[0001] 本公开涉及火车装载偏载检测装置，具体地，涉及一种火车装载偏载检测装置。

[0002] 铁路部门对火车车厢里装载煤的重量分布情况有一定的要求，其中一个重要的指标要求是重量偏载情况，当火车的偏载超出一定的偏差上限时，火车可能因偏载问题而引发断轴、切轴、爬轨和火车颠覆等事故发生，极大地影响着铁路运输的安全。

[0003] 目前，为了实现对火车偏载情况的检测，如公开号为CN117329971A的现有技术中公开了一种采用三维激光雷达的方式实现对车厢内物料的偏载进行检测的技术方案，然而，在对车厢内物料的偏载数据进行采集的过程中，上述数据采集模块会受到悬浮在数据采集模块与物料之间的粉尘、雾气的干扰，进而影响数据采集模块的采集精度，影响对车厢内物料的偏载情况的准确判断。实用新型内容

[0004] 本公开的目的是提供一种火车装载偏载检测装置，以解决相关技术中存在的技术问题。

[0005] 为了实现上述目的，本公开提供一种火车装载偏载检测装置，包括：

[0006] 除尘机构，所述除尘机构包括风机、主风管以及多个分支管，所述主风管与所述风机的出风口连通，每个所述分支管的第一端均与所述主风管连通，且相邻的两个所述分支管沿所述主风管的长度方向间隔设置，所述主风管沿车厢的宽度方向延伸并设置在车厢的上方；

[0007] 数据采集模块，所述数据采集模块设置在所述除尘机构上并用于采集所述车厢内的物料的堆积形态数据，所述分支管的第二端朝向所述数据采集模块设置；

[0008] 数据分析模块，所述数据分析模块与所述数据采集模块信号连接。

[0009] 可选地，所述数据采集模块包括多个毫米波雷达，每个所述毫米波雷达均与所述数据分析模块信号连接，每个所述毫米波雷达均设置在所述主风管上，且相邻的两个所述毫米波雷达沿所述主风管的长度方向间隔设置，且每个毫米波雷达至少与一个所述分支管相对应。

[0010] 可选地，所述分支管的第二端上形成有吹风口，所述吹风口形成在所述分支管朝向火车前进方向的一侧。

[0011] 可选地，所述吹风口的截面朝下倾斜设置，以使从所述吹风口流出的风能够吹向所述数据采集模块的下方。

[0012] 可选地，所述吹风口的截面与竖直面之间的夹角为30°。

[0013] 可选地，所述主风管的长度大于待测车厢的宽度。

[0014] 可选地，所述除尘机构还包括多个压力控制阀，每个所述压力控制阀一一对应设置于每个所述分支管。

[0015] 可选地，每个所述数据采集模块对应多个所述分支管。

[0016] 可选地，所述除尘机构还包括旋转接头，所述旋转接头可转动地连接于所述分支管的第二端。

[0017] 可选地，所述除尘机构还包括喷淋组件，所述喷淋组件包括水箱、水泵、主水管以及多个分水管，所述水泵连接在所述水箱与所述主水管的第一端之间，多个所述分水管的第一端分别与所述主水管的第二端连通，每个所述主水管的第二端与每个所述分水管一一对应设置。

[0018] 通过上述技术方案，通过将主风管沿车厢的宽度方向延伸并设置在车厢的上方，且在主风管上连接有多个分支管，这样，在车厢从主风管的下方经过时，风机启动并向主风管内送风，风进入至主风管内以后分流至每个分支管内，再从每个分支管的第一端进入至分支管内并吹向车厢的上方，从而将漂浮在数据采集模块下方与车厢上方之间的粉尘、烟雾吹走或吹散，此时，再通过数据采集模块对车厢内的物料的堆积形态数据进行采集，与数据采集模块信号连接的数据分析模块在接收到数据采集模块采集到的火舞的堆积形态数据后进行分析、处理，从而得到车厢内的物料的堆积形态体积，在车厢内物料密度一定的前提下，通过上述堆积形态体积即可计算出物料在车厢内的重量分布，从而实现对车厢内装载的物料偏载的检测。

[0019] 并且，正是由于在上述数据采集模块采集前，除尘模块可以将漂浮在车厢上方的粉尘、烟雾吹走或吹散，避免了粉尘、烟雾对数据采集模块采集火舞的堆积形态数据过程中的干扰或干涉，因此能够提升数据采集模块的采集精度，以实现对火车装载偏载的精准检测。

