铁路车辆铁鞋定位智能管理方法及车辆铁鞋管理系统与流程

本发明涉及到一种铁路线路车辆的安全管理方法，尤其是涉及一种铁路车辆铁鞋的智能安全管理方法，该种铁路车辆铁鞋的智能安全管理方法可有效解决目前铁路车辆铁鞋所存在的安全问题，属于铁路线路安全管理及控制技术领域。

背景技术：

在铁路车辆停放在停车场时，由于害怕车辆在无动力情况下自行溜逸，而产生事故，一般都会在车辆停放号以后，会在停放的车辆车轮下安放一个车辆铁鞋，用车辆铁鞋插入车辆的车轮下，使得车轮与车辆铁鞋踏面接触，形成一种阻尼装置，防止车辆溜逸。车辆铁鞋是铁路调车作业中防止车辆溜逸的工具之一。目前，我国铁路车站上使用的车辆铁鞋防止车辆溜逸，就是在一跟或两跟钢轨上放置车辆铁鞋，向前滚动的车轮压上车辆铁鞋后便沿钢轨滑行，轮轨之间由滚动摩擦变为滑动摩擦，阻止掣轮前进，起制动作用。

车辆铁鞋按照使用方法分为：普通铁鞋和自锁式铁鞋。目前，我国铁路车站上使用的车辆铁鞋，都是双边制动铁鞋，其构成分为两部分：底部和头部。底部：车轮踏上鞋底后，利用头部将车轮卡住，使鞋与车轮共同滑行而起制动作用。头部分鞋头、挡板两部分。所谓铁鞋制动，就是在一跟或两跟钢轨上放置铁鞋，向前滚动的车轮压上铁鞋后便沿钢轨滑行，轮轨之间由滚动摩擦变为滑动摩擦，阻止掣轮前进，起制动作用。铁鞋适用于各种不同尺寸的轨面使用，当车辆轮对踏上止轮器时，止轮器锁闭装置自动开启，随车辆同步运行，并能平顺通过钢轨接头;当车辆轮对退下止轮器时，止轮器封闭装置将自动锁闭在轨面上，达到有效防溜，最佳防盗的效果。当车辆需要运行时，必须将车辆下面所有的车辆铁鞋全部取出来，否则在车辆被拉动时，就可能造成翻车的事故。为此铁路管理部门还专门出台了“防止机车车辆溜逸管理办法”；但是现在一般的车辆铁鞋都是由人工一个一个放到车辆底部的，在车辆需要运行时又需要人工一个一个去取出来，这样一旦有一个没有取出聚会发生事故，可以管理人员对于那个车辆下面设有车辆铁鞋，目前只能是凭肉眼进行观测，这样极有可能出现漏检的现象，所以极易出现事故，很有必要对此问题进行研究，加以改进。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为cn201520247710.4，名称为“用于铁路轨道车辆的铁鞋智能报警控制系统”的实用新型专利，该专利公开了一种用于铁路轨道车辆的铁鞋智能报警控制系统，具有钢板防滑铁鞋和铁鞋盒，铁鞋盒通过隔板ⅰ和隔板ⅱ分为上层和下层，上层内部设有钢板防滑铁鞋，下层底面上的限位开关上的传感器探头与钢板防滑铁鞋接触，下层的底面上设有端子排和继电器，限位开关与继电器电连接，继电器与变扭器电连接，下层的一侧壁上设有应急开关、扬声器和智能报警模块，应急开关与继电器电连接，继电器与智能报警模块电连接，智能报警模块与发动机电连接，智能报警模块与扬声器电连接。

2、专利号为cn201620342712.6，名称为“铁路车辆制动铁鞋”的实用新型专利，该专利公开了一种包括铁鞋底部和设置在铁鞋底部上的铁鞋头部，所述的铁鞋底部的后侧上端设置有挂耳，所述的铁鞋头部的前侧上端设置有与挂耳适配的挂孔，挂耳与挂孔活动铰接；所提供的铁路车辆制动铁鞋，挂耳与挂孔活动铰接，铁鞋底部与铁鞋头部可以铰接为一体，阻止掣轮前进，进行制动；铁鞋底部与铁鞋头部可以拆卸开，取出铁鞋头部。

