一种铁路车辆智能上水作业机器人系统及上水方法与流程

1.本发明主要涉及轨道交通技术领域，特指一种铁路车辆智能上水作业机器人系统及上水方法。


背景技术：

2.铁路运营车辆上水是铁路运输的一个重要工作，是为了满足客车上旅客洗漱及饮用水的唯一途径，它深刻影响着旅客在旅途中的舒适、安全、方便。所以如何利用火车停靠在车站的短暂时间完成旅客列车的上水任务，是一个非常重要的问题，目前我国铁路主要采用列车进站后，旅客上下车的时间由上水工人拿出布置在股道间的上水软管接到旅客列车的上水口，等上完水后，上水工再拆下管道，火车出发。这样的方式在早期铁路运输比较少时，采用这种人工方式成本低、可操作性强，但是由于铁路运输任务越来越繁忙、停靠站时间越来越短，这种人工操作的弊端已经越来越明显，无法满足目前当前铁路高效化服务要求。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种智能化、无人化、上水作业效率高的铁路车辆智能上水作业机器人系统及上水方法。
4.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
5.一种铁路车辆智能上水作业机器人系统，包括中央管理子系统、无线通讯子系统、智能上水作业机器人和辅助作业子系统；
6.所述中央管理子系统通过无线通讯子系统与所述智能上水作业机器人和辅助作业子系统通讯相连；
7.所述辅助作业子系统，用于识别待上水的车辆信息以及停车点位置，并将识别信息通过无线通讯子系统发送至中央管理子系统；
8.所述中央管理子系统，用于接收处理辅助作业子系统的识别信息，并通过通过无线通讯子系统发送上水作业命令至所述智能上水作业机器人；
9.所述智能上水作业机器人，用于接收中央管理子系统的上水作业命令，对待上水车辆的水箱进行自动定位，并进行自动注水作业。
10.作为上述技术方案的进一步改进：
11.所述智能上水作业机器人包括控制单元、智能运载小车和供水子系统；
12.所述控制单元分别与所述智能运载小车、供水子系统和所述中央管理子系统通讯相连；
13.所述控制单元用于接收中央管理子系统的上水作业命令，控制所述智能运载小车移动以与车辆水箱进行定位，并在定位后控制供水子系统进行自动注水。
14.所述智能运载小车包括车体、驱动装置、安全辅助装置、导航装置和供电装置；
15.所述驱动装置，用于驱动车体移动；
16.所述导航装置，用于实现车体的导航；
17.所述安全辅助装置，用于实现车体的避障；
18.所述供电装置，用于提供驱动装置、安全辅助装置和导航装置所需电源。
19.所述安全辅助装置包括避障雷达和防碰撞保险杠。
20.所述导航装置包括安装于地面的磁条感应线圈。
21.所述供电装置包括蓄电池或/和接触式供电轨。
22.所述供水子系统包括供水装置、监测装置和辅助定位装置；
23.所述供水装置，用于实现自动注水；
24.所述监测装置，用于对自动注水的水量、水压或水质中的一种或多种进行监测；
25.所述辅助定位装置，用于实现车辆水箱注水口位置检测、上水管与注水口之间的定位。
26.所述辅助定位装置包括多轴柔性工业机械臂、距离传感器和图像采集装置。
27.所述监测装置包括水压传感器、水量传感器或水质传感器中的一种或多种。
28.所述辅助作业子系统包括车号识别子系统和车辆定位装置；
29.所述车号识别子系统，用于识别车辆信息，所述车辆信息包括电子标签信息、车辆车号、端号、编组或车型中的一种或多种；
30.所述车辆定位装置，用于识别停车点位置。
31.所述车号识别子系统包括车号识别天线、车号识别相机和轮对传感器。
32.所述车辆定位装置包括激光测距传感器或者超声波雷达或者相机。
33.还包括一体式手持终端，所述一体式手持终端通过无线通讯子系统与所述中央管理子系统通讯相连；所述一体式手持终端用于实现对智能上水作业机器人的远程遥控及上水作业。
34.本发明还公开了一种基于如上所述的铁路车辆智能上水作业机器人系统的上水方法，包括以下步骤：
35.s01、所述辅助作业子系统识别待上水的车辆信息以及停车点位置，并将识别信息通过无线通讯子系统发送至中央管理子系统；
