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1、(10)申请公布号 CN 103144642 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103144642 A *CN103144642A* (21)申请号 201110400417.3 (22)申请日 2011.12.06 B61D 5/00(2006.01) (71)申请人 西安轨道交通装备有限责任公司 地址 710086 陕西省西安市三桥镇 (72)发明人 卢奎刚 韩志坚 郭小锋 侯军 胡广寿 朱英波 杜亮辉 朱伟国 (74)专利代理机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 61211 代理人 商宇科 (54) 发明名称 具有危险品安全监测功能的铁路罐车 (57) 摘要 本发明提出。
2、了一种具有危险品安全监测功能 的铁路罐车， 包括罐车车体以及设置在罐车车体 上部的车载安全监测装置， 包括 GPS 定位通讯模 块、 检测模块、 电源模块以及防爆壳， GPS 定位通 讯模块、 检测模块设置在防爆壳内， GPS 定位通讯 模块与检测模块连接， 电源模块与 GPS 定位通讯 模块连接。本发明的具有危险品安全检测功能的 铁路罐车， 实现实时监控罐车内危险品安全情况， 监控无需人为操作， 安全可靠且准确性高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (1。
3、0)申请公布号 CN 103144642 A CN 103144642 A *CN103144642A* 1/1 页 2 1. 具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 包括罐车车体以及设置在罐车车体上部的车 载安全监测装置， 其特征在于 ： 所述车载安全监测装置包括 GPS 定位通讯模块、 检测模块、 电源模块以及防爆壳， 所述 GPS 定位通讯模块、 检测模块设置在防爆壳内， 所述 GPS 定位通 讯模块与检测模块连接， 所述电源模块分别与 GPS 定位通讯模块连接。 2.根据权利要求1所述的具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 其特征在于 ： 所述GPS 定位通讯模块包括 GPS 定位单元、 G。
4、SM 通信单元和数据处理单元， 所述 GSM 通信单元和 GPS 定位单元与数据处理单元连接。 3. 根据权利要求 2 所述的具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 其特征在于 ： 所述检 测模块包括液位计、 温度计以及压力变送器， 所述液位计和压力变送器与罐车车体内部空 间直接连接， 温度计与罐体空间间接相连。 4. 根据权利要求 3 所述的具有危险品安全监测功能的以及铁路罐车， 其特征在于 ： 所 述电源模块包括太阳能电池、 与太阳能电池连接的太阳能电池控制器以及蓄电池， 所述太 阳能电池和蓄电池与太阳能电池控制器连接， 所述太阳能电池控制器分别与 GPS 定位通讯 模块、 太阳能电池和蓄电池。
5、连接。 5. 根据权利要求 1 或 2 或 3 或 4 所述的具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 其特征 在于 ： 所述车载安全监测装置还包括具有调用电子地图、 显示车辆位置、 速度、 罐内介质压 力、 温度、 液位、 车辆属性、 货车车号、 车辆制造厂、 车辆制造日期功能的监控中心模块， 所述 监控中心模块包括用于数据交互的网络通信模块 ； 用于网络通信的数据加解密模块 ； 判断 收到数据的合法性、 完整性和新鲜性的安全检测模块 ； 调用电子地图、 显示位置信息的查询 地理信息模块 ； 与 GPS 定位通讯模块和检测模块进行数据通讯的控制模块 ； 收集并分理信 息， 启动不同模块来完成相关事。
6、项， 协调各个模块间的工作进程的事务处理与调度模块 ； 所 述网络通信模块与数据加解密模块连接 ； 所述安全检测模块连接数据加解密模块和检测模 块 ； 所述查询地理信息模块与控制模块连接 ； 所述事务处理与调度模块与控制模块连接。 6. 根据权利要求 5 所述的具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 其特征在于 ： 所述太 阳能电池控制器设置在防爆壳内， 所述防爆壳适应温度范围是 -40 +50。 7. 根据权利要求 6 所述的具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 其特征在于 ： 所述防 爆壳内设置有安全栅， 所述液位计和压力变送器通过安全栅与 GPS 定位通讯模块连接。 8. 根据权利要求 7 所。
