一种止轮器智能安全联锁系统的制作方法

1.本发明涉及铁路机车止轮器辅助设备领域，尤其涉及一种止轮器智能安全联锁系统。


背景技术：

2.整备场是止轮器使用最频繁的作业场所，而且由于整备场构造设计的特殊性，一旦发生由于止轮器使用不当的造成的机车掉道情况，很难进行施救。为了杜绝人为原因造成的库内带止轮器动车和未打止轮器溜车等危险的调车行为；同时为了添补路内这一领域的空白，提升企业创新力。
3.在现有的作业过程中，需要在同一车轮两侧挂设止轮器，来确保动车组在无动力状态下不会溜车，并且在移动车辆前需要撤除止轮器，防止动车冲击轨道甚至脱轨，目前，主要通过人工对止轮器进行监测和管理，需要定期对止轮器进行巡检，来确认止轮器状态和所处位置，但是单纯的人工监测和管理存在诸多问题，例如，巡检周期长，无法实时获取止轮器状态，并及时对异常状态进行处理；存在漏检、忘检等人为疏漏，导致危害人身和财产安全的事故发生；止轮器丢失后无法追踪其位置，存在被人恶意使用致使列车脱轨的可能性，为了解决这一问题，专利号为cn201910272605.9的一种动车组用止轮器智能管理系统及方法，该专利提供一种动车组用止轮器智能管理系统及方法，通过可视化集中管理方式，较人工管理更加高效、可靠；信息化程度高，可以实时监控止轮器状态，管控止轮器使用过程，防止错误使用止轮器或止轮器松脱导致相应的安全生产事故发生；可实时确定止轮器位置，并在止轮器丢失后，可以通过止轮器定位和报警系统快速找到丢失的止轮器，防止止轮器被人恶意使用危害生产安全。
4.但是该专利提供的止轮器联锁系统，并不是让止轮器与机车轮对建立直接的联系，所以并不能完全起到安全联锁的作用，目前止轮器智能安全联锁系统还是一个空白阶段，通过对网上资料的检索并未发现此类的安全联锁系统，所以很难找到参考对象进行对比，极少数的止轮器联锁系统，并不是让止轮器与机车轮对建立直接的联系，所以并不能完全起到安全联锁的作用。


