專利名稱：列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)以及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線檢測技術(shù)，特別涉及一種列車制動主管通暢性無線檢測系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了保證行車安全，對鐵路上所有上線運行前的機車車輛的制動系統(tǒng)的制動管都 要進(jìn)行“過球”試驗，以此來確保制動主管暢通無阻，從而保證行車安全。通常的“過球”試驗的操作方法是開放被試車輛兩端的折角塞門，在車輛一端的 制動軟管中放入一個圓球，另一端的用細(xì)紗網(wǎng)兜罩上，充風(fēng)后，小球在風(fēng)壓的推動下，通過 車輛制動主管，看其是否能落在另一端的網(wǎng)兜里，來判斷列車制動主管是否暢通。該方法最 大的優(yōu)點是操作簡單，但實際的應(yīng)用中存在以下問題1、球芯式折角塞門“過球”試驗時直接操作，但針對某些錐芯式折角塞門需拆卸， 安裝球芯式折角塞門后才可做試驗。按中國鐵道部相關(guān)的規(guī)定若拆卸制動系統(tǒng)部件，重新 安裝后還要做單車制動機性能試驗，大大影響了工作效率，同時增加了很大的人力成本。2、“過球”試驗只能說明列車制動主管能否通過該小球。因為小球在氣流推動下作 高速運動時具有相當(dāng)大的沖擊力，若制動主管中某些異物由于質(zhì)地、形狀或存在姿態(tài)的原 因，能被高速運動的小球突破其阻礙，但異物又不能隨小球一起在風(fēng)壓的推動下吹出時，小 球的通過就不能完全真實地反映列車制動主管是否暢通，制動隱患依然存在。3、由于車輛所停的軌道線路不平整和列車制動主管管路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，常常發(fā)生 小球別卡現(xiàn)象，停在制動主管中，且不能判斷停在哪個位置；還有個別綠皮車的的制動主管 一、二位端的彎曲部位曲率太大，也容易把球卡住。這時需拆卸整個制動主管系統(tǒng)，帶來了 次生故障。4、“過球”實驗所用的球的材質(zhì)為尼龍，易磨損變形，實際運用中發(fā)現(xiàn)該球由于磨 損而不能吹出來的現(xiàn)象時有發(fā)生，處理時也需拆卸制動主管取出。5、該試驗需一輛一輛來分別試驗，整列“過球”試驗用時長，效率低。6、“過球”試驗靠人工判斷并記錄試驗結(jié)果，試驗的效果依賴于試驗人員的主觀意
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有檢測列車制動主管通暢性的“過球”實驗所存在的各種缺陷，而提 供一種新型的列車制動主管通暢性無線檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用無線傳感技術(shù)能夠避免現(xiàn)有 “過球”實驗所存在的各種缺陷。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括兩個壓力采集儀和操控顯示終 端，所述兩個壓力采集儀分別安置在列車兩端的制動主管上，并對制動主管進(jìn)行保壓和排 氣操作，在制動主管兩端形成壓力差，所述兩個壓力采集儀自動檢測制動主管兩端壓力差，
4并將采集得到的壓力差數(shù)據(jù)傳至操控顯示終端，操控顯示終端根據(jù)得到的制動主管兩端壓 力差實時計算得到制動主管的等效通徑，并根據(jù)制動主管的等效通徑判斷制動主管的通暢 程度。所述壓力采集儀包括壓力傳感器、單片微處理器、定流量排風(fēng)閥、第一無線數(shù)傳模 塊以及第一電源模塊；所述單片微處理器通過第一無線數(shù)傳模塊接受操控顯示終端的指令 控制定流量排風(fēng)閥；所述定流量排風(fēng)閥根據(jù)指令進(jìn)行打開或關(guān)閉，對制動主管進(jìn)行排氣或 保壓操作；所述壓力傳感器采集車輛制動主管上的壓力值，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號輸出 至單片微處理器；所述單片微處理器對采集到的壓力傳感器的電壓信號，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并 將處理后的壓力數(shù)字信號通過第一無線數(shù)傳模塊傳至操控顯示終端；所述第一電源模塊為 壓力采集儀提供穩(wěn)定工作電壓。