3、专利号为cn201720013398.1，名称为“一种便于查找的火车车辆防溜铁鞋”的实用新型专利，该专利公开了一种便于查找的火车车辆防溜铁鞋，包括铁鞋本体，所述铁鞋本体包括鞋尖、鞋底、裙边、立板、弧面和鞋尾，还包括设置在铁鞋本体上的反光机构，所述反光机构包括反光牌、反光翅片和反光翅片转动驱动电机；所述鞋尾斜面上设有放置槽，所述反光翅片位于放置槽内，所述反光翅片与驱动电机输出轴固接，所述驱动电机位于铁鞋本体内部，所述驱动电机电路连接有plc控制器；所述反光牌设置在放置槽所在位置，反光牌上端与鞋尾斜面铰接。

上述这些专利虽然有的涉及到了铁路防溜铁鞋，并做出了一些改进，但都只是对结构上的改进，对于如何防止安全事故的发生尚都没有加以考虑，因此前面所述的车辆底下是否有铁鞋只能是凭肉眼进行观测，这样极有可能出现漏检的问题，仍然没有很好解决，满足不了实际现场需要，因此仍有待进一步加以改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有铁路车辆铁鞋安全管理方面所存在的不足，提出一种新的铁路车辆铁鞋智能安全管理方法，该种铁路车辆铁鞋智能方法可以解决目前车辆底下是否有铁鞋只能是凭肉眼进行观测，这样极有可能出现漏检的问题，对车辆铁鞋作业进行智能化的安全管理。

本发明还涉及一种利用上述铁路车辆铁鞋作业进行智能化的安全管理方法所形成的车辆铁鞋。

为了达到这一目的，本发明所提出的技术方案是：一种铁路车辆铁鞋定位智能管理方法，利用物联网进行铁路车辆铁鞋定位智能安全管理，在铁路车辆铁鞋内安装基于物联网的高精度铁鞋定位安全管理智能终端，并通过基于物联网所构成二级平台对车辆铁鞋进行实时远程监控和管理，通过实时远程监控和管理对铁路车辆铁鞋实现信息提示、安全警示。

进一步地，所述的通过基于物联网所构成二级平台对车辆铁鞋进行实时远程监控和管理是通过高精度铁鞋定位安全管理智能终端和二级云平台结合，建成基于计算机、网络、数据库、电子地图为技术手段的高精度铁鞋定位安全管理系统，实现车辆铁鞋定位及信息提示、安全警示智能安全管理。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理系统为基于5g的高精度铁鞋定位安全管理智能终端，通过高精度铁鞋定位安全管理智能终端采集铁鞋实时的位置信息，经mcu处理，送内部5g通信模块，5g通信模块通过内部天线发报车厢本身信息，与外部5g基站进行通信，5g基站接收到数据之后经分组核心网以及iot连接管理的物联网平台，把智能终端发报上来的精密位置和铁鞋数据，提供给应用服务器；管理员通过高精度铁鞋定位安全管理系统实现车辆铁鞋定位及信息提示、安全警示智能安全管理。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端内设置有设置参数、周期性上报、警告报警、查询信息、停止监控用例，其中周期性上报、警告上报以及查询信息依赖与信息采集模块，包含了电量监控、铁轨铁鞋状态信息采集、定位信息采集，以及应用服务器和现场维护人员两个角色管理与控制。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理系统包括铁鞋定位管理平台，铁鞋定位管理平台包括传输协议标准coap，数据接入网关-基于netty，分库分表中间件sharding-jdbc，流式计算引擎sparkstream，分布式列式数据库hbase，机器学习tensorflow等功能模块，高精度铁鞋定位安全管理智能终端直接选择和iot平台或者应用服务器通过coap协议进行通信，承载应用层数据；当应用服务器支持coap时，业务数据可不经过iot平台，直接从分组核心网导致应用服务器。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端的电源采用低温锂电池，工作温度范围为-30℃~60℃，可支持快速充电。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端硬件采用2000mah低温锂电池，并采用低功耗单片机，5g模组，低功耗实时时钟。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端采取休眠式工作方式，在车辆铁鞋不需要采集数据时，处于休眠状态，休眠时综合功耗为ua级，同时结合状态切换机制保证电池使用5~10年。

