专利名称：铁路客车上水溢流自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及一种铁路客车上水溢流自动控制系统，当客车水箱上满水后，通过系统各部件的联动，可实现即时停止上水。和原来的上水工观察客车溢流管口有水流出后再停止上水的作业比较，可简化作业程序，防止溢流现象的产生，节约宝贵的水资源，防止北方铁路车站因溢流水结冰影响员工作业的现象发生。
背景技术：
多年来，铁路客车上水多是采用人工操作，客车水箱注满水后，水从溢流管流出， 上水工发现溢流管出水后，再关闭上水阀。此种上水作业造成了水资源的浪费，以上水流量 1. 2L/S、溢流时间IOs计，每节客车每次上水浪费12L，每列车每次上水浪费200L以上。另外，北方地区冬季寒冷，溢流出的水极易结冰，成为车站整备作业的安全隐患，有的车站不得不采用人工刨冰等措施。为解决此问题，铁路系统各单位已做过一些研究工作。现有技术一般有以下几种，第一旅客列车节水上水阀，该装置不需遥控和编码设备，实现注满水后自动停止上水。其关键技术是在客车水箱上满水后，安装在客车密闭水箱上的排气截止阀截止，这时，上水管路内的压力迅速升高，流量迅速降低，上水管路内的流量开关动作，控制上水阀门关闭，停止上水。此技术方案需在客车安装了密闭水箱时方可实施，但据调查，目前客车上水水箱多是敞口式，和大气连通，水面为自由液面，无法采用此方法解决溢流控制问题。第二种多是集中在不对客车水箱进行改造而实现控制溢流方面。如对溢流管口和注水口在同一侧的客车车型，研制了溢流控制装置，溢流控制装置由溢流传感器和无线接受单元组成。溢流传感器内设磁铁，使用时粘附在客车溢流管口处，当溢流产生时，溢流传感器发出信号，安装在给水设备内的无线接受单元接收溢流传感器发出的溢流信号，给出指令停止上水电磁阀，溢流传感器使用完毕后取下。但该方案不适用于溢流管口和注水口不在同一侧的客车车型，另外上水时安装和取下溢流传感器不方便。第三种上水单元设备均具有预先设定上水时间的功能，上水前，操作人员根据车辆显示的车上水箱的水位设定本次上水时间，当到达设定的上水时间时，操作系统自动停止上水，这种利用预先设定的上水时间控制上水的方法并未真正解决溢流自动控制问题。 一是有些车厢未设置液位显示装置；二是设定的上水时间和所需的上水时间存在误差，当设定的时间过短时，水箱未满就已停止上水，当设定的时间过长时，溢流仍产生，还需人工干预停止上水。很多给水设备配备了上水遥控器，当操作人员观察到溢流产生时，操纵上水遥控器可停止上水，但是在溢流产生后方可进行，仍不能杜绝浪费水的现象，另外，上水工一人要兼顾多节车厢，往往顾不过来，无法观察到溢流产生。总的来说，上述研究成果因为种种技术原因未能推广使用，目前仍需操作人员观察到溢流产生后方停止上水，浪费了宝贵的水资源，严重地影响了铁路窗口形象和铁路现代化水平，铁路客车上水设备溢流控制的问题亟待解决。
发明内容本实用新型需要解决的技术问题是提供一种铁路客车上水溢流自动控制装置， 该装置能够通过系统的联动，实现即时停止上水。适应于所有存在客车上水作业的场所，包括车站、动车所、客车整备场等；适用于各型铁路客车，并且易安装、可靠性强、不受车站其他无线信号干扰、实现上水设备和上水客车的一一对应，有效解决客车上水溢流问题，有效避免水资源的浪费。本实用新型技术解决方案是铁路客车上水溢流自动控制装置，包括水箱、上水管、溢流管、车下上水软管，其特征是它由车上部件和车下部件组成，所述的车上部件由液位传感器、液位显示控制仪和流量调节装置组成，该液位传感器安装在水箱内，该液位显示控制仪接受液位传感器的信号，所述的流量调节装置与上水管相连，所述的车下部件由压力传感器、上水电磁阀和上水控制箱组成，该压力传感器和上水电磁阀均安装在车下上水软管上，该上水控制箱接收压力传感器信号，输出上水电磁阀关闭信号。本实用新型与现有技术相比具有如下优点工作原理简单，部件少，可靠运转；车上部分和车下部分分开设置，通过系统各部件的联动，客车水箱水满后立即停止上水，避免了溢流导致的一系列问题；根据上水流量和压力的变化感知水满的信息，车上和车下之间无需其他的有线和无线信号传输；易于对现有车站给水栓进行改装，只需增设一个电磁阀、 一个压力传感器和电控箱即可；易于对现有客车进行改装，对已在车上设置了液位传感器和液位显示仪的动车，只需加装流量调节装置即可。