所述操控顯示終端包括微處理器、操作按鍵、顯示屏、時鐘模塊、存儲單元、第二無 線數(shù)傳模塊以及第二電源模塊；所述微處理器通過第二無線數(shù)傳模塊向壓力采集儀發(fā)送指 令和接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)實時計算列車制動主管的等效通徑，據(jù)此判斷制動主管 的通暢性，并將試驗結(jié)果自動記錄在存儲單元中，由時鐘模塊確定試驗記錄的時間日期；所 述顯示屏與微處理器相接，用于顯示各種試驗數(shù)據(jù)和試驗的狀態(tài)信息；所述操作按鍵與微 處理器相接，完成各項操作控制；所述第二電源模塊為操控顯示終端提供穩(wěn)定工作電壓。所述第一電源模塊和第二電源模塊分別由電源管理器和可充電鋰電池組成，所述 電源管理器將可充電鋰電池的電壓轉(zhuǎn)換成恒定電壓，并具有過載和短路保護(hù)功能。所述檢測系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)處理主機，用于接受操控顯示終端中的相關(guān)數(shù)據(jù)。本實用新型的另一個目的為提供一種列車制動主管通暢性的檢測方法，能夠有效 的避免現(xiàn)有用于檢測列車制動主管通暢性的“過球”試驗所存在的缺陷。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案列車制動主管通暢性檢測方法，該方法基于列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)實施， 包括如下步驟(1)在制動主管的一端通過定流量排風(fēng)閥充風(fēng)至定壓并穩(wěn)定；(2)在制動主管的另一端通過定流量排風(fēng)閥排風(fēng)；(3)采集制動主管兩端的壓力；(4)根據(jù)制動主管兩端的壓力實時計算制動主管的等效通徑；(5)根據(jù)制動主管的等效通徑來判斷制動主管的通暢性。所述步驟(1)的定壓為600kPa。所述步驟(4)通過如下公式來計算制動主管的等效通徑
⑴，其中是被測主管的有效截面積(mm2)，V是主管容積(L)，t是排氣時間(s)，Ps 是排氣端壓力(MPahPm是排氣另一端壓力(MPa)，0是排氣時的溫度(K)。所述檢測方法進(jìn)行整列車檢測不合格時，采用“對分法”進(jìn)行分割檢測，逐步定位
故障車輛。根據(jù)上述技術(shù)方案得到檢測系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，通過在制動主管兩端形成壓力差，再由該壓力差實時計算制動主管的等效通徑，并據(jù)此來判斷制動主管的通暢性 和列車在感度、安定、緊急制動等各種工況時期望要求值。該系統(tǒng)摒棄現(xiàn)有“過球”試驗的 方法，故能夠完成避免“過球”試驗所存在的各種缺陷。同時該系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示和記錄相 應(yīng)的數(shù)據(jù)，能夠便于日后的研究。本發(fā)明提供的檢測方法為無損試驗方法，能直接、定量的試驗出列車制動主管的 通暢程度，非常的便捷，效率高。同時在整列檢測，出現(xiàn)不合格情況時，采用“對分法”進(jìn)行 分割試驗，能夠快速的定位故障車輛。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明中檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為壓力采集儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為操控顯示終端的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明中檢測方法的流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。一段定常流管路可以等價為具有某一有效截面積的小孔。當(dāng)管路尾端通過一個定 流量排風(fēng)閥向大氣排風(fēng)時，由于排風(fēng)閥的有效截面積遠(yuǎn)小于管路的有效截面積，因此在排 風(fēng)閥上、下游兩側(cè)的壓力比將遠(yuǎn)大于臨界壓力比(P1/P2 >> 2)，在其出口處將形成聲速流 (也叫做壅塞流)，而管道內(nèi)為亞聲速流。依據(jù)氣動力學(xué)原理，按已知條件可以估算出管路 的有效截面積(或有效通徑)。