36.s02、所述中央管理子系统于接收处理辅助作业子系统的识别信息，并通过通过无线通讯子系统发送上水作业命令至所述智能上水作业机器人；
37.s03、所述智能上水作业机器人，用于接收中央管理子系统的上水作业命令，对待上水车辆的水箱进行自动定位，并进行自动注水作业。
38.作为上述技术方案的进一步改进：
39.在步骤s03中，在自动注水作业时，对水压、水量、水质及注水进度进行监测，并在监测到异常时进行报警。
40.与现有技术相比，本发明的优点在于：
41.本发明的铁路车辆智能上水作业机器人系统及上水方法，通过辅助作业子系统对车辆信息的识别以及停车位置的检测，再配合对应的智能上水作业机器人4对车辆水箱进行自动定位，并进行自动注水作业，实现对铁路车辆上水作业无人化，实现上水作业智能化、精细化；相比于人工作业方式，具有作业效率高、故障实时监控报警、作业进度实时显示、避免安全事故发生等优点。
附图说明
42.图1为本发明在实施例中的方框结构图。
43.图例说明：1、中央管理子系统；11、客户终端；12、服务器；13、以太网交换机；2、无线通讯子系统；21、无线ap通讯基站；22、无线通讯箱；3、一体式手持终端；4、智能上水作业机器人；41、控制单元；42、智能运载小车；421、驱动装置；422、安全辅助装置；423、导航装置；424、供电装置；43、供水子系统；431、供水装置；432、监测装置；433、辅助定位装置；5、辅助作业子系统。
具体实施方式
44.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
45.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
46.如图1所示，本实施例的铁路车辆智能上水作业机器人系统，包括中央管理子系统1、无线通讯子系统2、智能上水作业机器人4和辅助作业子系统5；
47.中央管理子系统1通过无线通讯子系统2与智能上水作业机器人4和辅助作业子系统5通讯相连；
48.辅助作业子系统5，用于识别待上水的车辆信息以及停车点位置，并将识别信息通过无线通讯子系统2发送至中央管理子系统1；
49.中央管理子系统1，用于接收处理辅助作业子系统5的识别信息，并通过通过无线通讯子系统2发送上水作业命令至智能上水作业机器人4；
50.智能上水作业机器人4，用于接收中央管理子系统1的上水作业命令，对待上水车辆的水箱进行自动定位，并进行自动注水作业。
51.本发明的铁路车辆智能上水作业机器人系统，通过辅助作业子系统5对车辆信息的识别以及停车位置的检测，再配合对应的智能上水作业机器人4对车辆水箱进行自动定位，并进行自动注水作业，实现对铁路车辆上水作业无人化，实现上水作业智能化、精细化。
52.如图1所示，本实施例中，还包括一体式手持终端3，一体式手持终端3通过无线通讯子系统2与中央管理子系统1通讯相连；一体式手持终端3用于实现对智能上水作业机器人4的远程遥控及上水作业；中央管理子系统1包括客户终端11、服务器12及以太网交换机13，安装于远程调度室，实现智能上水作业机器人4作业监控、设备状态显示、列车水量水压实时监控报警及分析。
53.如图1所示，本实施例中，无线通讯子系统2包括无线ap通讯基站21、无线通讯箱22，安装于作业现场，实现中央管理子系统1、一体式手持终端3、智能上水作业机器人4及辅助作业子系统5之间设备状态、检测数据及控制命令传输。
54.本实施例中，现场作业人员利用一体式手持终端3通过无线通讯子系统2实现对智能上水作业机器人4远程遥控、设备状态监测、作业进度实时监控、水量水压监测等。
55.如图1所示，本实施例中，智能上水作业机器人4包括控制单元41、智能运载小车42、供水子系统43构成，实现车辆供水作业自动化、供水水压水量实时监测。其中控制单元41(即控制箱)为智能上水作业机器人4的控制枢纽，包括plc、工控机、工业机械臂控制柜等设备，用于实现对智能运载小车42、供水子系统43的上水作业控制、水量水压监测、控制命令接收及发送。