[0020] 本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

[0027] 以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

[0028] 在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制，术语“内、外”是指相应结构轮廓的内外。

[0029] 另外，“长度方向”可以参见图1所示的长度方向、“宽度方向”可以参见图2所示的宽度方向。另外，需要说明的是，使用的术语如“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。

[0030] 在本公开的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

[0031] 火车在装载一些容易产生粉尘、雾气的物料时，受到物料种类、外界温度、物料温度的影响(如在冬季运煤过程中，由于煤的温度高于环境温度，因此会产生一部分雾气)，物料的产生的粉尘、雾气等会悬浮在车厢的上方，这将会对设置在车厢上方的数据采集模块对物料的偏载信息的采集。

[0032] 基于此，参考图1至图3所示，本公开提供一种火车装载偏载检测装置，包括除尘机构1、数据采集模块40以及数据分析模块50，除尘机构1包括风机10、主风管11以及多个分支管12，主风管11与风机10的出风口连通，每个分支管12的第一端均与主风管11连通，且相邻的两个分支管12沿主风管11的长度方向间隔设置，主风管11沿车厢的宽度方向延伸并设置在车厢的上方，数据采集模块40设置在除尘机构1上并用于采集车厢内的物料的堆积形态数据，分支管12的第二端朝向数据采集模块40设置，数据分析模块50与数据采集模块40信号连接，并用于根据数据采集模块40采集到的堆积形态数据计算出车厢内的物料的堆积形态体积。

[0033] 通过上述技术方案，通过将主风管11沿车厢的宽度方向延伸并设置在车厢的上方，且在主风管11上连接有多个分支管12，这样，在车厢从主风管11的下方经过时，风机10启动并向主风管11内送风，风进入至主风管11内以后分流至每个分支管12内，再从每个分支管12的第一端进入至分支管12内并吹向车厢的上方，从而将漂浮在车厢上方的粉尘、烟雾吹走或吹散，此时，再通过数据采集模块40对车厢内的物料的堆积形态数据进行采集，与数据采集模块40信号连接的数据分析模块50在接收到数据采集模块40采集到的火舞的堆积形态数据后进行分析、处理，从而得到车厢内的物料的堆积形态体积，在车厢内物料密度一定的前提下，通过上述堆积形态体积即可计算出物料在车厢内的重量分布，从而实现对车厢内装载的物料偏载的检测。

[0034] 并且，正是由于在上述数据采集模块40采集前，除尘模块可以将漂浮在车厢上方的粉尘、烟雾吹走或吹散，避免了粉尘、烟雾对数据采集模块40采集火舞的堆积形态数据过程中的干扰或干涉，因此能够提升数据采集模块40的采集精度，以实现对火车装载偏载的精准检测。

[0035] 在本公开提供的一种示例性实施方式中，可选地，如图2所示，数据采集模块40包括多个毫米波雷达41，每个毫米波雷达41均与数据分析模块50信号连接，每个毫米波雷达41均设置在主风管11上，且相邻的两个毫米波雷达41沿主风管11的长度方向间隔设置，且每个毫米波雷达41至少与一个分支管12相对应。由于主风管11是沿车厢的宽度方向设置的，而相邻的两个毫米波雷达41是沿主风管11的长度方向设置的，也就是说，多个毫米波雷达41也是沿车厢的宽度方向设置的，这样，当火车从主风管11的下方穿过时，设置在火车上方的多个毫米波雷达41便可以随着火车的移动实现对火车长度方向的物料的堆积形态数据及宽度方向的物料的堆积形态数据进行采集，避免留下采集死角，进一步提升采集过程中的精准度。

[0036] 具体的，上述毫米波雷达41波长为1‑10mm，工作频率通常选在30‑300吉赫范围内，工作原理是将无线电波(雷达波)发射出去，然后接收回波，根据收发之间的时间差实现捕捉“影像”、测距、测速及方位测量，该雷达具有较好的抗干扰能力，不易受天气和夜间影响，全天候全天时工作以及穿透能力较强，可以穿透雾、烟、灰尘等，使其在恶劣天气和环境下的适应能力较强，且具有较高的探测精度。

