本申请涉及轨道交通技术领域，特别是列车的防冰装置，更具体的涉及一种基于防冰液智能喷洒控制方法的列车防冰装置。
背景技术：
列车在冬季积雪等路段运行时，轨道附近的积雪不断吸入并吸附在列车的车底安装转向架凹槽等部位，而积雪在温差变化条件下极易凝结成为雪团或冰块，严重影响列车的行驶性能，尤其是针对高铁、动车等高速运行的列车，存在很大的安全隐患。因此，必须对列车底部尤其是转向架附近采取防冰除冰措施。目前主要由人工使用高压热水冲洗设备冲刷车底转向架，辅以撬棍敲击冰块来清除车底积冰积雪，之后自然晾干的方式完成整个除冰雪作业。此传统除冰作业方式需耗费大量的人力和能源，作业效率极低，难于快速对多车同时作业；在撬击的过程中，难免对转向架有所损伤，间接加快了零部件损耗。因此，研究出一种在列车运行过程中自动实现除冰防冰的装置，在列车运行过程中对列车底部关键部位喷洒防冰液达到防冰的效果。但现有的列车自动防除冰装置防冰液喷洒模式单一，不能实现精确按需喷洒，防冰液浪费严重，并且对环境产生污染。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明提供一种基于防冰液智能喷洒控制方法的列车防冰装置，在列车运行过程中对列车底部转向架等关键部位实现防冰液的精确喷洒，并能根据不同天气、不同列车型号自动匹配喷洒参数，实现智能喷洒。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种基于防冰液智能喷洒控制方法的列车防冰装置，该列车防冰装置安装在列车运行轨道上，包括喷洒组件、阀门组件和中央控制系统；所述的喷洒组件包括设置在轨道周围的多排喷嘴，喷嘴安装在u型栅格上形成底部喷嘴区域和侧部喷嘴区域，可对列车转向架的底部及侧部进行喷洒；所述的阀门组件由多个电磁阀构成，每个电磁阀对应一个喷嘴；所述中央控制系统包括按列车行驶方向顺序安装的rfid接收器和三个位置感应器，还包括中央控制器及数据库，所述中央控制系统自动控制防冰液的浓度、温度、流量及喷洒压力，并按照以下步骤控制阀门组件的开闭以实现防冰液的智能喷洒：
第一步：中央控制系统依据远端接收的天气雪量及温度预报指令，自动调配合适的防冰液浓度和温度；
第二步：列车进入到防冰系统喷洒作业区域前，rfid接收器扫描到列车车厢信息，中央控制器自动从数据库调取列车车厢长度、车厢宽度、车厢的转向架数量等信息，自动匹配对应的喷洒图案和喷洒参数，系统进入预喷洒状态；
第三步：第一位置感应器感应到转向架的第一轮对，表明转向架的喷洒区域即将驶入喷嘴区域，中央控制器根据rfid接收器安装位置与第一传感器安装位置之间的距离及通过时间，自动精确计算出列车实时行驶速度；中央控制器依据列车行驶速度，首先逐步打开底部喷嘴区域的喷嘴，对转向架的前方底部进行喷洒作业，之后再逐步打开侧部喷嘴区域的喷嘴，对转向架的前方侧部进行喷洒作业；
第四步：第二位置感应器感应到转向架的第一轮对，表明转向架的第一轮对非喷洒区域即将驶入喷嘴区域，中央控制器依据列车行驶速度，逐步关闭所有喷嘴，避免对第一轮对的制动器夹钳等非喷洒区域进行喷洒；在非喷洒区域驶离喷嘴区域时，自动逐步打开所有喷嘴；
第五步：第二位置感应器感应到转向架的第二轮对，表明转向架的第二轮对非喷洒区域即将驶入喷嘴区域，中央控制器依据列车行驶速度，逐步关闭所有喷嘴，避免对第二轮对的制动器夹钳等非喷洒区域进行喷洒；在非喷洒区域驶离喷嘴区域时，自动逐步打开所有喷嘴；
第六步：当第二轮对通过第三位置感应器感应到转向架的第二轮对时，表明第一转向架即将离开喷嘴区域，中央控制器依据列车行驶速度逐步关闭侧部喷嘴区域的喷嘴，保持底部区域喷嘴的喷洒，对转向架后方底部区域进行喷洒，在完成自动识别需要喷洒的底部区域，所有底部喷嘴区域的喷嘴逐步关闭，完成对一个转向架的防冰液智能喷洒作业；
第七步：重复上述第三至第六步，对同一车厢的第二转向架喷洒防冰液；