图1为本实用新型溢流自动控制系统示意图；图2为本实用新型液位显示控制仪结构图；图3为本实用新型流量调节装置结构图；图4为本实用新型溢流控制流程图。附图标记如下1 水箱，客车上原有配置；2 上水管，客车水箱上原有配置，出水管口高于水箱最高水位，溢流出水；3 溢流管，客车水箱上原有配置，进水口高程同水箱最高水位；4 液位传感器，新增配置，安装在客车水箱上；5 液位显示控制仪，新增配置，安装在客车上乘务间或客车水箱附近的适当位置；6 流量控制装置，新增配置，安装在客车上水管上；7 注水口，客车上原有配置；8 快速接头，车下原有配置，安装在车下上水软管的端部；9 车下上水软管，车下原有配置，连接快速接头和上水PI3R管或金属管路上；10 压力传感器，新增配置，安装在车下上水PI3R管或金属管路上；11 上水电磁阀，车下原有配置， 安装在车下上水PI3R管或金属管路上；12 上水阀，车下原有配置，安装在车下上水PI3R管或金属管路上；3 车下上水管，车下原有配置；14 上水控制箱，新增配置，接受压力传感器信号，同时输出信号关闭上水电磁阀；15 :DC/DC电压转换模块，为CPU提供所需电压的电源；16 =LED发光管，显示液位的高度；17 =CPU中央处理器，接受压力信号或液位信号；输出电信号给LED发光管以显示液位；输出电信号给继电器以控制流量控制装置；18 :A/D转换模块，当使用压力传感器信号时，输入信号给CPU中央处理器；19 =OPTO ISOLATION,当使用液位信号时，输入信号给CPU中央处理器；21 备用继电器；22 旁通阀，可手动调节旁通管流量；23 旁通管；24 进水处压力点P ； 25 电磁阀。 具体实施方案
以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。(1)主要部件车上部件有液位传感器4、液位显示控制仪5、流量调节装置6，均采用车上电源。液位传感器4采用浮球式水位计，安装在水箱1内，可检测客车水箱水位，并将监测到的水位信号有线输出至液位显示控制仪5，监测水位点分别为水箱容积的25%、50%、 75%、100%。液位显示控制仪5安装在乘务间或上水口附近，液位显示控制仪5接受液位传感器4的信号，上水过程中显示水箱的不同液位25 100% ；接收到100%高液位信号时，即水箱已上满水，显示液位并同时输出有线信号启动流量调节装置6 ；滞后IOs后，输出有线信号关闭流量调节装置6，为下次上水做准备。液位显示控制仪的组成结构见附图2。液位显示仪5工作原理为车上电源经DC/DC转换模块15为CPU处理器17提供所需电源；当使用外部液位仪时，液位仪的各液位信号经OPTO IS0LATI0N19处理后送入 CPU17，经CPU17运算处理后输出电信号给面板上的LED发光管16，显示出液位的高度；当使用外部压力传感器，4-20ma标准信号时，4-20ma信号经A/D模块18转换后送入CPU17，经 CPU17运算处理后输出电信号给面板上的LED发光管16，显示出液位的高度；当CPU17接受到外部液位仪或压力传感器高液位信号时，为继电器20输出电信号，继电器20吸合驱动并驱动流量调节装置6中的电磁阀；继电器21为备用。流量调节装置6包括车上电磁阀25和旁通阀22，两者并联安装在车上上水管路中，详见附图3。车上电磁阀25为常开式，电磁阀接受液位显示控制仪5高液位即100%信号后关闭，IOs后，再接收液位显示控制仪5有线信号恢复开启状态。和电磁阀并联安装的旁通管 23上设一可调节流量的旁通阀22，正常上水过程中，一部分水流通过电磁阀，流量为Q1，另一部分水流通过旁通管，流量为Q2，上水流量Q3为两管流量之和，流量调节装置的进口处 24维持一个动水压Pl ；当达到水箱高水位时，电磁阀25关闭，Ql为零，通过旁通管的流量 Q2有所增加，但上水流量仍小于Q3，流量调节装置的进口处M维持一个新的动水压P2，P2 大于PI。通过调整旁通阀22的开启度，可调节流量和水压。车下部件有压力传感器，上水电磁阀，上水控制箱，均采用车下电源，安装在上水设备或上水井内。压力传感器10安装在车下上水管路上，根据试验结果设置压力限值P3，该压力限值P3设定为小于P2，但大于P1，这样正常上水时流量调节装置处压力为P1，不考虑管路水头损失，压力传感器处的压力也为P1，压力传感器10不输出信号，系统正常上水；当流量控制装置6启动后，上水管路压力增加，达到预先设定的压力限值P3时，压力传感器10输出有线信号至上水控制箱14，控制箱14给出停止上水指令，上水电磁阀11关闭，整个系统停止上水。