該有效通徑直接、定量、客觀地反映了管路的實際通暢程度?；谏鲜鲈恚景l(fā)明提供了一種新型的列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)，如圖1 至圖3所示整個系統(tǒng)主要包括兩個壓力采集儀100a、100b和操控顯示終端200。兩個壓力采 集儀100a、100b分別安置在列車兩端的制動主管上，并對制動主管進(jìn)行保壓和排氣操作， 在制動主管兩端形成壓力差，同時自動檢測制動主管兩端壓力差，并將采集得到的壓力差 數(shù)據(jù)傳至操控顯示終端200，操控顯示終端200根據(jù)得到的制動主管兩端壓力差實時計算 得到制動主管的等效通徑，并根據(jù)制動主管的等效通徑判斷制動主管的通暢程度。為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的，本系統(tǒng)中的兩個壓力采集儀100a、100b為無線壓力采集 儀，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括壓力傳感器102、單片微處理器101、定流量排風(fēng)閥103、第一無 線數(shù)傳模塊104以及第一電源模塊105。其中壓力傳感器102用來采集車輛制動主管上的壓力值，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信 號輸出，供單片微處理器101進(jìn)行A/D處理。單片微處理器101用于采集壓力傳感器的電壓信號，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；接收第一無 線數(shù)傳模塊104的指令來控制定流量排風(fēng)閥103的開、關(guān)；發(fā)送采集處理后的壓力數(shù)字信號 至第一無線數(shù)傳模塊104 ；電池高低的報警等。定流量排風(fēng)閥103根據(jù)單片微處理器101的指令打開或關(guān)閉，對制動主管進(jìn)行排氣或保壓操作。第一無線數(shù)傳模塊104接收操控顯示終端200的命令給單片微處理器101，并發(fā)送 單片微處理器101采集的壓力數(shù)據(jù)和其它相關(guān)信息給操控顯示終端200。第一電源模塊105為壓力采集儀提供穩(wěn)定的工作電壓，其主要由電源管理器和可 充電鋰電池組成，電源管理器將可充電鋰電池的電壓轉(zhuǎn)換成恒定電壓，并具有過載和短路 保護(hù)功能。本系統(tǒng)中關(guān)鍵的定流量排風(fēng)閥的標(biāo)定計量，可參照《TB/T 1492-2002鐵道車輛制 動機單車試驗方法》中附錄A表A. 1中選定一個孔徑參考尺寸對應(yīng)的壓力與時間的關(guān)系來 做。參見圖3，本系統(tǒng)中的操控顯示終端200由微處理器201、操作按鍵202、顯示屏 203、時鐘模塊204、存儲單元205、第二無線數(shù)傳模塊206以及第二電源模塊207。微處理器 201為操控顯示終端200的核心，分別控制連接操作按鍵202、顯示屏203、時鐘模塊204、存 儲單元205以及第二無線數(shù)傳模塊206。為了提高本發(fā)明的實用性，可將操控顯示終端制成手持式的操控顯示終端200。該手持操控顯示終端200中的微處理器201根據(jù)接收得到的壓差數(shù)據(jù)并通過一定 的算法，實時計算列車制動主管的等效通徑，據(jù)此判斷是否符合列車在感度、安定、緊急制 動等各種工況時的期望要求值，并自動記錄該試驗結(jié)果。顯示屏203為0LED顯示器，用來顯示微處理器201處理的各種試驗數(shù)據(jù)和試驗的 狀態(tài)信息。時鐘模塊204用于確定試驗記錄所對應(yīng)的日期、時間，并可實現(xiàn)校時。存儲單元205用于存儲試驗的各種記錄數(shù)據(jù)。操作按鍵202用來完成各項試驗的操作控制。第二無線數(shù)傳模塊206用于發(fā)送手持操控顯示終端的命令并接收無線壓力采集 儀采集的各種數(shù)據(jù)信息供微處理器201處理。第二電源模塊207為手持操控顯示終端200提供穩(wěn)定的工作電壓，其主要由電源 管理器和可充電鋰電池組成，電源管理器將可充電鋰電池的電壓轉(zhuǎn)換成恒定電壓，并具有 過載和短路保護(hù)功能。