全自动车厢上水车系统的制作方法

本实用新型属于列车配套设施技术领域，尤其涉及一种全自动车厢上水车系统。

背景技术：

每节客运列车车厢上都配有独立的水箱，以供乘客用水，每节车厢上都有独立的注水口。目前，现有的上水方式为列车进站停车后，主要采用传统的手动上水，由上水工将放置在两条铁路线路中间的上水管与注水口对接，人工完成上水。只有保证每节车厢都配有一名上水工，才能最快完成上水工作。这种人工方式不仅占用大量劳动力，而且工作人员的劳动强度大，也存在一些安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种全自动车厢上水车系统，旨在解决上述现有技术中人工上水占用劳动力大，劳动强度大，而且存在安全隐患的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种全自动车厢上水车系统，包括上水车、位于车站注水控制室的服务器、设置于上水车上的现场监控终端，所述现场监控终端通过数据线与上水车内部的车载处理器相连，所述车载处理器与服务器无线连接；所述车站注水控制室的数据接收终端通过网络访问服务器；车载处理器通过无线局域网将现场监控终端采集的数据传输到服务器，服务器通过无线局域网向上水车的车载处理器发送上水命令，上水车的车载处理器对现场监控终端采集的信息进行处理，处理结果反馈到服务器，服务器根据采集的信息来控制上水车进行上水操作。

所述上水车包括车架、旋转机构、伸缩臂和用于与车厢注水口对接的上水装置，所述上水装置设置于伸缩臂的端部，所述伸缩臂通过旋转机构与车架相连，所述车架的底部设有由动力机构驱动的行走装置；所述旋转机构、上水装置、伸缩臂和动力机构均由车载处理器控制；所述上水车的数量与列车车厢的数量相匹配，所有上水车的车载处理器均与服务器无线连接。

优选的，所述现场监控终端包括激光测距仪、摄像头及用于检测水压、水量、时间及温度的传感器，所述激光测距仪设置于车架的顶部，所述摄像头设置于车厢注水口，所述传感器设置于上水装置内。

优选的，所述旋转机构包括旋转平台、旋转轴和用于驱动旋转轴的旋转电机，所述旋转平台设置于车架的上方、且固定于旋转轴的顶部，所述伸缩臂与旋转平台相连，所述旋转电机设置于车架的顶板下方，所述旋转轴贯穿车架的顶板设置，所述旋转电机通过传动组件与旋转轴的下端相连；所述旋转电机和激光测距仪均与车载处理器电连接。

优选的，所述伸缩臂包括大臂和小臂，所述大臂贯穿旋转平台设置，所述大臂的一端设有配重箱，所述小臂设置于大臂的另一端，所述上水装置设置于小臂的末端；所述小臂通过伸缩机构与大臂相连。

优选的，所述伸缩机构为两个电动推杆，两个电动推杆对称设置于大臂的两侧，所述小臂与电动推杆的推杆末端相连；所述电动推杆与车载处理器电连接。

优选的，所述旋转轴、大臂和小臂均为中空管，所述旋转轴的顶部与大臂贯通，与上水装置相连的内置水管依次贯穿小臂、大臂和旋转轴，所述内置水管的末端从旋转轴的下端延伸至车架下方与外接水管连通。

优选的，所述上水装置包括用于与车厢注水口对接的注水接头和驱动注水接头升降的升降机构，所述升降机构设置于小臂的末端，所述注水接头的下端与内置水管连通；所述升降机构由车载处理器控制；所述传感器设置于注水接头与内置水管的连接处。

优选的，所述升降机构包括第一电磁铁、起升杆和滑块，所述滑块与注水接头相连，所述起升杆的中部通过铰轴与小臂的末端转动连接，所述起升杆的一端与滑块连接、另一端为能够被第一电磁铁吸附的自由端，所述第一电磁铁设置于起升杆的自由端下方；所述第一电磁铁与车载处理器电连接。

优选的，所述小臂的末端设有竖向的导向柱，所述滑块相对导向柱上下升降，所述注水接头设置于导向柱内；所述导向柱的外侧设有第二电磁铁，所述第二电磁铁与第一电磁铁设置于注水接头的两侧，所述起升杆的末端贯穿滑块延伸至第二电磁铁的下方、且能够被第二电磁铁吸附；所述注水接头外套弹簧，所述弹簧设置于滑块与导向柱的顶盖之间；所述第二电磁铁与车载处理器电连接。