56.本实施例中，智能运载小车42由驱动装置421、安全辅助装置422、导航装置423及供电装置424构成，实现智能上水作业机器人4移动、障碍物避障、列车水箱定位、供水设备运载、设备电源提供；驱动装置421采取伺服电机结合轮轨进行驱动的方式，但不限于轮轨的驱动方式，如采取伺服电机结合齿轮齿条；安全辅助装置422采取避障雷达结合防碰撞保险杠的防护方式，实现障碍物多级避障、报警及急停；导航装置423采取结合辅助作业子系统5发送的车辆编号、型号及定位信息，利用齿轮齿条或者地面磁条感应线圈等方式实现智能运载小车42导航；供电装置424由蓄电池或者接触式供电轨构成，实现智能上水作业机器人4所需设备电源提供，在采用蓄电池供电方式时，智能上水作业机器人4还包含充电桩，实现智能上水作业机器人4自动充电。
57.本实施例中，供水子系统43由供水装置431、监测装置432及辅助定位装置433构成，实现智能上水作业机器人4车辆水箱自动定位、自动注水及水量水压水质监测。供水装置431由上水软管、自动脱落接头、卷盘、加温装置、排空装置、自控系统、附属管道及阀门等构成，实现上水自动作业、水温自动控制及余水自动排空控制。附属管道及阀门包括给水电磁阀、排水电磁阀、手动阀门、连接管路及管道过滤器等。上水时，上水电磁阀打开，水流通过上水连接管路进入上水软管；上水作业结束后，上水电磁阀关闭，排水电磁阀打开，排空管内余水。监测装置432包括水量传感器、水压传感器，实现上水作业过程中水量水压水质实时监测；辅助定位装置433包括多轴柔性工业机械臂和距离、图像采集装置，实现水箱注水口位置检测、上水管定位。
58.如图1所示，辅助作业子系统5安装于作业现场，包括车号识别子系统51和车辆定位装置52，实现待供水车辆作业触发、车辆车号、端号及停车位置检测。其中车号识别子系统51采取车号识别天线识别车辆电子标签信息，结合车号识别相机、轮对传感器识别车辆编号的方式，实现车辆车号、端号、编组及车型等信息确认；车辆定位装置52采取激光测距传感器或者超声波雷达或者相机等方式识别车头停电点距离位置确认。
59.本发明还公开了一种基于如上所述的铁路车辆智能上水作业机器人系统的上水方法，包括以下步骤：
60.s01、辅助作业子系统5识别待上水的车辆信息以及停车点位置，并将识别信息通过无线通讯子系统2发送至中央管理子系统1；
61.s02、中央管理子系统1于接收处理辅助作业子系统5的识别信息，并通过通过无线通讯子系统2发送上水作业命令至智能上水作业机器人4；
62.s03、智能上水作业机器人4，用于接收中央管理子系统1的上水作业命令，对待上水车辆的水箱进行自动定位，并进行自动注水作业。
63.本实施例中，在步骤s03中，在自动注水作业时，对水压、水量、水质及注水进度进行监测，并在监测到异常时进行报警，保障自动注水作业的安全可靠性。
64.下面结合一完整的实施例对上述系统及方法作整体说明：
65.需上水作业车辆进站，辅助作业子系统5中的车号识别子系统51开始工作，识别上水作业车辆车号、编号、编组及车型等信息，辅助作业子系统5中的车辆定位装置52检测需上水作业车辆停车点位置，辅助作业子系统5将上述信息通过无线通讯子系统2无线发送给中央管理子系统1；
66.中央管理子系统1对上述信息进行分析后，将作业命令及车辆相关信息发送给现
场智能上水作业机器人4，智能上水作业机器人4接收信号后，开始进行上水作业；智能上水作业机器人4作业过程中设备状态、作业位置及水量水压实时通过无线通讯子系统2无线发送给中央管理子系统1及一体式手持终端3，且在紧急情况下一体式手持终端3通过无线通讯子系统2无线远程控制智能上水作业机器人4；
67.智能上水作业机器人4中控制单元41在接受到中央管理子系统1发送的作业信息及命令后，控制智能运载小车42进行运动、并实时检测运动位置，在智能运载小车42到达车辆注水箱后，供水子系统43开始对车辆注水箱注水口进行定位及注水，并实时检测水量水压水质。
68.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。