第八步：中央控制系统依据行驶速度判断，当车厢联接体进入喷洒区域时，对相连两个车厢的联接体进行防冰液喷洒作业；
第九步：重复上述第二至第八步，对同一列车不同车厢的所有转向架喷及车厢联接体洒防冰液，直至所有车厢驶离防冰液喷洒作业区域。
为更好的实现本发明，更进一步的，所述的第一位置感应器、第二位置感应器安装在喷洒组件之前，第三位置感应器安装在喷洒组件之后。
为更好的实现本发明，更进一步的，所述的喷洒组件由5至8排喷嘴组成，每排有16至26个喷嘴，喷嘴的喷洒方向可通过u型栅格上的安装架进行调节，具体喷嘴数量和每个喷嘴的喷洒方向可根据预喷洒列车类型及作业要求进行调整。
为更好的实现本发明，更进一步的，所述的智能喷洒步骤中的逐步打开是指先打开第一排喷嘴，间隔时间t1后打开第二排喷嘴，依此类推；逐步关闭是指先关闭第一排喷嘴，间隔时间t2后关闭第二排喷嘴，依此类推；其中的时间间隔t1、t2由中央控制器根据列车型号及实时速度确定。
为更好的实现本发明，更进一步的，还包括防冰液储存箱，储存箱内设有喷洒药液罐和原料罐，储存箱内设有加热装置和保温装置，喷洒药液灌储存有中央控制系统根据喷洒参数需要而自动调配的一定浓度和温度的适量的待喷洒药液。
为更好的实现本发明，更进一步的，还包括回收循环系统，用于回收喷洒过程中洒落的防冰液，回收循环系统包括设置在喷嘴喷洒区域下方的防冰液收集盘，在防冰液收集盘端部有三处液体收集箱，其中两处液体收集箱沿轨道的侧边延伸，第三处液体收集箱位于轨道的中间，三个液体收集箱均有导液管连接到药液储存箱内的回收药液灌。
为更好的实现本发明，更进一步的，喷洒区域两侧装有挡风屏，防止喷洒过程中的液体飞溅到收集盘外。
为更好的实现本发明，更进一步的，所述的中央控制器包括轮对计数器和远端指令接收器。
为更好的实现本发明，更进一步的，所述的中央控制系统还包括远程监控系统，可实时监控防冰液的喷洒参数，同时可远程视频监控整个防冰作业过程。
本发明提供的一种基于防冰液智能喷洒控制方法的列车防冰装置，中央控制系统能够通过远端指令接收器获取雪量和天气温度等预报信息，当列车进入设备识别区域，通过rfid接收器自动扫描接收列车信息，包括底部转向架信息等，中央控制系统根据本次列车转向架的类型、数量、列车运行速度等参数，自动预先配置匹配的喷洒参数，如：防冰液浓度、温度、压力、流量等，在列车到达喷洒区域前为智能喷洒作业做好准备。通过位置感应器，如车轮感应器或红外线感应器等，自动触发控制器控制喷洒组件开始喷洒加温的防冰液。通过自动控制喷洒组件不同喷嘴的流量，以增大/减少喷洒流量。通过rfid接收器、位置感应器和计数器组合，精确识别列车底部某部件通过作业区域时的精确位置，从而对车底不同部位进行差异化喷洒，形成一个选定的喷洒图案。在整个喷洒作业过程中，可实时远端监控防冰液的各项参数及整个作业过程。
附图说明
图1为本申请列车防冰装置结构示意图；
图2为本申请列车防冰装置智能喷洒结构原理图；
图3为本申请所述喷洒组件结构示意图；
图4为本申请智能喷洒控制方法流程图；
图5为本申请列车底部转向架进入喷洒区域过程示意图；
图6为本申请列车底部转向架喷洒区域和非喷洒区域示意图；
图7为本申请列车转向架侧部喷洒区域和非喷洒区域示意图。
图中，1为防冰液储存箱，2为阀门组件，3为喷洒组件，3a、3c表示侧部喷嘴区域，3b表示底部喷嘴区域，3a-1、3c-1表示侧部第一排喷嘴，3b-1表示底部第一排喷嘴，4为轨道，5为防冰液收集盘，5a、5b、5c均为液体收集箱，6为中央控制系统，7为rfid接收器，10为列车，11为电磁阀，12为喷嘴，21为第一位置感应器，22为第二位置感应器，23为第三位置感应器，30为转向架，31为第一轮对，32为第二轮对，y表示喷洒区域，n表示非喷洒区域
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施例作详细说明。
