单车过球试验智能检测装置研究

谭兆海 王远新 刘鹏飞 刘桢榕 姚春刚

摘  要：为了满足《铁路货车制动装置检修规则》中单车试验工艺，确保单车试验中单车过球试验真实可靠。通过引用无线射频识别技术，将目前单车过球试验由人工判断变为设备自动判断，实现过球试验自动检测，通过使用无线通讯技术，实现设备轻量化、便携，同时将过球试验检测作为单车试验过程的卡控起点，从而有效防止过球试验不做或者漏做，杜绝人为干预的过球试验事件发生，提高车辆的单车试验质量，实现人控变成机控，提高车辆制动的检修质量。

关键词：单车过球试验;高速无线射频识别;无线通讯

中图分类号：TP273 文献标志码：A         文章编号：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

單车试验是铁路货车车辆整体落成后，对其单辆货车进行空气制动机以及基础制动装置的全面检验的过程。其实现结果关系到铁路货车制动装置的性能好坏，直接影响铁路货车运行的安全性。按照《铁路货车制动装置检修规则》中单车试验工艺，单车试验中第一项既是过球试验，目前过球试验的方式是试验开始前工人手动将试验用小球从车辆1位制动软管端放入制动软管内，然后连接单车试验器，在车辆2位制动软管端系上小球收集网兜，小球沿制动主管到达车辆2位端小球收集网兜内，试验人员确认，过球试验完成。该步试验为工人手动试验并人工确认，由于没有有效的检查与检测措施，很容易出现试验不做或者漏做现象，造成制动管路内部异物无法发现而及时排除，将会影响车辆制动效果或者制动失效的情况发生，严重影响车辆的检修质量。

1 单车过球试验智能检测装置原理设计

针对以上问题，结合高速无线射频识别技术，通过改造试验小球，将信号存储芯片植入小球内部，同时制作一套轻量化的无线射频识别装置，装置外部设计有快速卡装机构，可以将识别装置快速卡装到车辆制动软管外壁上，使其能够快速识别自动软管内部高速通过的试验小球，从而达到过球试验全过程自动识别，快速判断去掉认为确认过程，实现机器自动控制，同时将过球试验检测作为单车试验过程的卡控起点，从而有效防止过球试验不做或者漏做，杜绝人为干预的过球试验事件发生，提高车辆的单车试验质量，实现人控变成机控，提高车辆制动的检修质量（见图1）。

2 单车过球试验智能检测装置数据采集流程设计

按照《铁路货车制动装置检修规则》中单车试验工艺，单车过球试验将由试验操作人员将小球放入到车辆1位制动软管内，连接单车试验器，将1位单车过球试验智能检测装置固定在制动软管外壁上，然后将试验小球收集网兜系到车辆2位制动软管的连接器上，同时将1位单车过球试验智能检测装置固定在制动软管外壁上，打开单车以为充风阀，试验小球将沿车辆制动主管由车辆位制动软管滚动到2位制动软管末端的网兜内，由于小球在滚动过程中经过1位单车过球试验智能检测装置与2位单车过球试验智能检测装置，系统会根据接收到的检测信号以及先后顺序判断过球试验是否完成，从而有效防止过球试验不做或者漏做，杜绝人为干预的过球试验事件发生，确保车辆制动检修质量，做到有效把控。

3 试验小球结构设计

单车过球试验小球为特制尼龙球，在制作过程中将信号存储芯片植入小球内部，满足《铁路货车制动装置检修规则》（铁运〔2008〕15号）文要求：其材质为尼龙、直径为？椎25.4-25.45mm。试验小球结构样式见图2：

4 无线射频识别装置结构设计

无线射频识别装置外形为长方形结构，其长宽高为：90*70*30mm，其内部安装有无线发射及接收芯片、无线通讯芯片以及大容量锂电池。设备通过发射无线信号，信号穿透制动软管壁与尼龙小球外壁，到达小球内部信号存储芯片，激活小球内部信号存储芯片，小球内部信号存储芯片与无线射频识别装置之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的读取。

5 无线通讯网络设计

本次设计的单车过球试验智能检测装置，在考虑设备的功能性与稳定性的同时，还要考虑到设备的便携、操作简易等特点，为此设备将在无线射频识别装置内设置有无线通讯模块，该无线通讯模块与主控计算机端无线通讯模块组成无线通讯网络，实时传递试验检测数据，具体组网结构见图3。

6 设备主要技术参数

6.1 射频识别模块主要技术性能指标

（1）采集识别器机械尺寸：长80mm*宽70mm*高

30mm;

（2）接受识别器机械尺寸：长120mm*宽100mm*高

50mm;

（3）RFID工作频率：902-928MHz;

（4）工作电压：3.7-4.2V;

（5）环境温度：0～45℃。

6.2 试验小球检测芯片主要技术性能指标

（1）试验球尺寸范围：？椎25.4mm-？椎25.45mm;

（2）芯片尺寸：长10mm * 宽7mm，厚3mm

（3）电子标签工作频率：902-928MHz;

（4）环境温度：0～45℃。

7 结束语

單车过球试验智能检测装置通过使用射频识别技术，实现过球试验自动检测，通过使用无线通讯技术，实现设备轻量化、便携。同时将过球试验检测作为单车试验过程的卡控，从而有效防止过球试验不做或者漏做，杜绝人为干预的过球试验可能，提高车辆的单车试验质量，实现人控变成机控，提高车辆制动的检修质量。

参考文献：

[1]铁运〔2008〕15号.铁路货车制动装置检修规则[S].2008.

[2]铁运〔2012〕202号.铁路货车段修规程[S].2012.

[3]刘必升.PLC通信技术研究[J].山西电子技术，2002（05）：42-45.