7、述的具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 其特征在于 ： 所述 防爆壳防爆等级大于或等于 DIIAT3， 所述压力变送器和液位计的防爆等级大于或等于 iaIIAT3。 9. 根据权利要求 8 所述的具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 其特征在于 ： 所述防 爆壳与罐车车体上法兰盖固定连接。 10. 根据权利要求 9 所述的具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 其特征在于 ： 所述蓄 电池是阀控型铅酸蓄电池 ； 所述液位计是超声波式液位计、 光学液位计、 干簧管式液位计或 磁致伸缩式液位计。 权 利 要 求 书 CN 103144642 A 2 1/4 页 3 具有危险品安全监测功能的铁路罐车 技术。
8、领域 0001 本发明涉及一种铁路罐车， 尤其涉及一种具有危险安全监测功能的铁路罐车。 背景技术 0002 铁路罐车作为铁路货车主要车种之一， 承担着每年数亿吨的油品和化工品运输。 罐车运输产品大多具有易燃、 易爆、 腐蚀、 有毒等危险特性。随着我国国民经济的迅猛发展 和技术的进步， 铁路罐车的运量不断增加， 载重和运行速度大幅提高， 对铁路罐车运输安全 要求越来越高。 0003 目前， 铁路罐车在设计、 制造方面采取了多种措施， 为危险品运输安全提供原始保 证。 设计上从选材到结构确定， 对车辆强度、 刚度、 耐疲劳、 耐腐蚀、 运行平稳性、 运行安全性 严格要求， 并进行了大量试验研究 ；。
9、 制造上以工装保工艺、 以工艺保质量、 以质量保安全思 想为指导， 瞄准世界领先水平， 实施了大规模的技术改造， 开发应用新工艺， 提升检测手段。 0004 铁路罐车运输过程中， 主要采取传统人工、 静态检查与轨边安全监测系统相结合 的车辆安全保障模式， 还存在检测盲区， 需要进行完善确保运输安全。在装卸站点、 铁路站 场采用人工方式， 利用常用工具及车上的压力表、 温度计、 液位计等设施对车辆及罐内介质 状态进行静态检测。 在车辆运行中， 运用铁路车辆运行安全监控系统(5T系统)， 实现了 “分 散检测、 联网监控、 信息共享、 集中报警” ， 对列车运行安全起到了重要的保障作用， 但该系 。
10、统受地面布点间隔的限制， 不具备实时监测功能， 并且不能监测罐内危险品的状态参数。 因 此， 有必要增加罐车车载实时安全监测系统， 作为既有安全保障模式的补充， 提高铁路罐车 运输安全。 发明内容 0005 为了解决背景技术中所存在的技术问题， 本发明提出了一种具有危险品安全检测 功能的铁路罐车， 实现实时监控罐车内危险品安全情况， 监控无需人为操作， 安全可靠且准 确性高。 0006 本发明的技术解决方案是 ： 具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 包括罐车车体 以及设置在罐车车体上部的车载安全监测装置， 其特殊之处在于 ： 所述车载安全监测装置 包括GPS定位通讯模块、 检测模块、 电源模块。
11、以及防爆壳， 所述GPS定位通讯模块、 检测模块 设置在防爆壳内， 所述GPS定位通讯模块与检测模块连接， 所述电源模块分别与GPS定位通 讯模块连接。 0007 上述 GPS 定位通讯模块包括 GPS 定位单元、 GSM 通信单元和数据处理单元， 所述 GSM 通信单元和 GPS 定位单元与数据处理单元连接。 0008 上述检测模块包括液位计、 温度计以及压力变送器， 所述液位计和压力变送器与 罐车车体内部空间直接连接， 温度计与罐体空间间接相连。 0009 上述电源模块包括太阳能电池、 与太阳能电池连接的太阳能电池控制器以及蓄电 池， 所述太阳能电池和蓄电池与太阳能电池控制器连接， 所述太。
