專利名稱：貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制動(dòng)裝置，特別是一種能監(jiān)測(cè)鐵道貨車車輛運(yùn)行情況并能在脫軌
時(shí)進(jìn)行緊急制動(dòng)的裝置，屬于鐵路車輛領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)原因，我國(guó)只有極少火車路軌段安裝了脫軌監(jiān)測(cè)裝置，全國(guó)線路安裝脫軌監(jiān)測(cè)裝置幾乎是不可能的，而車裝脫軌制動(dòng)停車裝置因貨車沒有電源，只能采用機(jī)械式原理，存在判據(jù)單一，精度差，可靠性差，不可記錄數(shù)據(jù)，壽命短，安裝困難，不適合惡劣環(huán)境，費(fèi)用高等一系列問(wèn)題。所以只在少量的貨車上試裝，并已停產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有貨車在脫軌時(shí)缺乏緊急制動(dòng)裝置或機(jī)械式緊急制動(dòng)裝置的不足之處，設(shè)計(jì)一種體積小，重量輕，耗電量小，自動(dòng)化程度高，能在貨車脫軌后及時(shí)將列車管與大氣相通而緊急停車的貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置。 本發(fā)明的貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置，其結(jié)構(gòu)包括三通、球閥和智能型閥門，所述三通的兩端串接在列車風(fēng)管上，球閥的一端與三通的第三端連接，智能型閥門的進(jìn)風(fēng)口與球閥的另一端連接，智能型閥門的排風(fēng)口與大氣相通。 所述智能型閥門包括三軸加速度傳感器IC1、單片機(jī)IC2、存儲(chǔ)器IC3、驅(qū)動(dòng)電路、電磁閥Fl和高能量小型鋰電池，電磁閥Fl的進(jìn)風(fēng)口為智能型閥門的進(jìn)風(fēng)口，電磁閥Fl的出風(fēng)口為智能型閥門的出風(fēng)口，所述三軸加速度傳感器IC1的第12腳為信號(hào)輸出端經(jīng)電阻與單片機(jī)IC2的第2腳設(shè)為信號(hào)輸入端連接，單片機(jī)IC2的第13腳設(shè)為信號(hào)輸出端經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路與電磁閥Fl的電磁線圈連接，存儲(chǔ)器IC3的第4、5、6、7、23和24腳分別與單片機(jī)IC2的第37、36、35、34、11和12腳，由三軸加速度傳感器IC1的輸出信號(hào)在單片機(jī)IC2中與事先設(shè)定的三個(gè)方向的閾值比較，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)閾值時(shí)，單片機(jī)IC2的輸出信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路使電磁閥F1的進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口由關(guān)閉變?yōu)殚_通而使列車風(fēng)管排風(fēng)制動(dòng)，并將加速度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器IC3中。 所述驅(qū)動(dòng)電路包括1個(gè)四電壓比較器IC4， 2個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql和Q2、2個(gè)N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3和Q4組成的H橋式電路，所述IC4的6腳和11腳接單片機(jī)IC2的13腳，IC4的4腳和9腳經(jīng)電阻接單片機(jī)IC2第30腳并經(jīng)閥復(fù)位開關(guān)Kl接電源正極，IC4的第1、2、腳分別接Ql和Q2的柵極，IC4的第13、 14腳分別接Q3和Q4的柵極，Ql和Q2的源極接電源正極，Q3和Q4的源極接電源負(fù)極，Q1和Q3的漏極接電磁閥Fl電磁線圈的一端，Q2和Q4的漏極接電磁閥F1電磁線圈的另一端。 為了節(jié)約用電，可在貨車停運(yùn)期間處于待機(jī)狀態(tài)，可增設(shè)一個(gè)氣壓式開關(guān)，所述氣壓式開關(guān)的進(jìn)氣孔與電磁閥的進(jìn)氣腔或列車風(fēng)管連通，氣壓式開關(guān)的常開式觸點(diǎn)開關(guān)K2串接在單片機(jī)IC2的第18腳與電源正極之間。 為了進(jìn)一步節(jié)約用電，所述智能型閥門的三軸加速度傳感器IC1選用ADXL346、
3MMA7260型或EXP8X、 KXP9X、 SCA3000、 SMB380系列的超低功耗三軸加速度傳感器，單片機(jī)IC2選用ATMEGA162或PIC16F88X型低功耗單片機(jī)，IC3選用AT45DB041或AT45DB161型存儲(chǔ)器，IC4選用LM339或IR2339、 AN1339、 SF339型四電壓比較器，Ql和Q2選用IRFR5305或IRFU5305、 IRF7706、 IRFR6215、 IRFR9024型P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，Q3和Q4選用IRFR3706或IRFU3706、 IRFU3709、 IRF8513PbF型N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，電磁閥Fl選用自保持先導(dǎo)電磁閥。