上述的手持操控顯示終端200工作時，首先通過操作按鍵202用來完成各項試驗 的操作控制，微處理器201根據(jù)操作按鍵202的操作形成相應(yīng)的指令，并通過第二無線數(shù)傳 模塊206向壓力采集儀傳送，同時通過第二無線數(shù)傳模塊206接收壓力采集儀發(fā)送的數(shù)據(jù)， 并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)實時計算列車制動主管的等效通徑，據(jù)此判斷制動主管的通暢性，并將 試驗結(jié)果自動記錄在存儲單元205中，并由時鐘模塊204確定試驗記錄的時間日期，同時將 各種試驗數(shù)據(jù)和試驗的狀態(tài)信息通過顯示屏203顯示。為了進(jìn)一步提高本系統(tǒng)的性能，本系統(tǒng)還包括一數(shù)據(jù)處理主機300，為安裝專用系 統(tǒng)管理軟件的計算機，用于接受操控顯示終端中的相關(guān)數(shù)據(jù)。由手持操控顯示終端200定 期將其存儲的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)處理主機300，由數(shù)據(jù)處理主機300進(jìn)行記錄和后期的處理。根據(jù)上述技術(shù)方案得到的檢測系統(tǒng)在進(jìn)行檢測時，其具體檢測方法如下(參見圖 4)第一步，將車輛兩端的制動主管上安裝無線壓力采集儀；
第二步，通過手持操控顯示終端控制車輛一端的無線壓力采集儀上的定流量排風(fēng) 閥打開，對制動主管內(nèi)進(jìn)行充風(fēng)至定壓600kPa并穩(wěn)定；第三步，通過手持操控顯示終端控制另一端的壓力采集儀的定流量排風(fēng)閥打開排 風(fēng)，從而在制動主管的兩端形成一定的壓力；第四步，制動主管兩端的壓力采集儀上壓力傳感器實時采集兩端的壓力P1、P2，并 將該壓力通過無線的方式傳至手持操控顯示終端；第五步，手持操控顯示終端接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)公式(1)計算出列車制動主管的等 效通徑， 其中Se被測主管的有效截面積(mm2)V――主管容積(L)t——排氣時間(s)Ps——排氣端壓力(MPa)P①-—排氣另一端壓力(MPa)6 ----排氣時的溫度(K)。第六步，根據(jù)求的制動主管的等效通徑，與標(biāo)準(zhǔn)的列車主管025mm的內(nèi)徑相比 較，然后參照TB/T 1492-2002中的要求，分別執(zhí)行不同的排風(fēng)量來做感度、安定、緊急制動 試驗，最終求得制動主管的有效通徑均一致并判斷大于018mm為主管暢通，并自動記錄 該試驗結(jié)果。本利用本檢測方法進(jìn)行檢測時，先進(jìn)行整列測試，若不合格，繼而采用“對分法” 原理進(jìn)行分割試驗，逐步定位故障車輛。對于N節(jié)車輛編組的列車，最多只需進(jìn)行[log2 N]+l( “ [log2 N]”意為“取N以2為底對數(shù)的不足近似整數(shù)”)次試驗即可定位故障車輛。例如，當(dāng)N= 18時，最多進(jìn)行[log2 18]+1 = [4. 17]+1 = 5次試驗即可。本檢測方法為無損試驗方法，能直接、定量的試驗出列車制動主管的通暢程度。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技 術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明 本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些 變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及 其等效物界定。
權(quán)利要求
列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測系統(tǒng)主要包括兩個壓力采集儀和操控顯示終端，所述兩個壓力采集儀分別安置在列車兩端的制動主管上，并對制動主管進(jìn)行保壓和排氣操作，在制動主管兩端形成壓力差，所述兩個壓力采集儀自動檢測制動主管兩端壓力差，并將采集得到的壓力差數(shù)據(jù)傳至操控顯示終端，操控顯示終端根據(jù)得到的制動主管兩端壓力差實時計算得到制動主管的等效通徑，并根據(jù)制動主管的等效通徑判斷制動主管的通暢程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力采集 