技术实现要素：

5.根据以上技术问题，本发明提供一种止轮器智能安全联锁系统，其特征在于包括主控制器、指示机构、止轮器、收纳柜、红外传感器，所述止轮器上侧安装有接近传感器，所述控制器分别和指示机构、止轮器、收纳柜、红外传感器、接近传感器连接，所述止轮器放置在收纳柜内，所述主控制器由控制模块、指令存储模块、指示器模块、收纳模块、红外传感器模块、接近传感器模块，所述控制模块分别和指令存储模块、指示器模块、收纳模块、红外传感器模块、接近传感器模块连接；
6.所述指示机构由led屏、音频播放结构、固定结构、安装带漏电保护器的空气开关、24v直流电源、中间继电器模块和传感器接线，所述led屏上安装有固定结构，所述led屏内
部安装有音频播放结、装带漏电保护器的空气开关、24v直流电源、中间继电器模块和传感器接线；
7.所述收纳柜上侧安装有控制器，所述收纳柜由收纳外壳、摆放底座、感应开关组成，所述收纳外壳开设有收纳腔，所述收纳腔内放置有摆放底座，所述摆放底座上侧设置有感应开关，所述感应开关和主控制器的控制模块连接，所述止轮器放置在摆放底座上侧，所述止轮器通过连接线和控制器连接。
8.所述控制器安装在收纳柜上侧，所述指示机构安装在站台上，所述红外传感器安装在作业平台的前后两端。
9.所述红外传感器为红外遮挡传感器。
10.所述摆放底座上安装有红外传感器。
11.所述控制模块为可编程控制器plc。
12.所述控制模块为西门子s7
‑
200smart型、内置cpu型号sr40。
13.所述连接线为带屏蔽线的拖拽电缆，所述连接线安装有航空插头。
14.所述止轮器通过防丢绳和摆放底座连接。
15.本发明的有益效果为：本发明是可以直接把止轮器和机车轮对联系起来的安全联锁装置，能够真正意义上的实现杜绝机车溜车和带止轮器动车等非正常的作业行为。为铁路运输安全添砖加瓦。本发明采用多个红外传感器、接近传感器和可编程控制器plc来实现，保证系统高效可靠。本发明使用时止轮器摆放在安有感应开关的摆放底座上，光电开关为常闭位；止轮器拿走后，感应开关为常开位。本发明使用时放置好止轮器，红外传感器和接近传感器将列车和止轮器状态发送给主控制机器的红外传感器模块、接近传感器模块，红外传感器模块、接近传感器模块传送给控制模块，主控制器的控制模块将信息和指令存储模块内的指令进行对比，然后将信息发送给指示器模块，指示器模块将信息发送给led屏和音频播放结构，led屏将指令进行发布，让作业者规范使用止轮器，在作业者违规使用止轮器时会发出报警警示。本发明可以达到主动发出作业指令让作业者规范使用止轮器，在作业者违规使用止轮器时会发出报警警示的效果。
16.本发明由于对控制系统稳定性、响应性、准确性和联锁功能较高，系统逻辑较复杂。传统的纯接线方法难以进行控制，所以计划采用plc程序编辑器进行控制，plc具有抗干扰、可靠性高、模块化组合式结构、使用灵活方便、接线方式简单等优点。
17.本发明满足铁路自动化的止轮器智能安全联锁系统，该系统创新性的把传感器和止轮器结合在一起。
18.本发明采用带屏蔽线的拖拽电缆代替普通的信号电缆，保证了设备的使用寿命，降低了嘈杂电磁环境对传感器信号传输的影响，采用航空插头来连接止轮器与系统，以防止电缆故障时能够快速的进行施修更换。
附图说明
19.图1为本发明结构示意图；
20.图2为发明原理结构图；
21.图3为本发明止轮器和摆放底座安装示意图。
22.图4为本发明指示机构结构示意图。
23.图5为本发明红外遮挡传感器安装示意图。
24.图6为本发明红外遮挡传感器安装示意图。
25.如图：主控制器1、指示机构2、止轮器3、收纳柜4、红外传感器5、摆放底座6、感应开关7、接近传感器8。
具体实施方式
26.实施例1
27.本发明提供一种止轮器智能安全联锁系统，其特征在于包括主控制器、指示机构、止轮器、收纳柜、红外传感器，所述止轮器上侧安装有接近传感器，所述控制器分别和指示机构、止轮器、收纳柜、红外传感器、接近传感器连接，所述止轮器放置在收纳柜内，所述主控制器由控制模块、指令存储模块、指示器模块、收纳模块、红外传感器模块、接近传感器模块，所述控制模块分别和指令存储模块、指示器模块、收纳模块、红外传感器模块、接近传感器模块连接；所述指示机构由led屏、音频播放结构、固定结构、安装带漏电保护器的空气开关、24v直流电源、中间继电器模块和传感器接线，所述led屏上安装有固定结构，所述led屏内部安装有音频播放结、装带漏电保护器的空气开关、24v直流电源、中间继电器模块和传感器接线；所述收纳柜上侧安装有控制器，所述收纳柜由收纳外壳、摆放底座、感应开关组成，所述收纳外壳开设有收纳腔，所述收纳腔内放置有摆放底座，所述摆放底座上侧设置有感应开关，所述感应开关和主控制器的控制模块连接，所述止轮器放置在摆放底座上侧，所述止轮器通过连接绳和摆放底座连接。所述控制器安装在收纳柜上侧，所述指示机构安装在站台上，所述红外传感器安装在作业平台的前后两端。所述红外传感器为红外遮挡传感器。所述摆放底座上安装有红外传感器。所述控制模块为可编程控制器plc。所述控制模块为西门子s7
‑
200smart型、内置cpu型号sr40。
28.本发明具体使用流程为：
29.1.机车到位后，对司机或者检查司机进行打止轮器提示；
30.2.当止轮器已打好后，对司机进行止轮器已打好的提示；
31.3.当止轮器归位后，对司机进行止轮器归位提示；
32.4.当止轮器撤除但超出正常作业时间未归位，对司机进行止轮器归位提示。
33.5.当止轮器撤除但超出正常作业时间未归位，对司机进行止轮器归位提示。