优选的，所述行走装置包括行走轮和动力机构，所述动力机构包括行走电机和传动轴，所述行走轮包括两个前车轮和两个后车轮，两个后车轮设置于传动轴的两端，所述行走电机的输出轴与主动齿轮同轴固定，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述从动齿轮与传动轴同轴固定；还包括设置于铁轨侧面的轨道，所述行走轮沿着轨道移动。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过无线局域网将车站注水控制室的服务器与多个上水车进行双向信息交互，列车停靠后，通过服务器向多个上水车发送上水命令，各上水车收到上水命令后车载处理器对现场监控终端采集的信息进行处理，处理结果反馈到服务器，同时车载处理器通过无线局域网将现场监控终端采集的数据传输到服务器，服务器根据采集的信息来控制上水车进行上水操作；车载处理器控制动力机构驱动车架接近列车车厢，利用车架上的旋转机构带动伸缩臂转动，进而使伸缩臂端部的上水装置和车厢注水口对接，完成车厢上水。本实用新型利用主从分布式控制系统实现了集中控制多台上水车，极大降低了人员的劳动强度，提高了工作效率和训练效果。利用本实用新型解决了现有技术中铁路车厢上水车自动化程度低，上水速度慢、工作效率低、劳动强度大的技术问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例提供的一种全自动车厢上水车系统的组成示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种上水车的结构示意图；

图3是图2中全自动车厢上水车系统的大臂一定角度旋转后的结构示意图；

图4是图2中全自动车厢上水车系统的应用状态图；

图5是图4中全自动车厢上水车系统的半剖图；

图6是本实用新型的上水车中上水装置的结构示意图；

图7是图5中车架的半剖图；

图8是本实用新型实施例提供的上水车的工作框图；

图中：1-车架，2-车厢注水口，3-轨道，4-旋转平台，5-旋转轴，6-旋转电机，7-激光测距仪，8-大臂，9-小臂，10-配重箱，11-电动推杆，12-内置水管，13-外接水管，14-注水接头，15-第一电磁铁，16-起升杆，17-滑块，18-导向柱，19-第二电磁铁，20-弹簧，21-行走电机，22-传动轴，23-前车轮，24-后车轮，25-主动齿轮，26-从动齿轮，27-传动齿轮，28-支架。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现对本实用新型提供的全自动车厢上水车系统进行说明。请参阅图1，所述全自动车厢上水车系统包括上水车、位于车站注水控制室的服务器、设置于上水车上的现场监控终端，所述现场监控终端通过数据线与上水车内部的车载处理器相连，所述车载处理器与服务器无线连接；所述车站注水控制室的数据接收终端通过网络访问服务器；车载处理器通过无线局域网将现场监控终端采集的数据传输到服务器，服务器通过无线局域网向上水车的车载处理器发送上水命令，上水车的车载处理器对现场监控终端采集的信息进行处理，处理结果反馈到服务器，服务器根据采集的信息来控制上水车进行上水操作。

如图2、3所示，所述上水车包括车架1、旋转机构、伸缩臂和用于与车厢注水口2对接的上水装置，所述伸缩臂内设有与上水装置相连的内置水管12，所述上水装置设置于伸缩臂的端部，所述伸缩臂通过旋转机构与车架1相连，所述车架1的底部设有由动力机构驱动的行走装置；所述旋转机构、上水装置、伸缩臂和动力机构均由车载处理器控制；所述上水车的数量与列车车厢的数量相匹配，所有上水车的车载处理器均与服务器无线连接。工作人员在车站注水控制室内即可远程操控各个上水车，通过车载处理器控制上水车的上水操作。本实用新型采用主从分布式控制系统实现了集中控制多台铁路车厢上水车，极大降低了人员的劳动强度，提高了工作效率和训练效果；解决了现有技术中铁路车厢上水车自动化程度低，上水速度慢、工作效率低、劳动强度大的技术问题。

本实用新型提供的一种全自动车厢上水车系统，与现有技术相比，本实用新型具有结构紧凑、自动化程度高的优点，每节车厢配备一辆上水车，所有上水车的车载处理器均与车站注水控制室的控制中心服务器无线连接，由车站注水控制室的控制中心服务器一起控制。当列车进站停稳后，工作人员在车站注水控制室下达上水命令，各上水车自动寻找车厢注水口的位置，各自完成上水工作，待上水完成后，再通过服务器及车载处理器控制上水车各自归位，结束上水工作。解决了现有技术中铁路车厢上水车自动化程度低，上水速度慢、工作效率低、劳动强度大的技术问题。