如图1至3所示，一种基于防冰液智能喷洒控制方法的列车防冰装置，该列车防冰装置安装在列车运行轨道上，包括喷洒组件3、阀门组件2和中央控制系统6；所述的喷洒组件3可对列车转向架的底部及侧部进行喷洒，包括设置在轨道周围的多排喷嘴12，喷嘴12安装在u型栅格上形成底部喷嘴区域3b和侧部喷嘴区域3a、3c；所述的喷洒组件3可由5至8排喷嘴组成，每排有16至26个喷嘴，喷洒组件3的多个喷嘴呈阵列形式安装在u型栅格上，喷嘴的喷洒方向可通过u型栅格上的安装架进行调节，具体喷嘴数量和每个喷嘴的喷洒方向可根据预喷洒列车类型及作业要求进行调整。所述的阀门组件2由多个电磁阀11构成，每个电磁阀11对应一个喷嘴12；所述中央控制系统6包括按列车行驶方向顺序安装的rfid接收器7和三个位置感应器21、22、23，其中，rfid接收器7设置在喷洒组件3之前30至50米之间，实际安装位置情况根据轨道运行车辆来确定，如高铁、动车距离长些，普通列车距离短些。三个位置感应器可为车轮感应器或红外线感应器等，其中第一位置感应器21安装于喷洒组件3之前5至10米处，第二位置感应器22安装在在喷洒组件3之前1至3米处，第三位置感应器23安装于喷洒组件3后方1至3米处。
中央控制系统还包括中央控制器及数据库，数据库存储有不同类型列车、不同类型车厢及转向架等信息，还存储有相应列车除冰记录，还存储有预设的根据天气情况调整的喷洒参数。中央控制系统能够自动控制防冰液的浓度、温度、流量及喷洒压力，并按照以下步骤控制阀门组件2的开闭以实现防冰液的智能喷洒，如图4所示：
第一步：中央控制系统依据远端接收的天气雪量及温度预报指令，自动调配合适的防冰液浓度和温度；
第二步：列车进入到防冰系统喷洒作业区域前，rfid接收器扫描到列车车厢信息，中央控制器自动从数据库调取列车车厢长度、车厢宽度、车厢的转向架数量等信息，自动匹配对应的喷洒图案和喷洒参数，系统进入预喷洒状态；
第三步：第一位置感应器感应到转向架的第一轮对，表明转向架的喷洒区域即将驶入喷嘴区域，中央控制器根据rfid接收器安装位置与第一传感器安装位置之间的距离及通过时间，自动精确计算出列车实时行驶速度；中央控制器依据列车行驶速度，首先逐步打开底部喷嘴区域的喷嘴，对转向架的前方底部进行喷洒作业，之后再逐步打开侧部喷嘴区域的喷嘴，对转向架的前方侧部进行喷洒作业；
第四步：第二位置感应器感应到转向架的第一轮对，表明转向架的第一轮对非喷洒区域即将驶入喷嘴区域，中央控制器依据列车行驶速度，逐步关闭所有喷嘴，避免对第一轮对的制动器夹钳等非喷洒区域进行喷洒；在非喷洒区域驶离喷嘴区域时，自动逐步打开所有喷嘴；
第五步：第二位置感应器感应到转向架的第二轮对，表明转向架的第二轮对非喷洒区域即将驶入喷嘴区域，中央控制器依据列车行驶速度，逐步关闭所有喷嘴，避免对第二轮对的制动器夹钳等非喷洒区域进行喷洒；在非喷洒区域驶离喷嘴区域时，自动逐步打开所有喷嘴；
第六步：当第二轮对通过第三位置感应器感应到转向架的第二轮对时，表明第一转向架即将离开喷嘴区域，中央控制器依据列车行驶速度逐步关闭侧部喷嘴区域的喷嘴，保持底部区域喷嘴的喷洒，对转向架后方底部区域进行喷洒，在完成自动识别需要喷洒的底部区域，所有底部喷嘴区域的喷嘴逐步关闭，完成对一个转向架的防冰液智能喷洒作业；
第七步：重复上述第三至第六步，对同一车厢的第二转向架喷洒防冰液；
第八步：中央控制系统依据行驶速度判断，当车厢联接体进入喷洒区域时，对相连两个车厢的联接体进行防冰液喷洒作业；
第九步：重复上述第二至第八步，对同一列车不同车厢的所有转向架喷及车厢联接体洒防冰液，直至所有车厢驶离防冰液喷洒作业区域。
为更好的实现本发明，更进一步的，上述智能喷洒步骤中的逐步打开是指先打开第一排喷嘴，间隔时间t1后打开第二排喷嘴，依此类推；逐步关闭是指先关闭第一排喷嘴，间隔时间t2后关闭第二排喷嘴，依此类推；其中的时间间隔t1、t2由中央控制器根据列车型号及实时速度确定。
