鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置，由防水鋁殼、數(shù)據(jù)采集控制器、電源模塊、備用直流電源和若干塊檢測(cè)電極組成，其中數(shù)據(jù)采集控制器、電源模塊、備用直流電源密封于防水鋁殼內(nèi)，兩個(gè)檢測(cè)電極裸露于空氣中，由屏蔽線與數(shù)據(jù)采集控制器的信號(hào)輸入端連接。本實(shí)用新型主要是對(duì)鐵路沿線發(fā)生的積雪自動(dòng)監(jiān)測(cè)，在各個(gè)點(diǎn)上的本實(shí)用新型檢測(cè)到相關(guān)的信息后通過(guò)現(xiàn)代通信方式向鐵路管理部門(mén)發(fā)出報(bào)警信息、告知險(xiǎn)情的位置及情況，防止列車(chē)開(kāi)向積雪路段引起事故，并能及時(shí)地派遣人員對(duì)道路進(jìn)行清理，恢復(fù)通車(chē)。本實(shí)用新型具有能自動(dòng)、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)鐵路沿線積雪覆蓋、極大地提高監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確性、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及檢測(cè)設(shè)備，尤其是涉及一種鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]冰雪災(zāi)害嚴(yán)重影響著鐵路的正常運(yùn)營(yíng)，鐵軌上的積雪如果不能及時(shí)的清除就會(huì)附著在高速運(yùn)行車(chē)輛輪軌上而引發(fā)事故，此外，積雪還導(dǎo)致轉(zhuǎn)轍機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)積雪達(dá)到一定厚度時(shí)，列車(chē)就不能正常的行駛。
[0003]目前常用的冰雪災(zāi)害預(yù)警方法是通過(guò)天氣預(yù)報(bào)實(shí)現(xiàn)對(duì)降雪天氣的預(yù)測(cè)，當(dāng)降雪量較大時(shí)就進(jìn)行人工除雪作業(yè)，當(dāng)降雪厚度較高時(shí)鐵路停止運(yùn)行。鐵路沿線積雪除了受降雪量影響外，還受地形地貌影響，如在低洼區(qū)域容易積雪等，天氣預(yù)警缺乏鐵路沿線的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)鐵路積雪覆蓋進(jìn)行預(yù)警，存在一定的盲區(qū)。目前冰雪厚度的實(shí)際測(cè)量主要依靠人工測(cè)量，該方法勞動(dòng)強(qiáng)度高，自動(dòng)化程度低，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；另外也有以超生波傳感器來(lái)測(cè)量積雪厚度，但是超聲波受溫度、風(fēng)速的影響，容易誤報(bào)，而且超生波傳感器的價(jià)格較高， 不適合鐵路沿線的多點(diǎn)布控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能自動(dòng)、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)鐵路沿線積雪覆蓋、極大地提高監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確性、可靠性高的鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置，包括防水鋁殼，特征是:還包括數(shù)據(jù)采集控制器、電源模塊、備用直流電源和兩個(gè)檢測(cè)電極，數(shù)據(jù)采集控制器、電源模塊和備用直流電源密封安裝在防水鋁殼內(nèi)，兩個(gè)檢測(cè)電極裸露于空氣中，分別由屏蔽線與數(shù)據(jù)采集控制器的信號(hào)輸入端連接；數(shù)據(jù)采集控制器的輸出信號(hào)線與計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心相連；電源模塊將220V交流電轉(zhuǎn)換成常規(guī)直流電供給數(shù)據(jù)采集控制器，當(dāng)220V交流電斷路時(shí)，電源模塊自動(dòng)連接到備用直流電源，確保數(shù)據(jù)采集控制器正常供電。
[0007]兩個(gè)檢測(cè)電極相距10cm，大小為5*6cm2，安裝于鐵路邊上。