34.6带止轮器动车报警提示。
35.7.连挂机车，扯止轮器提示。
36.实施例2
37.对plc进行选择和程序编写；
38.对plc型号进行选型，该系统需要10个传感器输入接口和6个输出接口，加上额外的电源和后期扩展的需要，确定选择型号为西门子s7
‑
200smart型，内置cpu型号sr40。
39.plc输入接口定义：
40.输入接口主要是对各传感器的工作情况进行采集，然后传输到可编控制器plc的cpu中，具体定义如下：
[0041][0042]
plc输出接口定义：
[0043]
输出接口主要是把可编程控制器plc内cpu运行的结果转换为电信号输出，具体定义如下：
[0044][0045]
plc程序编写，编程软件选择的是西门子step
‑
7编程软件；然后对编辑好的程序进行仿真，测试程序是否有冲突、故障等错误，仿真软件使用s7
‑
200v2.0。通过仿真验证，程序逻辑不存在故障或漏洞，完全适合打止轮器的各项要求。
[0046]
整体设备安装时将其安装在整备场3道左侧一层平台，led屏和喇叭安装在整备场三道2层作业平台上部左侧，当整备机车到位后，声光的提示“请打止轮器”此时司机应下车把止轮器从存放装置拿出并打好。当止轮器打好后声光提示“止轮器已打好”，此时司机不得提手柄动车。当整备作业完毕后应把止轮器撤除并及时放回到止轮器存放装置内，当声光提示“止轮器已归位”后司机方可动车。如果止轮器撤除后并未及时归位，此时声光提示“请把止轮器归位”，司机听到此提示后应立即把止轮器放入止轮器存放装置。当止轮器已打好后，若司机违规动车，带止轮器开车，此时系统发出声光报警“警告、警告、止轮器未撤除”；司机听到警报声后应立即采取停车措施。.当止轮器已打好后，有调车机靠近对该机车进行连挂作业时，声光提示“调车作业，动车前请撤除止轮器”，调车人员听到此提示时应正确的撤除被连挂机车的止轮器并归位。
[0047]
安装完毕后进行效果验证，具体操作如下：
[0048]
1.机车入库后能够正确的提示乘务员或者整备司机打好止轮器，能够有效的防止库内停车作业忘打止轮器。
[0049]
2.止轮器打好后，声光提示司机止轮器已打好，在止轮器未撤除的时，红色led屏
对司机起警示作用。
[0050]
3.一旦司机带止轮器开车，止轮器上的接近开关收到压力传送的信号发生变化且红外传感器检测到车辆位置移动，发生信息变化，控制模块接收到变化，将指令发送给指示机构，指示机构会发出警报提示司机。
[0051]
4.当有调车机接近库内机车进行调车作业时，系统能够正确的提示调车人员撤除库内机车止轮器。
[0052]
实施例2
[0053]
识别机车并提示打止轮器：通过两个红外遮挡传感器，采用串联的逻辑方式对经过机车进行识别，分别安装在二层作业平台的前后两端。当前后两个红外传感器同时识别到遮挡信号时，说明有机车经过，当前后两个红外传感器同时识别到遮挡信号持续超过5秒钟(延时时长根据现场实际情况进行调试)，判定机车已经是停稳状态，此时可以对司机或者检查司机进行语音提示，如图5所示；如：“3道机车整备作业，请打好止轮器”(语音提示2次)，与此同时led显示屏显示“请打止轮器”的“绿色”字样。当如图6所示时，只遮挡一个且超过5秒，也判定机车已经是停稳状态。
[0054]
确认并提示止轮器已打好，作用方式：采取两个红外传感器和两个接近传感器。两个红外传感器分别安装在两个止轮器底座上，采用串联的逻辑方式。初始状态为常闭状态，当两个止轮器分别离开底座后处于断开状态；接近传感器：两个接近传感器分别安装在止轮器的上端面(安装要确保不影响止轮器的作用效果和构造性能)。采用串联的逻辑方式。止轮器上接近传感器为常开状态，当止轮器打好后接近开关闭合。接近传感器作用原理：通过检测踏面与止轮器上表面之间的垂直距离当距离小于设定值后，开关闭合。
[0055]
如何判断铁鞋已打好：
[0056]
根据天津机务段行车管理细则的要求：段内停留机车、车辆防溜一律实行铁鞋防溜。使用铁鞋防溜时，鞋尖应紧贴车轮踏面，牢靠固定。由于hx型机车和df型机车车轮尺寸的不同，车轮踏面到铁鞋的垂直距离也会有所不同。所以采取轮径较小的df型机车进行参数采集。当两个止轮器同时打好后，可以对司机进行语音提示：“x道机车已打好止轮器”(语音提示2次)并且在led屏上显示“止轮器已打好”的“红色字样”。
[0057]
止轮器归位提示：
[0058]
整备作业完毕，两个止轮器全部撤除后，两个接近传感器断开，两个止轮器全部摆好归位后，两个红外传感器闭合；对司机进行语音提示“x道机车止轮器已撤除”(语音提示2次)，与此同时屏幕上显示的“止轮器已打好”的红色字样变为“止轮器已撤除”的绿色字样；此时机车可以放行，机车向前移动出两个机车识别红外遮挡传感器的范围后，led屏熄灭。
[0059]
带止轮器动车提示：
[0060]
在止轮器上端面安装两个接近传感器，传感器为常开并联的逻辑关系，触发感应距离为6mm，当车轮轧上铁鞋接近开关动作，对司机进行报警，语音提示“警告，请撤除x道机车止轮器”并在led屏上显示“请撤除止轮器”的红色闪光字样。
[0061]
连挂作业扯止轮器提示：
[0062]
在识别整备机车的两个红外遮挡传感器两侧各加装一个红外遮挡传感器，识别靠近整备机车的调车机，两个传感器采用并联的逻辑方式，当其中任何一个传感器被遮挡时进行语音提示：“连挂作业，动车前请撤除止轮器”，led屏显示“止轮器未撤除”。
[0063]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。