本發(fā)明的貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置，由于選用三軸加速度傳感器，微處理器芯片，自保持先導(dǎo)電磁閥和高能量鋰電池，采用微處理器芯片監(jiān)測(cè)三軸加速度，在多個(gè)方向達(dá)到振動(dòng)閾值后計(jì)算能量密度作為判斷依據(jù)，因此大大提高了判斷的準(zhǔn)確性，克服了機(jī)械式脫軌監(jiān)測(cè)裝置的所有缺點(diǎn)。又由于采用低功耗元器件，自保持先導(dǎo)電磁閥和高能電池，使裝置可做到在成本只有機(jī)械式1/3的情況下的使用壽命能達(dá)到8-10年，具有體積小，安裝簡(jiǎn)單，防水處理效果好和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，適合在我國(guó)各地區(qū)包括在惡劣環(huán)境下運(yùn)行的貨車上安裝使用。


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2是本發(fā)明中的智能型閥門的主要電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
附圖非限制性公開了本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，結(jié)合附圖作進(jìn)一步描述如下。 參見附圖l，圖中的1是貨車底部的列車風(fēng)管，2是三通，3是球閥，4是智能型閥門，4-1是高能量小型鋰電池，4-2是電路模塊，4-3是電磁閥的進(jìn)風(fēng)口 ， 4-4是電磁閥線圈，4-5是電磁閥的排風(fēng)口。本發(fā)明的貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置，其結(jié)構(gòu)主要包括三通2、球閥3和智能型閥門4，所述三通2的兩端串接在貨車底部的列車風(fēng)管1上，球閥3的一端與三通2的第三端連接，智能型閥門4的進(jìn)風(fēng)口 4-5與球閥3的另一端連接，智能型閥門4的排風(fēng)口4-5與大氣相通。 智能型閥門的電路模塊4-2上的主要電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，所述智能型閥門包括三軸加速度傳感器IC1、單片機(jī)IC2、存儲(chǔ)器IC3、驅(qū)動(dòng)電路、電磁閥F1和高能量小型鋰電池，電磁閥F1的進(jìn)風(fēng)口為智能型閥門的進(jìn)風(fēng)口，電磁閥F1的出風(fēng)口為智能型閥門的出風(fēng)口，所述三軸加速度傳感器IC1的第12腳為信號(hào)輸出端經(jīng)電阻與單片機(jī)IC2的第2腳設(shè)為信號(hào)輸入端連接，單片機(jī)IC2的第13腳設(shè)為信號(hào)輸出端經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路與電磁閥Fl的電磁線圈連接，存儲(chǔ)器IC3的第4、5、6、7、23和24腳分別與單片機(jī)IC2的第37、36、35、34、 11和12腳，由三軸加速度傳感器IC1的輸出信號(hào)在單片機(jī)IC2中與事先設(shè)定的閾值比較，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)閾值時(shí)，單片機(jī)IC2的輸出信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路使電磁閥F1的進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口由關(guān)閉變?yōu)殚_通而使列車風(fēng)管排風(fēng)制動(dòng)，并將加速度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器IC3中。 所述驅(qū)動(dòng)電路包括1個(gè)四電壓比較器IC4， 2個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql和Q2、2個(gè)N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3和Q4組成的H橋式電路，所述IC4的6腳和11腳接單片機(jī)IC2的13腳，IC4的4腳和9腳經(jīng)電阻接單片機(jī)IC2第30腳并經(jīng)閥門復(fù)位開關(guān)Kl接電源正極，IC4的第1、2、腳分別接Ql和Q2的柵極，IC4的第13、 14腳分別接Q3和Q4的柵極，Ql和Q2的源極接電源正極，Q3和Q4的源極接電源負(fù)極，Q1和Q3的漏極接電磁閥Fl電磁線圈的一端，Q2和Q4的漏極接電磁閥Fl電磁線圈的另一端。 為了節(jié)約用電，可在貨車停運(yùn)期間處于待機(jī)狀態(tài)，可增設(shè)一個(gè)氣壓式開關(guān)，所述氣壓式開關(guān)的進(jìn)氣孔與電磁閥的進(jìn)氣腔或列車風(fēng)管連通，氣壓式開關(guān)的常開式觸點(diǎn)開關(guān)K2串接在單片機(jī)IC2的第18腳與電源正極之間。 