一种铁路车辆铁鞋定位智能管理系统装置，包括高精度铁鞋定位安全管理智能终端和二级云平台；通过高精度铁鞋定位安全管理智能终端和二级云平台结合进行铁路车辆铁鞋定位安全智能管理；所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端安装在铁路车辆铁鞋内，通过高精度铁鞋定位安全管理智能终端采集铁路车辆铁鞋实时的位置信息，经mcu处理，送到高精度铁鞋定位安全管理智能终端内部通信模块，通信模块通过内部天线发报铁路车辆铁鞋本身信息，与外部基站进行通信，基站接收到数据之后经分组核心网以及iot连接管理的物联网平台，把高精度铁鞋定位安全管理智能终端发报上来的车辆铁鞋状态数据，提供给应用服务器以及云平台；由管理员进行安全系统操控，进行铁路车辆铁鞋的安全管理。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端包括铁鞋位置信号模块、车辆铁鞋开关传感器、mcu、通信模块、电源管理；铁鞋位置信号模块将铁路车辆铁鞋的物理信号转化为电信号，通过adc接口和总线接口将铁轨道岔状态等信息保存至mcu，车辆铁鞋开关传感器检测铁路车辆铁鞋位置信息通过串口传送给mcu，mcu则负责把铁路车辆铁鞋位置信息和物理数据、电池电量及内部系统信息进行软件判断处理，若判断出有异常或故障，则通过at命令/uart接口将判断结果和历史数据一起发送至通信模块，由通信模块负责与无线网络基站进行通信。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端包含有设置参数、周期性上报、警告报警、查询信息、停止监控用例检测模块；其中周期性上报、警告上报以及查询信息依赖与信息采集用例，信息采集用例则包含了电量监控、铁轨道岔状态信息采集、定位信息采集。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端的电源采用低温锂电池，工作温度范围为-30℃~60℃，可支持快速充电；所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端硬件采用2000mah低温锂电池，并采用低功耗单片机，5g模组，低功耗实时时钟。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端采取休眠式工作方式，在车辆不需要采集数据时，处于休眠状态，休眠时综合功耗为ua级，同时结合前述状态切换机制保证电池使用5~10年。

本发明的优点在于：

本发明在利用物联网对铁路车辆铁鞋定位及安全进行管理，该种铁路车辆铁鞋安全管理方法可对铁路车辆铁鞋作业进行智能化的安全管理，主要有以下特点：

1、管理员可以通过本发明系统对铁路车辆铁鞋实行智能化的安全信息系统管理，能够有效减少安全隐患，防止事故发生，充分实现资源共享。

2、可以精确确定铁路车辆铁鞋实时位置和安全管理。

3、可实现建立车辆铁鞋健康监测历史记录和大数据分析判断及管理系统。

4、对模组（包括温度、3d加速度和压力等数字化传感器，mcu,通讯芯片，锂电池电源等）内部故障及电源不足等进行实时管理。

附图说明

图1是本发明系统原理示意图；

图2是本发明的高精度铁鞋定位安全管理系统的结构示意图；

图3是本发明的高精度铁鞋定位安全管理系统功能模块示意图；

图4是本发明的高精度铁鞋定位安全管理系统工作流程示意图；

图5是本发明的高精度铁鞋定位安全管理智能终端结构示意图；

图6为图5的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

通过附图可以看出，本发明涉及一种实现铁路车辆铁鞋安全管理方法的系统装置，包括高精度铁鞋定位安全管理智能终端1和二级云平台2；通过高精度铁鞋定位安全管理智能终端1和云平台2结合进行铁路车辆铁鞋安全管理；所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端1是在铁路车辆铁鞋3上安装高精度铁鞋定位安全管理智能终端1，通过高精度铁鞋定位安全管理智能终端1采集铁路车辆铁鞋3实时的位置信息，经mcu处理，送到高精度铁鞋定位安全管理智能终端1内部通信模块，通信模块通过内部天线发报铁路车辆铁鞋本身信息，与外部基站进行通信，基站接收到数据之后经分组核心网以及iot连接管理的物联网平台4，把智能终端发报上来的精密位置和铁路车辆铁鞋数据，提供给应用服务器5；管理员通过铁路车辆铁鞋的安全管理信息系统，进行铁路车辆铁鞋安全管理；所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端包括铁鞋位置信息模块、高精度gps模块、mcu、通信模块、电源管理；铁鞋位置信息模块将铁路车辆铁鞋的物理信号转化为电信号，通过adc接口和总线接口将铁轨道岔状态等信息保存至mcu，高精度gps模块检测车辆位置信息通过串口传送给mcu，mcu则负责把车辆位置信息和物理数据、电池电量及内部系统信息进行软件判断处理，若判断出有异常或故障，则通过at命令/uart接口将判断结果和历史数据一起发送至通信模块，由通信模块负责与无线网络基站进行通信。

所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端包含有多个功能部件（如附图3所示），包括设置参数、周期性上报、警告报警、查询信息、停止监控用例检测模块；其中周期性上报、警告上报以及查询信息依赖与信息采集用例，信息采集用例则包含了电量监控、铁轨道岔状态信息采集、定位信息采集。各部分的工作流程如下：