[0008]兩個(gè)檢測(cè)電極由金屬板構(gòu)成，表面進(jìn)行鈍化處理。
[0009]備用直流電源為蓄電池或干電池。
[0010]本實(shí)用新型由防水鋁殼、數(shù)據(jù)采集控制器、電源模塊、備用直流電源和若干塊檢測(cè)電極組成，其中數(shù)據(jù)采集控制器、電源模塊、備用直流電源密封于防水鋁殼內(nèi)，兩個(gè)檢測(cè)電極裸露于空氣中，由屏蔽線與數(shù)據(jù)采集控制器的信號(hào)輸入端連接。本實(shí)用新型通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)檢測(cè)電極之間的電場(chǎng)效應(yīng)，并和未覆蓋時(shí)相比較，進(jìn)而判斷出鐵路被積雪覆蓋，實(shí)現(xiàn)路面積雪覆蓋檢測(cè)的目的。由公式C= ε s/4 πkd可知，當(dāng)電容兩極間的距離和正對(duì)面積一定時(shí)，電容的大小和介電常數(shù)ε成正比。正常情況下，空氣的介電常數(shù)為1，雪的介電常數(shù)為4~10，當(dāng)雪或空氣作為介質(zhì)覆蓋電極時(shí)，電極附近的電場(chǎng)發(fā)生變化，表現(xiàn)為電極間的電容變化，數(shù)據(jù)處理模塊采集到電容的變化，經(jīng)過(guò)處理后，可將介質(zhì)是雪或是空氣區(qū)分出來(lái)。數(shù)據(jù)采集控制器主要是對(duì)檢測(cè)電極兩端電壓進(jìn)行采樣、處理并發(fā)送至計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心。電源模塊將220V交流電轉(zhuǎn)換成常規(guī)直流電供給數(shù)據(jù)采集控制器，數(shù)據(jù)采集控制器、電源模塊、備用直流電源都封裝在防水鋁盒內(nèi)，可防水、防日曬，保證本實(shí)用新型的持久并可靠運(yùn)行。
[0011]本實(shí)用新型主要是對(duì)鐵路沿線發(fā)生的積雪自動(dòng)監(jiān)測(cè)，在各個(gè)點(diǎn)上的本實(shí)用新型檢測(cè)到相關(guān)的信息后通過(guò)現(xiàn)代通信方式向鐵路管理部門(mén)發(fā)出報(bào)警信息、告知險(xiǎn)情的位置及情況，防止列車(chē)開(kāi)向積雪路段引起事故，并能及時(shí)地派遣人員對(duì)道路進(jìn)行清理，恢復(fù)通車(chē)。
[0012]因此，本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)方案相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)實(shí)時(shí)性:整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程完全自動(dòng)，實(shí)時(shí)性好，能通過(guò)現(xiàn)代通信方式向鐵路管理部門(mén)發(fā)出報(bào)警信息、告知險(xiǎn)情的位置及情況，極大地提高了監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確性。(2)可靠性:一個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)由多個(gè)傳感器組成，保證了監(jiān)測(cè)的可靠性。(3)可靠性好。每個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)分布有多個(gè)傳感器，排除了偶然性，并且保障了系統(tǒng)在單個(gè)傳感器發(fā)生故障時(shí)的正常工作，多個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的冗余性。(4)本實(shí)用新型可在長(zhǎng)期無(wú)人監(jiān)守的情況下工作，節(jié)省人力物力。(4)適用范圍廣。系統(tǒng)安裝方便，不但能用于山區(qū)鐵路的冰雪覆蓋檢測(cè)，還適用于高速鐵路和公路冰雪覆蓋檢測(cè)。