12、阳能电池控制器分别与 GPS 说 明 书 CN 103144642 A 3 2/4 页 4 定位通讯模块、 太阳能电池和蓄电池连接。 0010 上述车载安全监测装置还包括具有调用电子地图、 显示车辆位置、 速度、 罐内介质 压力、 温度、 液位、 车辆属性、 货车车号、 车辆制造厂、 车辆制造日期功能的监控中心模块， 所 述监控中心模块包括用于数据交互的网络通信模块 ； 用于网络通信的数据加解密模块 ； 判 断收到数据的合法性、 完整性和新鲜性的安全检测模块 ； 调用电子地图、 显示位置信息的查 询地理信息模块 ； 与 GPS 定位通讯模块和检测模块进行数据通讯的控制模块 ； 收集并分理 信息。
13、， 启动不同模块来完成相关事项， 协调各个模块间的工作进程的事务处理与调度模块 ； 所述网络通信模块与数据加解密模块连接 ； 所述安全检测模块连接数据加解密模块和检 测模块 ； 所述查询地理信息模块与控制模块连接 ； 所述事务处理与调度模块与控制模块连 接。 0011 上述太阳能电池控制器设置在防爆壳内， 所述防爆壳适应温度范围是 -40 +50。 0012 上述防爆壳内设置有安全栅， 所述液位计和压力变送器通过安全栅与 GPS 定位通 讯模块连接。 0013 上述防爆壳防爆等级大于或等于 DIIAT3， 所述压力变送器和液位计的防爆等级大 于或等于 iaIIAT3。 0014 上述防爆壳与罐。
14、车车体上法兰盖固定连接。 0015 上述蓄电池是阀控型铅酸蓄电池 ； 所述液位计是超声波式液位计、 光学液位计、 干 簧管式液位计或磁致伸缩式液位计。 0016 本发明的优点是 ： 0017 1) 本发明的具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 能实现对铁路车辆实时位置、 罐内介质物理参数 ( 液位、 温度和压力 ) 进行自动检测的监测系统 ； 0018 2)能实现对铁路车辆实时位置、 罐内介质的物理参数(液位、 温度和压力)进行自 动检测并将检测数据上传的系统集成技术 ； 0019 3) 对定位通信模块， 安装在罐体顶部， 保证信号收发良好 ； 其余电源模块、 传感器 等在保证各自功能的前提下，。
15、 应与定位通信模块相对集中， 降低系统能耗 ； 0020 4) 能实现发送控制命令、 接收来自铁路罐车的检测数据， 利用系统软件的配合， 可 以在收集检测数据的同时， 将数据进行分析， 提供给工作人员， 实现了实时监测， 系统自主 完成， 准确性高且安全可靠 ； 0021 5) 太阳能发电技术用于铁路罐车上时， 安装简单， 只需增加安装支架 ； 空间尺寸 要求不高， 只要有足够的面积， 便能达到供电需求 ； 检修时可进行换件修 ； 并且完全是利用 太阳能转换为电能， 不增加机车能耗， 更加环保 ； 0022 6) 加装防爆壳， 防爆壳中的定位通信数据处理单元、 温度计、 太阳能充放电控制器 等。
16、电气设备采用隔爆型电气设备， 与罐内介质接触的传感器采用本安防爆设计、 系统防爆 技术满足爆炸性气体危险场所要求的防爆电气 ； 附图说明 0023 图 1 是本发明的车载安全监测装置的安装示意图 ； 0024 图 2 是本发明的车载安全监测装置的结构示意图 ； 说 明 书 CN 103144642 A 4 3/4 页 5 0025 图 3 是本发明车载安全监测装置中电源模块的结构示意图 ； 0026 图 4 是本发明的车载安全检测装置的结构框图 ； 具体实施方式 0027 参见图 1- 图 4， 本发明的具有危险品安全监测功能的铁路罐车， 包括罐车车体 1、 设置在罐车车体 1 上的车载安全监。
17、测装置， 车载安全监测装置包括 GPS 定位通讯模块 2、 检 测模块 3、 电源模块 4， GPS 定位通讯模块 2 与检测模块 3 连接， 电源模块 4 与 GPS 定位通讯 模块 2 连接， GPS 定位通讯模块 2 和检测模块 3 连接。GPS 定位通讯模块 2 包括 GPS 定位单 元 21、 GSM 通信单元 22 和数据处理单元 23， GSM 通信单元和 GPS 定位单元与数据单元连接。 0028 检测模块3包括液位计31、 温度计32以及压力变送器33， 液位计31、 温度计32以 及压力变送器 33 与罐车车体 1 内部空间连接。电源模块 4 包括太阳能电池 41、 与太阳。
18、能电 池41连接的太阳能电池控制器42以及蓄电池43， 太阳能电池41和蓄电池43连接， 太阳能 电池控制器 42 与 GPS 定位通讯模块 2 连接， 用太阳能电池 41 和蓄电池 43 一起供电是因为 监测装置需得到一个可靠稳定的不间断电源， 目前铁路罐车管理实行定检， 检修维护周期 为厂修 5 年、 段修 1 年， 在此间隔周期内， 如单纯采用电池供电， 所需电池容量超大， 体积与 重量都不切实际， 成本上也大大提高， 因此采用发电与蓄电相结合的方案更加可行。 0029 车载安全监测装置还包括监控中心模块 5， 监控中心模块 5 包括用于数据交互的 网络通信模块 ； 用于网络通信的数据加。