儀包括壓力傳感器、單片微處理器、定流量排風(fēng)閥、第一無線數(shù)傳模塊以及第一電源模塊； 所述單片微處理器通過第一無線數(shù)傳模塊接受操控顯示終端的指令控制定流量排風(fēng)閥；所 述定流量排風(fēng)閥根據(jù)指令進(jìn)行打開或關(guān)閉，對制動主管進(jìn)行排氣或保壓操作；所述壓力傳 感器采集車輛制動主管上的壓力值，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號輸出至單片微處理器；所述 單片微處理器對采集到的壓力傳感器的電壓信號，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將處理后的壓力數(shù)字 信號通過第一無線數(shù)傳模塊傳至操控顯示終端；所述第一電源模塊為壓力采集儀提供穩(wěn)定 工作電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述操控顯示 終端包括微處理器、操作按鍵、顯示屏、時鐘模塊、存儲單元、第二無線數(shù)傳模塊以及第二電 源模塊；所述微處理器通過第二無線數(shù)傳模塊向壓力采集儀發(fā)送指令和接收數(shù)據(jù)，并根據(jù) 接收的數(shù)據(jù)實時計算列車制動主管的等效通徑，據(jù)此判斷制動主管的通暢性，并將試驗結(jié) 果自動記錄在存儲單元中，由時鐘模塊確定試驗記錄的時間日期；所述顯示屏與微處理器 相接，用于顯示各種試驗數(shù)據(jù)和試驗的狀態(tài)信息；所述操作按鍵與微處理器相接，完成各項 操作控制；所述第二電源模塊為操控顯示終端提供穩(wěn)定工作電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電 源模塊和第二電源模塊分別由電源管理器和可充電鋰電池組成，所述電源管理器將可充電 鋰電池的電壓轉(zhuǎn)換成恒定電壓，并具有過載和短路保護(hù)功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測系統(tǒng) 還包括數(shù)據(jù)處理主機，用于接受操控顯示終端中的相關(guān)數(shù)據(jù)。
6.列車制動主管通暢性檢測方法，該方法基于列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)實施，其 特征在于，所述檢測方法包括如下步驟(1)在制動主管的一端通過定流量排風(fēng)閥充風(fēng)至定壓并穩(wěn)定；(2)在制動主管的另一端通過定流量排風(fēng)閥排風(fēng)；(3)采集制動主管兩端的壓力；(4)根據(jù)制動主管兩端的壓力實時計算制動主管的等效通徑；(5)根據(jù)制動主管的等效通徑來判斷制動主管的通暢性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車制動主管通暢性檢測方法，其特征在于，所述步驟(1)的 定壓為600kPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車制動主管通暢性檢測方法，其特征在于，所述步驟(4)通 過如下公式來計算制動主管的等效通徑2 其中是被測主管的有效截面積，V是主管容積，t是排氣時間，Ps是排氣端壓力，P① 是排氣另一端壓力，0是排氣時的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車制動主管通暢性檢測方法，其特征在于，所述檢測方法 進(jìn)行整列車檢測不合格時，采用“對分法”進(jìn)行分割檢測，逐步定位故障車輛。
全文摘要
本發(fā)明公開了列車制動主管通暢性檢測系統(tǒng)以及檢測方法，該檢測系統(tǒng)主要包括兩個壓力采集儀和操控顯示終端，操控顯示終端通過兩個壓力采集儀獲取制動主管兩端壓力，并進(jìn)行計算得到等效通徑，據(jù)此判斷。本發(fā)明中檢測方法基于檢測系統(tǒng)實施。本發(fā)明提供的檢測系統(tǒng)能夠避免“過球”試驗的缺陷，而檢測方法為無損試驗方法，能直接、定量的試驗出列車制動主管的通暢程度，非常的便捷。
文檔編號G01M17/08GK101865784SQ20101019610
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者左德建, 李君 , 王水明, 邵仲文, 鄒文瀟 申請人:上海全路通鐵道科技發(fā)展有限公司