[0013]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的電路框圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的檢測(cè)部分電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]一種鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置，由防水鋁殼1、數(shù)據(jù)采集控制器3、電源模塊5、備用直流電源6和兩個(gè)檢測(cè)電極4組成，數(shù)據(jù)采集控制器3、電源模塊5和備用直流電源6密封安裝在防水鋁殼I內(nèi)，兩個(gè)檢測(cè)電極4裸露于空氣中，分別由屏蔽線2與數(shù)據(jù)采集控制器3的信號(hào)輸入端連接；數(shù)據(jù)采集控制器3的輸出信號(hào)線與計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心相連；電源模塊5將220V交流電轉(zhuǎn)換成常規(guī)直流電供給數(shù)據(jù)采集控制器3，當(dāng)220V交流電斷路時(shí)，電源模塊5自動(dòng)連接到備用直流電源6，確保數(shù)據(jù)采集控制器3正常供電。
[0019]數(shù)據(jù)采集控制器3由數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊組成，數(shù)據(jù)采集模塊由屏蔽線2給兩個(gè)檢測(cè)電極4提供100KHZ的正弦信號(hào)，把兩個(gè)檢測(cè)電極4之間的極板間電容Cx的變化信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，數(shù)據(jù)采集模塊部分原理圖如圖3，圖3中，正弦信號(hào)經(jīng)過(guò)Cx輸入至運(yùn)算放大器IC的正輸入端，電容Ci和電阻片從運(yùn)算放大器IC的輸出端負(fù)反饋至正輸入端，運(yùn)算放大器IC的負(fù)輸入端接地。檢測(cè)電路的輸入信號(hào)為頻率為100k Hz的正弦信號(hào)。Cx為兩個(gè)檢測(cè)電極4之間的極板間電容，ε為介質(zhì)介電常數(shù)，當(dāng)介電常數(shù)發(fā)生變化時(shí)，Cx發(fā)生變化C3、C4為分別為輸入信號(hào)與檢測(cè)極板的對(duì)地的屏蔽罩間的分布電容。而為反
饋電阻t為反饋電容。對(duì)于測(cè)量電路，Q為兩電極間的介質(zhì)均為空氣時(shí)的對(duì)照電容，其值為0.26pF，?的阻值為22ΜΩ，其輸出電壓:CZtj(t) =
[0020]通過(guò)極板間電 容值與未發(fā)生冰雪覆蓋時(shí)的比較，可檢測(cè)出鐵路沿線路況。數(shù)據(jù)處理模塊將數(shù)據(jù)采集模塊提供的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，處理后發(fā)送給計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心。
[0021]兩個(gè)檢測(cè)電極4相距10cm，大小為5*6cm2，安裝于鐵路邊上。
[0022]兩個(gè)檢測(cè)電極4均由金屬板構(gòu)成，表面進(jìn)行鈍化處理。
[0023]備用直流電源6為蓄電池或干電池。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置，包括防水鋁殼，其特征在于:還包括數(shù)據(jù)采集控制器、電源模塊、備用直流電源和兩個(gè)檢測(cè)電極，數(shù)據(jù)采集控制器、電源模塊和備用直流電源密封安裝在防水鋁殼內(nèi)，兩個(gè)檢測(cè)電極裸露于空氣中，分別由屏蔽線與數(shù)據(jù)采集控制器的信號(hào)輸入端連接；數(shù)據(jù)采集控制器的輸出信號(hào)線與計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心相連；電源模塊將220V交流電轉(zhuǎn)換成常規(guī)直流電供給數(shù)據(jù)采集控制器，電源模塊與備用直流電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置，其特征在于:兩個(gè)檢測(cè)電極相距10cm，大小為5*6cm2，安裝于鐵路邊上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置，其特征在于:兩個(gè)檢測(cè)電極均由金屬板構(gòu)成，表面進(jìn)行鈍化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路積雪覆蓋檢測(cè)裝置，其特征在于:備用直流電源為蓄電池或干電池。
【文檔編號(hào)】G01V3/04GK203688813SQ201420029580
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】張旭, 楊云, 黃祖寧, 朱賢浩, 林春梅, 張玉東 申請(qǐng)人:華東交通大學(xué)