為了進(jìn)一步節(jié)約用電，所述智能型閥門的三軸加速度傳感器IC1選用ADXL346、MMA7260型或EXP8X、 KXP9X、 SCA3000、 SMB380系列的超低功耗三軸加速度傳感器，單片機(jī)IC2選用ATMEGA162或PIC16F88X型低功耗單片機(jī)，IC3選用AT45DB041或AT45DB161型存儲(chǔ)器，IC4選用LM339或IR2339、 AN1339、 SF339型四電壓比較器，Ql禾口 Q2選用IRFR5305或IRFU5305、 IRF7706、 IRFR6215、 IRFR9024型P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，Q3和Q4選用IRFR3706或IRFU3706、 IRFU3709、 IRF8513PbF型N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，電磁閥Fl選用自保持先導(dǎo)電磁閥。
工作時(shí)，打開球閥3，列車風(fēng)管1中的風(fēng)壓使自保持先導(dǎo)電磁閥關(guān)閉，自保持先導(dǎo)電磁閥的進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口關(guān)閉，列車風(fēng)管中的風(fēng)壓不外泄，列車可正常運(yùn)行，此時(shí)的氣壓式開關(guān)的常開式觸點(diǎn)開關(guān)K2因有列車風(fēng)管中的風(fēng)的壓力而接通，使單片機(jī)IC2由停運(yùn)期間的省電模式的待機(jī)狀態(tài)變?yōu)檎９ぷ鳡顟B(tài)，當(dāng)列車開動(dòng)后，如車底垂直方向的加速度達(dá)到6g(59米/秒2)或橫向加速度達(dá)到3g(30米/秒2)后，說(shuō)明該節(jié)貨車已經(jīng)脫軌而被車頭拖著在枕木上作上下顛簸前進(jìn)時(shí)，三軸加速度傳感器IC1的輸出信號(hào)在單片機(jī)IC2中與事先設(shè)定的閾值比較，當(dāng)達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，單片機(jī)IC2的輸出信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路使電磁閥F1動(dòng)作，電磁閥的進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口則由關(guān)閉變?yōu)殚_通而使列車風(fēng)管排風(fēng)制動(dòng)，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，一輛60節(jié)貨車從車尾的電磁閥開通到車頭緊急制動(dòng)時(shí)間約4秒，所以能有效避免因部貨分車脫軌而發(fā)展成翻車等重大事故的發(fā)生。因該電磁閥選用的是自保持先導(dǎo)電磁閥，該閥只需一個(gè)80ms寬的脈沖電壓即可轉(zhuǎn)換閥門狀態(tài)，并在下一次反向脈沖電壓到來(lái)前能一直保持該狀態(tài)，所以能相當(dāng)省電，而下一次反向脈沖電壓可用手按壓一次閥門復(fù)位按鈕開關(guān)K1，給四電壓比較器IC4的第4腳和9腳一個(gè)正脈沖，即可使H橋式電路中的Ql和Q4由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?、Q2和Q3由截止變?yōu)閷?dǎo)通，使電磁閥Fl線圈兩端有一個(gè)反向脈沖電壓即可使閥由開通變回到截止而恢復(fù)正常工作。IC3為存儲(chǔ)芯片，用于存儲(chǔ)在單片機(jī)IC2向驅(qū)動(dòng)電路輸出制動(dòng)信號(hào)后的加速度數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)成可記錄多次，作為事故分析用。當(dāng)列車長(zhǎng)時(shí)間停置時(shí)，則氣壓式開關(guān)因無(wú)風(fēng)壓，使常開式觸點(diǎn)開關(guān)K2開路，單片機(jī)IC2的第18腳因無(wú)電壓而使電路進(jìn)入省電模式。又因電路中的元器件都采用了低功耗元器件，使整機(jī)工作電流不到200微安。再加上選用自保持先導(dǎo)電磁閥和高能量小型鋰電池，使裝置可在免維護(hù)情況下的使用壽命長(zhǎng)達(dá)8-10年，適合在我國(guó)各地區(qū)包括在惡劣環(huán)境下運(yùn)行的貨車上安裝使用。
權(quán)利要求
一種貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置，包括三通和球閥，其特征在于還包括一個(gè)智能型閥門，所述三通的兩端串接在列車風(fēng)管上，球閥的一端與三通的第三端連接，智能型閥門的進(jìn)風(fēng)口與球閥的另一端連接，智能型閥門的排風(fēng)口與大氣相通。
