單車過球試驗智能檢測裝置研究

譚兆海 王遠新 劉鵬飛 劉楨榕 姚春剛

摘? 要：為了滿足《鐵路貨車制動裝置檢修規則》中單車試驗工藝，確保單車試驗中單車過球試驗真實可靠。通過引用無線射頻識別技術，將目前單車過球試驗由人工判斷變為設備自動判斷，實現過球試驗自動檢測，通過使用無線通訊技術，實現設備輕量化、便攜，同時將過球試驗檢測作為單車試驗過程的卡控起點，從而有效防止過球試驗不做或者漏做，杜絕人為干預的過球試驗事件發生，提高車輛的單車試驗質量，實現人控變成機控，提高車輛制動的檢修質量。

關鍵詞：單車過球試驗;高速無線射頻識別;無線通訊

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）33-0090-02

Abstract： In order to meet the single car test process in the "Rules for Maintenance of Railway Freight Car Brake Device"， and ensure the authenticity and reliability of single vehicle ball passing test in single vehicle test， this paper uses radio frequency identification（RFID） technology， and changes the current single car ball passing test from manual judgment to automatic equipment judgment， thus realizing the automatic detection of ball passing test. Through the use of wireless communication technology， the equipment is lightweight and portable. At the same time， the ball passing test detection is taken as the card control starting point of the single car test process， so as to effectively prevent not doing or missing of the ball passing test， so as to put an end to human intervention of the ball passing test event， improve the single vehicle test quality of the vehicle， realize the transformation from man-made control into the machine control， and improve the maintenance quality of the vehicle braking.

Keywords： single vehicle ball passing test; high speed radio frequency identification; wireless communication

引言

單車試驗是鐵路貨車車輛整體落成后，對其單輛貨車進行空氣制動機以及基礎制動裝置的全面檢驗的過程。其實現結果關系到鐵路貨車制動裝置的性能好壞，直接影響鐵路貨車運行的安全性。按照《鐵路貨車制動裝置檢修規則》中單車試驗工藝，單車試驗中第一項既是過球試驗，目前過球試驗的方式是試驗開始前工人手動將試驗用小球從車輛1位制動軟管端放入制動軟管內，然后連接單車試驗器，在車輛2位制動軟管端系上小球收集網兜，小球沿制動主管到達車輛2位端小球收集網兜內，試驗人員確認，過球試驗完成。該步試驗為工人手動試驗并人工確認，由于沒有有效的檢查與檢測措施，很容易出現試驗不做或者漏做現象，造成制動管路內部異物無法發現而及時排除，將會影響車輛制動效果或者制動失效的情況發生，嚴重影響車輛的檢修質量。

1 單車過球試驗智能檢測裝置原理設計

針對以上問題，結合高速無線射頻識別技術，通過改造試驗小球，將信號存儲芯片植入小球內部，同時制作一套輕量化的無線射頻識別裝置，裝置外部設計有快速卡裝機構，可以將識別裝置快速卡裝到車輛制動軟管外壁上，使其能夠快速識別自動軟管內部高速通過的試驗小球，從而達到過球試驗全過程自動識別，快速判斷去掉認為確認過程，實現機器自動控制，同時將過球試驗檢測作為單車試驗過程的卡控起點，從而有效防止過球試驗不做或者漏做，杜絕人為干預的過球試驗事件發生，提高車輛的單車試驗質量，實現人控變成機控，提高車輛制動的檢修質量（見圖1）。

2 單車過球試驗智能檢測裝置數據采集流程設計

按照《鐵路貨車制動裝置檢修規則》中單車試驗工藝，單車過球試驗將由試驗操作人員將小球放入到車輛1位制動軟管內，連接單車試驗器，將1位單車過球試驗智能檢測裝置固定在制動軟管外壁上，然后將試驗小球收集網兜系到車輛2位制動軟管的連接器上，同時將1位單車過球試驗智能檢測裝置固定在制動軟管外壁上，打開單車以為充風閥，試驗小球將沿車輛制動主管由車輛位制動軟管滾動到2位制動軟管末端的網兜內，由于小球在滾動過程中經過1位單車過球試驗智能檢測裝置與2位單車過球試驗智能檢測裝置，系統會根據接收到的檢測信號以及先后順序判斷過球試驗是否完成，從而有效防止過球試驗不做或者漏做，杜絕人為干預的過球試驗事件發生，確保車輛制動檢修質量，做到有效把控。

3 試驗小球結構設計

單車過球試驗小球為特制尼龍球，在制作過程中將信號存儲芯片植入小球內部，滿足《鐵路貨車制動裝置檢修規則》（鐵運〔2008〕15號）文要求：其材質為尼龍、直徑為？椎25.4-25.45mm。試驗小球結構樣式見圖2：

4 無線射頻識別裝置結構設計

無線射頻識別裝置外形為長方形結構，其長寬高為：90*70*30mm，其內部安裝有無線發射及接收芯片、無線通訊芯片以及大容量鋰電池。設備通過發射無線信號，信號穿透制動軟管壁與尼龍小球外壁，到達小球內部信號存儲芯片，激活小球內部信號存儲芯片，小球內部信號存儲芯片與無線射頻識別裝置之間通過耦合元件實現射頻信號的空間（無接觸）耦合、在耦合通道內，根據時序關系，實現能量的傳遞、數據的讀取。

5 無線通訊網絡設計

本次設計的單車過球試驗智能檢測裝置，在考慮設備的功能性與穩定性的同時，還要考慮到設備的便攜、操作簡易等特點，為此設備將在無線射頻識別裝置內設置有無線通訊模塊，該無線通訊模塊與主控計算機端無線通訊模塊組成無線通訊網絡，實時傳遞試驗檢測數據，具體組網結構見圖3。

6 設備主要技術參數

6.1 射頻識別模塊主要技術性能指標

（1）采集識別器機械尺寸：長80mm*寬70mm*高

30mm;

（2）接受識別器機械尺寸：長120mm*寬100mm*高

50mm;

（3）RFID工作頻率：902-928MHz;

（4）工作電壓：3.7-4.2V;

（5）環境溫度：0～45℃。

6.2 試驗小球檢測芯片主要技術性能指標

（1）試驗球尺寸范圍：？椎25.4mm-？椎25.45mm;

（2）芯片尺寸：長10mm * 寬7mm，厚3mm

（3）電子標簽工作頻率：902-928MHz;

（4）環境溫度：0～45℃。

7 結束語

單車過球試驗智能檢測裝置通過使用射頻識別技術，實現過球試驗自動檢測，通過使用無線通訊技術，實現設備輕量化、便攜。同時將過球試驗檢測作為單車試驗過程的卡控，從而有效防止過球試驗不做或者漏做，杜絕人為干預的過球試驗可能，提高車輛的單車試驗質量，實現人控變成機控，提高車輛制動的檢修質量。

參考文獻：

[1]鐵運〔2008〕15號.鐵路貨車制動裝置檢修規則[S].2008.

[2]鐵運〔2012〕202號.鐵路貨車段修規程[S].2012.

[3]劉必升.PLC通信技術研究[J].山西電子技術，2002（05）：42-45.