在本实用新型的一个优选实施例中，如图1所示，所述现场监控终端包括激光测距仪7、摄像头（图中未画出）及用于检测水压、水量、时间及温度的传感器（图中未画出），所述激光测距仪7设置于车架1的顶部，所述摄像头设置于车厢注水口2，所述传感器设置于上水装置内。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图7所示，所述旋转机构包括旋转平台4、旋转轴5和用于驱动旋转轴5的旋转电机6，所述旋转平台4设置于车架1的上方、且固定于旋转轴5的顶部，所述伸缩臂与旋转平台4相连，所述旋转电机6设置于车架1的顶板下方，所述旋转轴5贯穿车架1的顶板设置，所述旋转电机6通过传动组件与旋转轴5的下端相连；激光测距仪7设置于旋转平台4的顶部，用以判断上水装置是否与车厢注水口2对齐；所述旋转电机6和激光测距仪7均与车载处理器电连接。其中，旋转轴5的下部外圆上设有传动齿轮27，旋转电机的输出轴通过齿轮传动驱动旋转轴转动，进而带动旋转平台转动。通过激光测距仪7和旋转电机6的配合使伸缩臂末端的上水装置与车厢注水口2对齐。

如图2-5所示，所述伸缩臂包括大臂8和小臂9，所述大臂8贯穿旋转平台4设置，所述大臂8的一端设有配重箱10，用以平衡大臂前部的重量，减小旋转轴所受的弯矩；所述小臂9设置于大臂8的另一端，所述上水装置设置于小臂9的末端，内置水管12贯穿大臂8和小臂9设置；所述小臂9通过伸缩机构与大臂8相连。其中，所述伸缩机构为两个电动推杆11，两个电动推杆11对称设置于大臂8的两侧，所述小臂9与电动推杆11的推杆末端相连；所述电动推杆11与车载处理器电连接。通过车载处理器控制电动推杆的动作，达到小臂带动上水装置自由伸缩的目的，以防内置水管出水口与车厢注水口距离过远。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图4-6所示，所述旋转轴5、大臂8和小臂9均为中空管，所述旋转轴5的顶部与大臂8贯通，与上水装置相连的内置水管12依次贯穿小臂9、大臂8和旋转轴5，所述内置水管12的末端从旋转轴5的下端延伸至车架1下方与外接水管13连通。利用该结构可保护内置水管及外接水管。

在本实用新型的一个优选实施例中，如图5、6所示，所述上水装置包括用于与车厢注水口2对接的注水接头14和驱动注水接头14升降的升降机构，所述升降机构设置于小臂9的末端，所述注水接头14的下端与内置水管12连通；所述升降机构由车载处理器控制；所述传感器设置于注水接头与内置水管的连接处。通过车载处理器控制升降机构的动作，利用升降机构驱动注水接头上升至与车厢注水口对接高度，顺利实现上水操作。

进一步优化上述技术方案，如图6所示，所述升降机构包括第一电磁铁15、起升杆16和滑块17，所述滑块17与注水接头14相连，所述起升杆16的中部通过铰轴与小臂9的末端转动连接，所述起升杆16的一端与滑块17连接、另一端为能够被第一电磁铁吸附的自由端，所述第一电磁铁15设置于起升杆16的自由端下方；所述第一电磁铁15与车载处理器电连接。当第一电磁铁接通电源后，可将起升杆的自由端吸下来，起升杆的另一端随之带动滑块上升，从而带动注水接头上升至与车厢注水口对接。该结构应用平面四杆机构中的滑块四杆机构，注水接头可以沿直线运动，使对接更加准确。

为了进一步确保注水接头在垂直方向上做升降运动，如图6所示，所述小臂9的末端设有竖向的导向柱18，所述滑块17相对导向柱18上下升降，所述注水接头14设置于导向柱18内，内置水管为软管，可随注水接头的升降改变位置；所述导向柱18的外侧设有第二电磁铁19，所述第二电磁铁19与第一电磁铁15设置于注水接头14的两侧，所述起升杆16的末端贯穿滑块17延伸至第二电磁铁19的下方，起升杆16的末端能够被第二电磁铁吸附；所述注水接头14外套弹簧20，所述弹簧20设置于滑块17与导向柱18的顶盖之间；所述第二电磁铁与车载处理器电连接。当起升杆带动滑块及注水接头上升时，第二电磁铁通电可将起升杆的末端吸附在第二电磁铁的下方，避免注水接头下坠；当车厢注水完毕，第一电磁铁及第二电磁铁断电，在注水接头的重力作用下及弹簧回弹的作用下，注水接头下落脱离车厢注水口。另外，为了避免注水接头脱出导向柱，可在导向柱的下端设有限位台，用于对注水接头限位。