19、解密模块 ； 判断收到数据的合法性、 完整性和新鲜 性的安全检测模块 ； 调用电子地图、 显示位置信息的查询地理信息模块 ； 与 GPS 定位通讯模 块和检测模块进行数据通讯的控制模块 ； 收集并分理信息， 启动不同模块来完成相关事项， 协调各个模块间的工作进程的事务处理与调度模块 ； 网络通信模块与数据加解密模块连 接 ； 安全检测模块连接数据加解密模块和检测模块 ； 查询地理信息模块与控制模块连接 ； 事务处理与调度模块与控制模块连接， 监控中心模块 5 具有全国联网、 车辆定位、 远程升 级、 行驶轨迹查询、 网上查车、 实时查询等功能。在查询界面上可显示一下内容 ： 车辆位置、 速度、。
20、 罐内介质压力、 温度、 液位、 车辆属性、 货车车号、 车辆制造厂、 车辆制造日期等内容， 其中， 车辆属性、 货车车号、 车辆制造厂、 车辆制造日期等由管理单位输入相关信息。 0030 对定位通信模块 2， 要安装在罐车车体 1 顶部， 保证信号收发良好 ； 其余电源模块 4、 检测模块 3 等在保证各自功能的前提下， 应与定位通信模块 2 相对集中， 降低系统能耗 ； 考虑到人孔附近防爆要求较高， 罐体一位端设有走板、 护栏等辅助装置， 人为损害的可能性 较大， 故罐体顶部 ( 二位端 ) 为系统安装位置最佳选择。在罐体上的安装， 应充分考虑罐体 强度和密封性， 对各装置检修、 维护中需。
21、要拆卸的采用螺栓连接 ； 根据压力罐车多年的运用 经验， 管口采用法兰连接。 0031 铁路罐车的运行环境温度为 -40 +50， 运输的介质为易燃、 易爆、 腐蚀、 有毒 等危险特性的石油化工产品 ； 铁路罐车在运行时， 会对安装在罐体上的零部件产生振动和 冲击。本发明安装在罐体上的车载安全监测装置能承受上述温度变化、 振动和冲击等运行 工况的要求， 同时满足罐车厂修 5 年、 段修 1 年的检修周期要求。 0032 对安装在铁路罐车上电气要求防爆的必要性 ： 铁路罐车运营时会在油库或炼厂进 行装卸车作业， 作业可导致可燃性气体逸散在周围环境大气中， 形成可燃性气体 - 空气混 合物， 当可。
22、燃性气体在空气中浓度达到爆炸极限范围之内时， 形成可燃性气体环境。 装卸作 说 明 书 CN 103144642 A 5 4/4 页 6 业站场对现场有严格的防爆要求。 0033 参见图 2， GPS 定位通讯模块 2、 检测模块 3 以及太阳能电池控制器 42 设置在防爆 壳 6 内， 防爆壳 6 与罐车车体上法兰盖固定连接 ； 防爆壳 6 适应温度范围是 -40 +50， 防爆壳 6 内设置安全栅 7， 太阳能电池控制器 42 与 GPS 定位通讯模块 2 连接， GPS 定位通讯 模块 2 与检测模块 3 连接， 在 GPS 定位通讯模块 2 与压力变送器 33 和液位计 31 中间设有。
23、 安全栅 7。防爆壳 6 中的太阳能电池控制器 42 通过外部的防爆连接管 8 与蓄电池 43 和太 阳能电池 41 连接。防爆壳 6 防爆等级大于或等于 DIIAT3， 压力变送器 33 和液位计 31 的防 爆等级大于或等于 iaIIAT3。 0034 本发明压力变送器 33 的选择方案 ： 可采用压阻式传感器作为铁道罐车运输介质 的压力测量。 0035 蓄电池 43 是阀控型铅酸蓄电池。 0036 对于安装在 1 区内的 GPS 定位通讯模块 2、 温度计 32、 太阳能电池控制器 42 等电 气设备， 采用隔爆型电气设备。 0037 将太阳能电池 41、 蓄电池 43 箱安装在 2 区。平板式太阳能电池主要由上盖板 ( 通 常采用钢化玻璃 )、 硅太阳电池、 粘结剂、 下底板、 互连条、 边框、 边框封装胶等组成。通过抽 真空、 加热工艺， 使粘结剂熔化后将电池、 上盖板和下底板粘结在一起。将太阳能电池 41 与 各种防爆形式的电气设备结构相比较。 说 明 书 CN 103144642 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103144642 A 7 2/2 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103144642 A 8 。