为更好的实现本发明，更进一步的，该防冰装置还包括防冰液储存箱1，药液储存箱1内设有喷洒药液罐和原料罐，储存箱内设有加热装置和保温装置，喷洒药液灌储存有中央控制系统根据喷洒参数需要而自动调配的一定浓度和温度的适量的待喷洒药液。
为更好的实现本发明，更进一步的，还包括回收循环系统，用于回收喷洒过程中洒落的防冰液，回收循环系统包括设置在喷嘴喷洒区域下方的防冰液收集盘5，在防冰液收集盘5端部有三处液体收集箱5a、5b、5c，其中两处液体收集箱5a、5c沿轨道的侧边延伸，第三处液体收集箱5b位于轨道的中间，三个液体收集箱均有导液管连接到药液储存箱内的回收药液灌。
为更好的实现本发明，更进一步的，喷洒区域两侧装有挡风屏，防止喷洒过程中的液体飞溅到收集盘外。
为更好的实现本发明，更进一步的，所述的中央控制器包括轮对计数器和远端指令接收器。
为更好的实现本发明，更进一步的，所述的中央控制系统还包括远程监控系统，可实时监控防冰液的喷洒参数，同时可远程视频监控整个防冰作业过程。
下面从一个具体控制方法过程来说明本发明。
中央控制系统依据远端指令接收器接收的指令，系统自动匹配防冰液浓度和温度。本发明采用的防冰液的主要成分为丙二醇等醇类液体，中央控制系统根据不同的指令要求，防冰液浓度自动配比为40～90％，同时自动加热防冰液到指定温度，一般为10～50℃。按所需的防冰液浓度要求，基于现有的喷洒药液箱内的防冰液浓度，中央控制系统自动计算从高浓度原料箱或回收药液箱抽取多少数量的防冰液，从而自动配比喷洒药液箱内的防冰液达到指定浓度。同时中央控制系统自动启动加热器，加热喷洒药液箱内的防冰液到指定温度。整个系统在收到远端指令后自动完成配比防冰液浓度和加热防冰液到指定温度，故列车驶入作业区域前已处于保温状态。
如图5所示，列车10从左方进入到防冰系统设备作业区域，由安装于喷洒区域30～50米处的rfid接收器(具体安装位置由综合考虑所需防冰作业的列车类型而定)扫描列车头端底部的识别卡后，获取的rfid信息并实时发送到中央控制器，中央控制器自动调出此型号列车车厢长度、车厢宽度、此节车厢的转向架数量等信息，自动匹配对应的喷洒图案和喷洒参数，如喷洒流量和喷洒压力等。之后自动启动液压泵，从喷洒药液箱内自动抽取防冰液到阀门组件，并逐渐增加防冰液压力到指定值，一般压力要求为0.3～1mpa，此时整个防冰系统处于预喷洒状态。
本发明以5排喷嘴为例，分为底部喷嘴区域3b和侧部喷嘴区域3a、3c三个区域，其中3b区域包含中间及两侧安装于水平方向栅格上的喷嘴，另外3b区域最外侧1～2列喷嘴3b_x依据转向架宽度自动确认是否打开流量(x表示第几列)。
随着列车继续向前行驶，当第一个转向架30经过rfid接收器时，系统自动扫描转向架信息，获取转向架类型、结构及制动器等信息，自动匹配与此转向架对应的喷洒图案和喷洒参数，中央控制系统依据自动获取的车厢及转向架宽度信息要求，判断是否需要打开最外侧1～2列3b_x喷嘴，本实施例需要打开。列车10向前移动，第一位置感应器21检测到第一个转向架30的第一轮对31，自动触发了中央控制系统6对车轮计数数目更新。基于此车轮计数数目，以及第一传感器21安装于距离喷洒区域的特定位置，中央控制器识别出第一轮对31位于第一传感器21处。由rfid接收器安装的特定位置，结合第一传感器21安装的特定位置，系统自动精确计算出列车实时行驶速度。此时，阀门组件2内的防冰液压力已达到要求匹配的压力要求。因第一个转向架30前面底部区域为结冰敏感区域，按预置的图案、流量和压力要求，阀门组件2自动依次打开喷洒组件3b对应的电磁阀，即第一排喷嘴3b-1先打开，依据列车速度，第二、三、四、五排喷嘴依次打开，流量按设定的流量值对转向架前部喷洒区域进行喷洒。同时，喷洒组件侧部喷嘴3a和3c喷出的流量逐渐增加，即侧部第一排喷嘴3a-1、3c-1先打开，流量逐渐增加，依据列车速度，第二、三、四、五排喷嘴依次打开，流量逐渐增加，对侧部进行喷洒。