如图2、3所示，所述导向柱18为框架结构，所述导向柱的上部及下部通过连接架与小臂9的末端相连；所述滑块17设置于导向柱18两侧的立柱之间；所述起升杆16为矩形框，所述起升杆16的中部间隔与铰轴及滑块17相连，所述起升杆16的两端分别与第一电磁铁15和第二电磁铁19相对应。利用起升杆两端与第一电磁铁和第二电磁铁相对应，借助第一电磁铁及第二电磁铁对起升杆两端的吸附，进而实现起升杆带动注水接头上升，完成注水接头与车厢注水口的对接。

上水装置的工作过程如下：在闲置状态下，第一电磁铁和第二电磁铁未通电，注水接头在弹簧和重力的作用下降至最低点，在限位台的作用下，注水接头部分不会脱落。当列车停靠后，启动行走电机及旋转电机，使车架接近车厢注水口位置并使小臂末端的注水接头转至车厢注水口下方，利用激光测距仪判断注水接口与车厢注水口对齐后，第一电磁铁和第二电磁铁通电，第一电磁铁因与上方的起升杆距离较近先将其吸下来，随着起升杆这边的下降，另一侧抬升，带动注水接头上升，当快达到工作位置时，第二电磁铁便可将起升杆另一端吸住，达到锁定的目的，可以使注水接头与车厢注水口牢牢对接。注水完成后，第一电磁铁和第二电磁铁断电，注水接头落下。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图2、3所示，所述行走装置包括行走轮和动力机构，所述动力机构包括行走电机21和传动轴22，所述行走轮包括两个前车轮23和两个后车轮24，两个后车轮24设置于传动轴22的两端，所述行走电机21的输出轴与主动齿轮25同轴固定，所述主动齿轮25与从动齿轮26啮合，所述从动齿轮26与传动轴22同轴固定；如图4、5所示，还包括设置于铁轨侧面的轨道3，所述行走轮沿着轨道3移动。两个前车轮和两个后车轮分别与两个轨道配合，启动行走电机，通过主动齿轮与从动齿轮的啮合，可驱动传动轴及两个后车轮转动，进而驱动车架沿着轨道行走。另外，轨道3的底部设有若干个支架28，轨道3架设于若干个支架28的顶部。由于列车车厢注水口距离地面有一定的高度，为了减小上水车的体积更便于控制，借助支架将上水车抬高一定距离，使之在轨道上运动，使车架快速行至列车车厢注水口位置，达到快速自动上水目的。

本实用新型的工作过程如下：待列车驶入车站停稳后，工作人员在车站注水控制室通过服务器下达上水命令，此时负责该轨道上水的上水车准备作业，在旋转平台的旋转过程中，在激光测距仪帮助下，激光测距仪找到距离上水车最近的车厢注水口，通过车载处理器，给上水车各执行部分（行走电机及旋转电机）下达指令，使上水车运动，直至注水接头与车厢注水口距离最小；此时测量注水头及注水口的距离，通过驱动旋转平台及电动推杆，使注水接头的位置与注水口重合，即可给第一电磁铁及第二电磁铁下达工作指令，将注水接头与车厢注水口对接。当水压达到要求后，停止工作，各个上水车自动归位。

在上水车上水操作过程中，现场监控终端的作用是采集数据，包括置于顶部的激光红外测距仪、注水口识别装置（摄像头）、置于旋转平台内部的水管压力传感器等，以及用于检测上水量、水压、时间及温度的传感器等；位于上水车车身内部的车载处理器负责处理激光测距仪及各个传感器得到的信息，通过分析，将指令传递给上水车各执行部分进行注水口识别、对接与锁紧、上水结束后的撤离等操作。位于车站注水控制室的主控制服务器通过无线局域网与该注水站的多个上水车进行双向信息交互，列车停靠后，主控制系统向多个上水车发送上水命令，各上水车收到上水命令后自动对上水车相关信息进行采集和信息处理，处理结果反馈到主控制系统服务器，主控制系统服务器根据采集的具体信息操控相应的上水车进行上水操作。本实用新型除了可以对整个系统同时下达指令，也可分别控制单个上水车。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受上面公开的具体实施例的限制。

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