[0028]上水电磁阀11安装在车下上水管路上，为常闭式电磁阀，上水时通过程序或遥控器开启，当水上满后，接受上水控制箱有线信号后关闭。上水控制箱14有线接收压力传感器10信号，有线输出电磁阀11关闭信号。(2)控制流程见附图4溢流控制流程图。上水过程中，未上满水时，通过液位传感器输出不同液位信号至车上液位显示控制仪，液位显示控制仪即时显示水箱不同液位；水箱达到高液位时，液位显示控制仪启动流量调节装置；流量变化后，管路内压力开始增加，达到压力传感器设定的限值时，压力传感器发出信号至上水控制箱；上水控制箱输出信号至上水电磁阀，停止上水。(3)主要工作原理通过传递压力变化信号来停止上水作业水箱达到高液位时，液位显示控制仪启动流量调节装置，流量变化后，管路内压力开始增加，达到压力传感器设定的限值时，压力传感器发出信号至上水控制箱，上水控制箱输出信号至上水电磁阀，停止上水。(4)本实用新型适用范围适用于所有存在客车上水作业的场所，包括车站、动车所、客车整备场等。适用于所有各型铁路客车，包括不同速度动车、普通客车等。(5)本实用新型主要技术参数液位传感器水位量程610mm;电压DCllOV(或48V，根据客车电压而定)；采集0、 25%、50%、75%、100% 水位。电磁阀电压DCllOV(或48V，根据客车电压而定)；通径DN25。液位显示控制仪显示0、25%、50%、75%、100%水位；电压DCl IOV (或DC48V，根据客车电压而定)。压力传感器DC110V (或48V，根据客车电压而定)。(6)本实用新型实验情况本申请模拟客车上水实际情况进行实验。设置一上水水箱水箱与上水设备的高程差同列车水箱与地面上水设备的高程差一致；水箱注水口采用动车组通用的A/B型接头；水箱中设一液位传感器，给水管路设流量调节装置；水箱旁设液位显示控制仪，接受液位传感器信号并控制流量调节装置。对北京中铁科节能环保新技术有限公司制造的型号为TKH GS II的上水设备进行改造在上水管路中设压力传感器；利用设备已有的上水电磁阀；设备控制箱增设接受压力传感器信号的功能，在接受压力传感器信号后输出关闭上水电磁阀信号。多次重复试验结果表明，当水箱到达满水水位后，上水设备立即自动停止上水。
权利要求1.铁路客车上水溢流自动控制装置，包括水箱(1)、上水管O)、溢流管(3)、车下上水软管(9)，其特征是它由车上部件和车下部件组成，所述的车上部件由液位传感器、液位显示控制仪( 和流量调节装置(6)组成，该液位传感器(4)安装在水箱(1)内，该液位显示控制仪( 接受液位传感器(4)的信号，所述的流量调节装置(6)与上水管( 相连， 所述的车下部件由压力传感器(10)、上水电磁阀(11)和上水控制箱(14)组成，该压力传感器(10)和上水电磁阀(11)均安装在车下上水软管(9)上，该上水控制箱(14)接收压力传感器(10)信号，输出上水电磁阀(11)关闭信号。
2.根据权利要求1所述的铁路客车上水溢流自动控制装置，其特征为所述的流量调节装置(6)包括电磁阀0 和旁通阀(22)，并联安装在上水管O)的管路上。
3.根据权利要求1或2所说的铁路客车上水溢流自动控制装置，其特征为所说的液位传感器(4)采用浮球时水位计。
专利摘要铁路客车上水溢流自动控制装置，包括水箱、上水管、溢流管、车下上水软管，其特征是它由车上部件和车下部件组成，所述的车上部件由液位传感器、液位显示控制仪和流量调节装置组成，该液位传感器安装在水箱内，该液位显示控制仪接受液位传感器的信号，所述的流量调节装置与上水管相连，所述的车下部件由压力传感器、上水电磁阀和上水控制箱组成，该压力传感器和上水电磁阀均安装在车下上水软管上，该上水控制箱接收压力传感器信号，输出上水电磁阀关闭信号。本实用新型能够实现即时停止上水；适用于各型铁路客车，并且易安装、可靠性强、不受车站其他无线信号干扰，有效解决客车上水溢流问题，有效避免水资源的浪费。
文档编号B61C17/02GK201941779SQ20112001560
公开日2011年8月24日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者侯世全, 张帆, 曾凤柳, 林世华, 洪蔚, 范英宏, 邱慧, 陈泽昊 申请人:北京中铁科节能环保新技术有限公司