智测时守,砂翼稳行——动集车组智能撒砂安全监测系统

　　在铁路运输体系中,撒沙装置是保障列车在恶劣天气下安全运行的关键设备。传统撒沙装置依赖人工巡检,无法实时监测砂量,效率低下且暗藏安全隐患。在环保政策趋严的背景下,精准撒砂成为必然要求,这与《“十四五”铁路节能环保规划》中的资源节约目标高度契合。因此,研发一款实时、精准监测砂箱砂量的检测装置,对提升铁路运输安全性、智能化水平及实现节能减排目标,具有极其重要的现实意义。

　　本项目严格遵循《铁路运输安全保护条例》,以保障铁路运输的安全、高效、有序为宗旨,致力于确保铁路技术设备的正常运行和行车组织的科学合理。智能化转型浪潮和环保政策的推进,为铁路撒沙装置的升级带来了新契机。

　　从市场前景来看,该项目潜力巨大。国内铁路机车保有量约2.1万台,年更新率为10%,每年的市场需求量约2100套。海外市场方面,“一带一路”沿线国家铁路建设需求旺盛,潜在市场规模超过5000套。随着新技术的不断应用和新需求的持续涌现,市场增长空间十分可观。

　　然而,传统撒沙装置弊端明显,难以满足国家战略需求。其人工巡检效率低下,监测精度低且抗干扰能力弱,功能升级困难,无法顺应铁路智能化发展的趋势。为解决这些问题,我们的项目采用多传感器融合技术,实现精确数据管理。通过为超声波探头配置防尘罩,预留砂质检测、自动补砂模块接口,并运用4G/NB-IoT技术将砂箱数据上传至云平台,有效克服了传统装置的弊端。

　　自2023年12月项目团队组建以来,经过一年的艰苦研发和多次试验改进,成功攻克多项技术难题,推出了撒砂监测新技术。该技术具备实时监测与数据分析、故障自检功能,配备的超声波探头能适应多种场景、适配各类车型,可实现高效精准的数据采集,充分满足铁路运营需求。

　　在技术创新上,项目团队运用MEMS技术,将超声波探头的制造工艺与集成电路工艺相结合,实现了探头的微型化和集成化。同时,设计了微型气泵+防尘罩结构,有效解决了粉尘附着导致的信号衰减问题。此外,团队开创性地运用NSGA-II算法对装置进行多目标优化,不仅实现了装置的轻量化设计,还预留了模块化扩展接口,为产品后续升级提供了可能。

　　——西安铁路职业技术学院

　　团队成员:鲁子豪,张力焯,权晨轩,闵应琦,姚子豪,李佳卓

　　在产品质量方面,通过有限元分析法和Goodman曲线对装置进行疲劳评估,结果显示该装置环境适应性强,可在-40℃~+85℃的环境中正常工作,防护等级达到IP68级。装置采用动态休眠唤醒机制,待机功耗小于0.5W ,能够满足机车蓄电池长期供电需求。各项技术指标均达到国际领先水平。其创新性与实用性使其可广泛应用于高铁、重载机车及城市轨道交通等领域,为智慧铁路建设提供关键技术支撑。

　　铁路安全事关国计民生,智能化发展是行业必然趋势。我们的“动集车组智能撒沙安全系统”,不仅是一项技术上的重大创新,更是对铁路安全的责任担当。我们坚信,通过不懈努力,定能为铁路运输安全注入新活力,为我国轨道交通事业的发展贡献重要力量。