列车继续向前行驶，中央控制系统6识别出第一轮对31位于第二传感器22处，由第二传感器22安装于距离喷洒区域的特定位置，此时系统自动判断第一轮对即将进入到喷洒区域。因列车制动器的闸片或夹钳一般安装于轮对位置，而液体对制动器有一定的影响；另外闸片或夹钳在工作时会产生大量的热量，故附着在此处的防冰液将逐步蒸发；综合考虑以上因素，故需尽量避免喷洒防冰液到轮对及闸片位置。系统首先自动关闭由喷洒组件3a-1、3b-1、3c-1喷嘴的流量，并依据自动计算的列车速度，逐步关闭3a、3b、3c喷嘴第2、3、4、5排的流量。依据避免喷洒的轮对区域信息，同时依据列车速度，系统自动判断第一轮对31已通过的喷嘴区域，再次打开喷洒组件3a-1、3b-1、3c-1喷嘴的流量，之后依次打开后面第2、3、4、5排喷嘴的流量，对轮对之间的转向架喷洒区域进行防冰液喷洒作业。
列车继续向前行驶，中央控制系统6识别出第一转向架30的第二轮对32位于第二传感器22处，此时系统自动判断第二轮对即将进入到喷洒区域。为避免喷洒防冰液到第二轮对的制动器，系统自动关闭喷洒组件3a-1、3b-1、3c-1喷嘴对应的流量，依据自动计算的列车速度，逐步关闭3a、3b、3c喷嘴第2、3、4、5排的流量。因转向架后部也为结冰敏感区域，故需进行防冰喷洒作业。依据列车速度，系统自动判断第二轮对32已通过的喷嘴区域，再次打开喷洒组件3a-1、3b-1、3c-1喷嘴的流量，之后依次打开后面第2、3、4、5排喷嘴的流量。
列车继续向前行驶，中央控制系统6识别出第二轮对32位于第三传感器23处，系统自动判断出第一转向架30离开了喷洒组件3a、3b、3c喷嘴位置。依据获取的转向架及车厢信息，中央控制系统6自动控制继续对第二轮对32后侧的底部特定区域进行喷洒；依据列车行驶速度，在完成转向架后侧底部特定区域的喷洒后，系统首先依次关闭两侧3a和3c第1、2、3、4、5排喷嘴的流量，再自动依次关闭3b第1、2、3、4、5排喷嘴的流量。
至此，智能喷洒系统完成对第一转向架的敏感区域防冰液喷洒作业。
如图6和图7所示，本发明通过选择性图案式喷洒控制方法，对结冰敏感区域进行喷洒，对结冰相对不敏感区域减少喷洒并避免对轮对制动器的喷洒，从而避免对列车制动系统产生影响，节省防冰液消耗总量。当第一个转向架30通过了三个位置传感器21、22、23，对邻近转向架30的前方及尾随护板区域所形成的列车底部区域进行喷洒，以及对转向架30的侧面进行了喷洒。
当第二个转向架经过rfid接收器时，系统自动扫描转向架信息，获取转向架类型、结构及制动器等信息，自动匹配与此转向架对应的喷洒图案和喷洒参数。
列车继续向前行驶，中央控制系统识别出第二个转向架的第三轮对位于第一位置感应器21处，重复前述智能喷洒过程，完成对第二个转向架的防冰作业。当第二个转向架的第四轮对位于位置感应器23处时，经由喷洒组件3b的底部流量保持，对相连两个车厢的联接体进行喷洒。
当rfid接收器扫描第二节车厢前端底面后，获取的rfid信息即刻发送到中央控制器，中央控制器自动调出此车厢长度、车厢宽度、此节车厢的转向架数量、转向架类型等信息，自动匹配相应的喷洒图案和喷洒参数，同时触发了中央控制系统6对计数器计数数目的更新。
对于列车10的所有车厢转向架，重复上述过程，完成整个列车10的防冰作业。
在上述防冰液喷洒的过程中，回收循环系统不断将洒落掉入防冰液收集盘的防冰液回收，节约了防冰液，避免污染环境。
由上述内容可知，基于防冰液智能喷洒控制方法的列车防冰装置，可在列车行驶过程中对不同的车厢、不同转向架自动匹配对应的喷洒图案和喷洒参数，实现差异化精确防冰液喷洒作业，大大提高了防冰作业效率和效果，节省了防冰液消耗。