2个无线压力传感器1.1；所述高度监测装置2包含1个超声波测距传感器2.1。
无线胎压监测安装座总成1通过带孔螺栓1.7、开槽螺母1.8和开口销1.9固定安装在底板上；支撑座1.3有三通接口，一端连接无线压力传感器1.1、一端连接气压管总成1.2、一端连接充气接头1.4；气压管总成1.2另一端穿过走行轮轮辋，把走行轮轮胎与支撑座1.3连接起来；充气接头1.4在充气时能够单向打开，在充气完毕之后自动关闭；无线压力传感器1.1除了利用自带螺纹紧固连接在支撑座1.3的三通接口一端外，还利用抱箍1.5进行稳固；而抱箍1.5则依靠固定螺栓1.6紧固安装在支撑座1.3上。
高度监测装置2安装在单轨列车车厢下面转向架的横向端梁上，靠近辅助轮；高度监测装置2由超声波测距传感器2.1、安装座2.2、基座2.3、法兰面螺栓2.4、自锁螺母2.5、垫圈2.6组成；基座2.3焊接在横向端梁上，安装座2.2利用法兰面螺栓2.4、自锁螺母2.5、垫圈2.6紧固联结在基座2.3上，超声波测距传感器(2.1)利用自带螺母紧固联结在安装座2.2上。
无线信号接收器4和数据处理通讯装置3通过自带标准卡槽嵌入定位卡紧在标准导轨上，然后标准导轨依靠螺栓紧固安装在车厢内乘客座椅下面。
无线信号接收器4和数据处理通讯装置3供电电源直接取自车载24V直流电源；数据处理通讯装置3包含有RS485总线6接口、模拟量输入接口，用于与无线信号接收器4、超声波测距传感器2.1、列车控制网络之间的信号数据传输；无线信号接收器4通过RS485总线6将胎压信息数据传输给数据处理通讯装置3；超声波测距传感器2.1通过接插电缆5获取直流24电源，同时传输电流模拟信号给数据处理通讯装置3；数据处理通讯装置3通过RS485总线6将胎压信息数据、高度信息数据传输给列车中央控制器。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种单轨列车用胎压监测***，包括无线胎压监测装置，其特征在于，还包括用于对胎压在线监控的无线胎压监测装置和高度监测装置；所述无线胎压监测装置采用无线压力传感器对走行轮的胎压连续采样并发射无线射频信号给无线信号接收器，所述无线信号接收器对胎压信号接收、放大后传输给数据处理通讯装置，数据处理通讯装置对胎压信号进行滤波处理、逻辑运算、判断和储存后，通过RS485总线传输至列车中央控制器，将胎压的变化情况实时通过显示报警设备自动地显示并提醒司机，对每个走行轮的胎压进行全程监测，实现单轨列车走行轮的胎压欠压报警、低压报警、过压报警以及***故障报警；所述高度监测装置用于根据安装在转向架上辅助轮旁的超声波测距传感器，实时在线监测辅助轮最低点至轨道表面的高度距离，当辅助轮最低点至轨道表面的高度距离达到预警点和报警点时，该监测装置将报警信号传送至列车中央控制器，从而产生报警提示；通过测量辅助轮着陆高度，对走行轮胎压进行间接监测；
所述无线胎压监测装置包括无线胎压监测安装座总成(1)、数据处理通讯装置(3)、无线信号接收器(4)、接插电缆(5)及RS485总线(6)；所述无线胎压监测安装座总成(1)包含2个无线压力传感器(1.1)，所述无线压力传感器(1.1)监测走行轮轮胎内部的气压，采用无线射频信号的方式将采集到的胎压信息和无线压力传感器(1.1)的ID一起按设定的时间间隔发送给无线信号接收器(4)，无线信号接收器(4)将信号数据解码后通过RS485总线(6)传输给数据处理通讯装置(3)；数据处理通讯装置(3)对接收到的走行轮胎压实时测量信号数据进行条件自动筛选、数字滤波，并对处理后的信号数据进行C语言程序逻辑运算、判断及存储，然后按设定的时间间隔，通过列车专用通讯接口及控制网络，以声音或图标方式将有用的胎压状态值和报警状态等信息上传至列车中央控制器，以达到实时监测走行轮胎压的目的；所述高度监测装置(2)包括超声波测距传感器(2.1)、安装座(2.2)、基座(2.3)、法兰面螺栓(2.4)、自锁螺母(2.5)及垫圈(2.6)；所述高度监测装置(2)安装在单轨列车车厢下面转向架的横向端梁上，靠近辅助轮；基座(2.3)焊接在横向端梁上，安装座(2.2)利用法兰面螺栓(2.4)、自锁螺母(2.5)、垫圈(2.6)紧固联结在基座(2.3)上，超声波测距传感器(2.1)利用自带螺母紧固联结在安装座(2.2)上。
2.根据权利要求1所述的单轨列车用胎压监测***，其特征在于，所述无线胎压监测安装座总成(1)通过带孔螺栓(1.7)、开槽螺母(1.8)和开口销(1.9)固定安装在单轨列车底板上；支撑座(1.3)有三通接口，一端连接无线压力传感器(1.1)、一端接口连接气压管总成(1.2)的一端、一端接口连接充气接头(1.4)；气压管总成(1.2)另一端穿过走行轮轮辋，把走行轮轮胎与支撑座(1.3)连接起来；充气接头(1.4)在充气时能够单向打开，在充气完毕之后自动关闭；无线压力传感器(1.1)除了利用自带螺纹紧固连接在支撑座(1.3)的三通接口一端外，还利用抱箍(1.5)进行稳固；而抱箍(1.5)则依靠固定螺栓(1.6)紧固安装在支撑座(1.3)上。
3.根据权利要求1所述的单轨列车用胎压监测***，其特征在于，所述无线信号接收器(4)和数据处理通讯装置(3)通过自带标准卡槽嵌入定位卡紧在标准导轨上，然后标准导轨依靠螺栓紧固安装在车厢内乘客座椅下面。
4.根据权利要求1所述的单轨列车用胎压监测***，其特征在于，无线信号接收器(4)和数据处理通讯装置(3)供电电源直接取自车载24V直流电源；数据处理通讯装置(3)包含有RS485总线(6)接口及模拟量输入接口，用于与无线信号接收器(4)、超声波测距传感器(2.1)、列车控制网络之间的信号数据传输；无线信号接收器(4)通过RS485总线(6)将胎压信息数据传输给数据处理通讯装置(3)；超声波测距传感器(2.1)通过接插电缆(5)获取直流24电源，同时传输电流模拟信号给数据处理通讯装置(3)；数据处理通讯装置(3)通过RS485总线(6)将胎压信息数据、高度信息数据传输给列车中央控制器。
5.根据权利要求1所述的单轨列车用胎压监测***，其特征在于，所述单轨列车用胎压监测***通过无线胎压监测安装座总成(1)、数据处理通讯装置(3)、无线信号接收器(4)、接插电缆(5)及RS485总线(6)配合使用具有上电自检、胎压欠压预警、胎压低压报警、胎压过压报警、轮胎快速漏气报警、高度监测预警、高度监测报警、常态数据采集、常态***故障诊断及数据备份功能。
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