1、参数设置流程如下表

2、信息上报流程如下表

3、信息查询流程如下表

4、停止业务流程如下表

所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端的电源采用低温锂电池，工作温度范围为-30℃~60℃，可支持快速充电；所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端硬件采用2000mah低温锂电池，并采用低功耗单片机，5g模组，低功耗实时时钟。

所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端采取休眠式工作方式，在车辆不需要采集数据时，处于休眠状态，休眠时综合功耗为ua级，同时结合前述状态切换机制保证电池使用5~10年。

所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端结构如附图5，将高精度铁鞋定位安全管理智能终端1放置在一个封闭盒体7内，采用内置天线，高精度铁鞋定位安全管理智能终端ip防护等级达到ip67,体积为半径30mm，厚度30mm的圆柱体；封闭盒体7内置有永磁体9，高精度铁鞋定位安全管理智能终端1采用强磁吸附的安装方式安装在车辆铁鞋3的空洞6内，搬运车辆铁鞋3时只需提起车辆铁鞋3尾部的提手8即可搬运到任意位置。也可以在封闭盒体7的底面涂覆胶粘剂，将高精度铁鞋定位安全管理智能终端1连同封闭盒体7一起粘接在车辆铁鞋3的空洞6内。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过上述实施例可以看出，本发明还涉及一种铁路车辆铁鞋定位智能管理方法，利用物联网进行铁路车辆铁鞋定位智能安全管理，在铁路车辆铁鞋内安装基于物联网的高精度铁鞋定位安全管理智能终端，并通过基于物联网所构成二级平台对车辆铁鞋进行实时远程监控和管理，通过实时远程监控和管理对铁路车辆铁鞋实现信息提示、安全警示。

进一步地，所述的通过基于物联网所构成二级平台对车辆铁鞋进行实时远程监控和管理是通过高精度铁鞋定位安全管理智能终端和二级云平台结合，建成基于计算机、网络、数据库、电子地图为技术手段的高精度铁鞋定位安全管理系统，实现车辆铁鞋定位及信息提示、安全警示智能安全管理。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理系统为基于5g的高精度铁鞋定位安全管理智能终端，通过高精度铁鞋定位安全管理智能终端采集铁鞋实时的位置信息，经mcu处理，送内部5g通信模块，5g通信模块通过内部天线发报车厢本身信息，与外部5g基站进行通信，5g基站接收到数据之后经分组核心网以及iot连接管理的物联网平台，把智能终端发报上来的精密位置和铁鞋数据，提供给应用服务器；管理员通过高精度铁鞋定位安全管理系统实现车辆铁鞋定位及信息提示、安全警示智能安全管理。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端内设置有设置参数、周期性上报、警告报警、查询信息、停止监控用例，其中周期性上报、警告上报以及查询信息依赖与信息采集模块，包含了电量监控、铁轨铁鞋状态信息采集、定位信息采集，以及应用服务器和现场维护人员两个角色管理与控制。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理系统包括铁鞋定位管理平台，铁鞋定位管理平台包括传输协议标准coap，数据接入网关-基于netty，分库分表中间件sharding-jdbc，流式计算引擎sparkstream，分布式列式数据库hbase，机器学习tensorflow等功能模块，高精度铁鞋定位安全管理智能终端直接选择和iot平台或者应用服务器通过coap协议进行通信，承载应用层数据；当应用服务器支持coap时，业务数据可不经过iot平台，直接从分组核心网导致应用服务器。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端的电源采用低温锂电池，工作温度范围为-30℃~60℃，可支持快速充电。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端硬件采用2000mah低温锂电池，并采用低功耗单片机，5g模组，低功耗实时时钟。

进一步地，所述的高精度铁鞋定位安全管理智能终端采取休眠式工作方式，在车辆铁鞋不需要采集数据时，处于休眠状态，休眠时综合功耗为ua级，同时结合状态切换机制保证电池使用5~10年。

本发明的优点在于：

本发明在利用物联网对铁路车辆铁鞋定位及安全进行管理，该种铁路车辆铁鞋安全管理方法可对铁路车辆铁鞋作业进行智能化的安全管理，主要有以下特点：

1、管理员可以通过本发明系统对铁路车辆铁鞋实行智能化的安全信息系统管理，能够有效减少安全隐患，防止事故发生，充分实现资源共享。

2、可以精确确定铁路车辆铁鞋实时位置和安全管理。

3、可实现建立车辆铁鞋健康监测历史记录和大数据分析判断及管理系统。

4、对模组（包括温度、3d加速度和压力等数字化传感器，mcu,通讯芯片，锂电池电源等）内部故障及电源不足等进行实时管理。