[0037] 本公开对上述数据采集模块40的具体类型及采集方式不作限制，例如，在本公开提供的其他实施方式中，数据采集模块40也可以为激光扫描雷达、三维扫描仪。

[0038] 此外，对于数据分析模块50而言，数据分析模块50可以包括过滤单元、测算单元和判断单元；过滤单元对火车车厢内物料的堆积形态数据进行预处理；测算单元根据预处理后的火车车厢内的堆积形态数据，得到火车车厢内的堆积形态体积；判断单元根据煤的密度和火车车厢内的堆积形态体积，得到偏载结果。

[0039] 具体地，在数据采集模块40采集到火车车厢内的堆积形态数据后，对火车车厢的堆积形态数据进行去重、异常值等预处理，使其数据更加真实、准确，然后根据预处理后的数据，计算得到火车车厢内的堆积形态体积，根据物料的密度和堆积形态体积，计算得到堆积形态重量，根据重量判断火车车厢是否存在偏载情况。

[0040] 在本公开提供的一种示例性实施方式中，过滤单元可以利用哈希算法对火车车厢内的堆积形态数据进行预处理。

[0041] 具体地，对火车车厢内的堆积形态数据进行预处理，为对火车车厢内的堆积形态数据进行过滤，去除异常值、缺失值和重复值，其中，异常值过滤可使用统计学方法或基于数据分布的方法来识别和过滤；缺失值可使用差值算法或基于周围数据的均值等方法来填充缺失值；重复值删除可采用时间序列方法，删除重复的数据。

[0042] 为了便于对上述主风管11、分支管12以及数据采集模块40的安装，本公开提供的除尘机构1还可以包括安装架15，主风管11穿设在安装架15的内部空腔内，分支管12靠近主风管11的一端与主风管11连接，远离主风管11的一端凸出于安装架15的外表面设置，而数据采集模块40则安装在安装架15的外表面上。

[0043] 在本公开提供的一种示例性实施方式中，测算单元可以利用点云配准算法，得到火车车厢内的堆积形态体积。

[0044] 具体地，通过计算火车车厢内的堆积形态数据之间的相对位置和姿态，将其对其到一个统一的坐标系统中，从而获得火车车厢内的堆积形态的三维模型，根据三维模型计算得到堆积形态的体积。

[0045] 进一步，点云配准算法可采用ICP(Iterative Closest Point)和特征点匹配等，本公开在此不做阐述。

[0046] 可选地，如图1所示，分支管12的第二端上形成有吹风口121，吹风口121形成在分支管12朝向火车前进方向的一侧。这样，吹风口121吹出的气流可以在火车车厢到达数据采集模块40的下方之间将数据采集模块40下方的粉尘、雾气吹扫至车辆的前方或周围，并能够避免由于车辆行驶过程中带来的气流(与分支管12吹出的气流同向)对粉尘、雾气的流动方向造成干扰或干涉的问题，进一步提升对数据采集模块40下方的粉尘、雾气的吹扫效果。

[0047] 具体的，可以参考图1所示，在图1中，箭头所指的方向为火车前进的方向，出风口则形成在箭头指向的方向。

[0048] 此外，为了便于对上述除尘机构1进行固定，本公开提供的火车装载偏载检测装置还可以包括第一支撑杆和第二支撑杆，除尘机构1的两端分别与第一支撑架的第一端和第二支撑架的第一端连接，第一支撑架的第二端和第二支撑架的第二端与地面连接，第一支撑架、除尘机构1以及第二支撑架共同围合形成为倒U型结构，火车可以从第一支撑架、除尘机构1以及第二支撑架之间围成的空间穿过。

[0049] 为了适应对不同高度、尺寸的火车的偏载检测，上述第一支撑杆和第二支撑杆还可以为伸缩杆，这样，能够通过对第一支撑杆和第二支撑杆的高度的调节，使得设置在除尘机构1上的数据采集模块40与物料之间保持在一个更合适的采集距离内，提升采集效果。

[0050] 为了提升除尘机构1的除尘效果，可选地，如图1所示，吹风口121的截面可以朝下倾斜设置，以使从吹风口121流出的风能够吹向数据采集模块40的下方。也就是说，朝下倾斜设置的出风口是朝向数据采集模块40的下方设置的，这样，在吹风口121出风时，可以将位于数据采集模块40下方的粉尘、雾气吹开或吹散，以便于数据采集模块40的采集作业。

[0051] 在本公开提供的一种示例性实施方式中，如图1所示，吹风口121的截面与竖直面之间的夹角可以为30°。经测试，当吹风口121的截面与竖直面之间的夹角可以为30°是，能够达到最好的吹扫效果。