2. 如權(quán)利要求1所述的貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置，其特征在于所述智能型閥門包括三軸加速度傳感器IC1、單片機(jī)IC2、存儲(chǔ)器IC3、驅(qū)動(dòng)電路、電磁閥F1和高能量小型鋰電池，電磁閥F1的進(jìn)風(fēng)口為智能型閥門的進(jìn)風(fēng)口，電磁閥F1的出風(fēng)口為智能型閥門的出風(fēng)口，所述三軸加速度傳感器IC1的第12腳為信號(hào)輸出端經(jīng)電阻與單片機(jī)IC2的第2腳設(shè)為信號(hào)輸入端連接，單片機(jī)IC2的第13腳設(shè)為信號(hào)輸出端經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路與電磁閥Fl的電磁線圈連接，存儲(chǔ)器IC3的第4、5、6、7、23和24腳分別與單片機(jī)IC2的第37、36、35、34、 11和12腳，由三軸加速度傳感器IC1的輸出信號(hào)在單片機(jī)IC2中與事先設(shè)定的三個(gè)方向的閾值比較，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)閾值時(shí)，單片機(jī)IC2的輸出信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路使電磁閥F1的進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口由關(guān)閉變?yōu)殚_通而使列車風(fēng)管排風(fēng)制動(dòng)，并將加速度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器IC3中。
3. 如權(quán)利要求2所述的貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路包括1個(gè)四電壓比較器IC4， 2個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql和Q2、2個(gè)N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3和Q4組成的H橋式電路，所述IC4的6腳和11腳接單片機(jī)IC2的13腳，IC4的4腳和9腳經(jīng)電阻接單片機(jī)IC2第30腳并經(jīng)閥復(fù)位開關(guān)Kl接電源正極，IC4的第1、2、腳分別接Ql和Q2的柵極，IC4的第13、 14腳分別接Q3和Q4的柵極，Ql和Q2的源極接電源正極，Q3和Q4的源極接電源負(fù)極，Ql和Q3的漏極接電磁閥Fl電磁線圈的一端，Q2和Q4的漏極接電磁閥Fl電磁線圈的另一端。
4. 如權(quán)利要求3所述的貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置，其特征在于還包括一個(gè)氣壓式開關(guān)，所述氣壓式開關(guān)的進(jìn)氣孔與電磁閥的進(jìn)氣腔或列車風(fēng)管連通，氣壓式開關(guān)的常開式觸點(diǎn)開關(guān)K2串接在單片機(jī)IC2的第18腳與電源正極之間。
5. 如權(quán)利要求2或3或4所述的貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置，其特征在于所述智能型閥門的三軸加速度傳感器IC1選用ADXL346、MMA7260型或EXP8X、 KXP9X、 SCA3000、 SMB380系列的超低功耗三軸加速度傳感器，單片機(jī)IC2選用ATMEGA162或PIC16F88X型低功耗單片機(jī)，IC3選用AT45DB041或AT45DB161型存儲(chǔ)器，IC4選用LM339或IR2339、AN1339、SF339型四電壓比較器，Ql和Q2選用IRFR5305或IRFU5305、 IRF7706、 IRFR6215、 IRFR9024型P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，Q3和Q4選用IRFR3706或IRFU3706、 IRFU3709、 IRF8513PbF型N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，電磁閥Fl選用自保持先導(dǎo)電磁閥。
全文摘要
本發(fā)明的貨車脫軌智能制動(dòng)停車裝置，其結(jié)構(gòu)包括三通、球閥和主要由三軸加速度傳感器、單片機(jī)、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)電路、自保持先導(dǎo)電磁閥和高能量小型鋰電池組成的智能型閥門，所述三通的兩端串接在列車風(fēng)管上，球閥與三通的第三端連接，智能型閥門的進(jìn)風(fēng)口與球閥的另一端連接，智能型閥門的排風(fēng)口與大氣相通。當(dāng)列車開動(dòng)后，車底垂直方向的加速度達(dá)到6g或橫向加速度達(dá)到3g后，說(shuō)明該節(jié)貨車已經(jīng)脫軌而被車頭拖著在枕木上作上下顛簸前進(jìn)時(shí)，智能型閥門的自保持先導(dǎo)電磁閥則由關(guān)閉變成開通，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，一輛60節(jié)貨車從車尾的電磁閥開通到車頭緊急制動(dòng)時(shí)間約為4秒，所以能有效避免因部分貨車脫軌而發(fā)展成翻車等重大事故的發(fā)生。適合在各種鐵道貨車上安裝使用。
文檔編號(hào)B61H11/02GK101734259SQ20101010190
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者黃明珊 申請(qǐng)人:黃明珊;湯惠新