[0052] 或者，在本公开提供的其他实施方式中，也可以将吹风口121设置为扩口状，从而增大从吹风口121流出的气流的吹扫范围。

[0053] 可选地，主风管11的长度大于待测车厢的宽度。这样，能够使得主风管11完全覆盖车厢的宽度，从而避免对车厢边部处的粉尘、雾气吹扫不彻底的问题。

[0054] 需要说明的是，设置在主风管11上的分支管12的吹扫宽度、数据采集模块40的采集宽度也应当是大于车辆的宽度方向的，进而提升数据采集过程中的准确性，不留采集死角。

[0055] 可选地，如图1所示，除尘机构1还可以包括多个压力控制阀13，每个压力控制阀13一一对应设置于每个分支管12。每个压力控制阀13可以实现对与其对应的分支管12的吹风口121的出风压力的调控，从而实现更佳的吹扫效果，例如，当空气中悬浮在车厢上方的粉尘、雾气较多时，可以通过调整压力控制阀13适应性地增大从吹风口121吹出的气流的压力、流速，提升对粉尘、雾气的清除效果，当空气中悬浮在车厢上方的粉尘、雾气较少时，可以通过调整压力控制阀13适应性地减小从吹风口121吹出的气流的压力、流速，以降低除尘机构1的能耗，进而降低运行成本。

[0056] 进一步地，如图1‑图2所示，每个数据采集模块40可以对应多个分支管12，也就是说，多个分支管12可以从不同方向同时对数据采集模块40的下方进行吹扫，从而达到更高的吹扫效率及更好吹扫效果。

[0057] 可选地，数据采集模块40还可以包括控制器和颗粒物检测模块，控制器分别与颗粒物检测模块和压力控制阀13信号连接。这样，通过设置颗粒物检测模块，可以实现对空气中悬浮的粉尘等颗粒物的浓度进行检测，控制器能够根据该粉尘颗粒物的浓度对上述压力控制阀13进行调控，以提升对粉尘等颗粒物的吹扫效果。

[0058] 如图1所示，除尘机构1还包括电控阀14，电控阀14与主风管11连接，并用于控制主风管11的通断。

[0059] 在本公开提供的一种示例性实施方式中，颗粒物检测模块可以为颗粒物检测仪、粉尘浓度检测仪等。

[0060] 上述所提到的粉尘、颗粒物可以为灰尘、货物残渣或是大气中的污染物，雾气可以为雾霾，也可以为烟气。

[0061] 同样的，上述数据采集模块40还可以包括与控制器连接的大气能见度测量仪，从而对大气中的雾气含量进行测量，控制器可以根据该大气能见度测量仪的测量结果控制压力控制阀13对雾气的吹扫，以提升对雾气的吹扫效果。

[0062] 可选地，除尘机构1还包括旋转接头，旋转接头可转动地连接于分支管12的第二端。这样，在上述采集模块采集数据过程中，除尘机构1对大气中的粉尘、雾气进行吹扫的过程，旋转结构可以在气流的压力作用下相对分支管12的第二端转动，从而能够增大气流的吹扫面积，进一步提升对粉尘、雾气的吹扫效果。

[0063] 为了进一步提升对上述粉尘的去除效果，在本公开提供的一种示例性实施方式中，可选地，除尘机构1还可以包括喷淋组件(未示出)，喷淋组件包括水箱、水泵、主水管以及多个分水管，水泵连接在水箱与主水管的第一端之间，多个分水管的第一端分别与主水管的第二端连通，每个主水管的第二端与每个分水管一一对应设置。这样，当位于除尘机构1下方的粉尘等悬浮物较多时，可以通过喷淋组件对其进行喷淋，并且，水箱内的水在经水泵可以由主水管后分流至每个分水管内并分别从每个分水管内喷出，从而使得喷淋组件能够具有更大的喷淋范围。

[0064] 对于除尘机构1还包括安装架15的实施方式而言，喷淋组件的主水管以及多个分水管也可以设置在安装架15上。

[0065] 此外，上述火车装载偏载检测装置还可以包括水回收模块，该水回收模块能够对喷淋组件喷出的水进行回收、过滤，再重新注入至水箱内，从而实现对水的回收利用。

[0066] 以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

[0067] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0068] 此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。