铁路罐车安全监测系统电源技术的探讨.doc

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1、铁路罐车安全监测系统电源技术的探讨摘要：针对铁路罐车需加装安全监测系统但无电源的现状，从环境温度、安装方式和供电方式等方面对阀控式铅酸蓄电池、锂亚硫酰氯电池和太阳能发电三种电源应用于铁路罐车安全监测系统的可行性进行了探讨。关键词：铁路罐车；监测系统；电源随着铁路罐车载重增加，速度提升，以及铁路信息化的发展，为了提高危险品运输的安全性，加强危险甜的运营管理，铁路罐车需加装安全监测系统。然而，铁路罐车无供电设施，为了使安全监测系统能够运行，铁路罐车须配备合适的电源。1概述铁路罐车安全监测系统是利用传感技术、数据采集及处理技术、无线数据传输技术、GPS定位技术以

2、及后台信息系统的融合技术等技术手段，采用车载设备对罐车运行中的相关参数进行检测，并通过无线的方式传送到地面监测系统，以实现危险品装卸运营全过程的监控。给这套系统供电,最常用的电源是电池，特种铁路罐车已采用阀控式铅酸蓄电池为测量显示系统供电，而锂亚硫酰氯（H/S0C12）电池是目前实际应用电池系列中比能量最高的一种电池。除了电池，也可以利用自然能源的能量转换为监测系统供电，如太阳能，这种能源因具有无污染、资源普遍和永不枯竭等特点，近几年发展迅速。因此，本文对阀控式铅酸蓄电池、锂亚硫酰氯电池和太阳能发电三种电源应用于铁路罐车安全监测系统的可行性进行了探讨。2铁

3、路罐车安全监测系统电源的要求为了给安全监测系统供电，所配备的电源应能提供12V可靠稳定的直流电。由于铁路罐车运输范围广、温度变化大，电源应能满足铁路罐车运营环境温度的要求，即-40°C〜+50°C。并且，铁路罐车的最短检修周期为1年，在此期间，一般无专人维护，因而，电源的供电时间应不小于1年。3三种电源应用于铁路罐车安全监测系统的分析根据铁路罐车安全监测系统电源的耍求，从环境温度、安装方式和供电方式等方面分别对阀控式铅酸蓄电池、锂亚硫酰氯电池和太阳能发电三种电源进行分析、对比。3.1阀控式铅酸蓄电池阀控式铅酸蓄电池因结构密封，充、放电过程屮不会漏液，也不需

4、要定期加水或加酸液，并且，电池内部设置了可以调节气压的安全阀，因此,这种电池也被称为：免维护”阀控密封式铅酸蓄电池，为二次电池。这种电池因具有电压稳、充放电可逆性好、使用温度范围广、安全性高、免维护、环保筹特点，广泛地应用于国防、交通、电力、通讯、冶金、石油化工以及城市轨道交通的通信系统、信号系统、供电系统等［1］。阀控式铅酸蓄电池在-40°C〜+60°C范围内可正常使用，使用寿命为5年，能够满足铁路罐车运营环境温度和检修的要求。然而，由于结构原因,散热困难，其寿命和容量受温度影响较大。这种电池在25°C的环境下兼具使用寿命长和容量高的最佳综合性能。长期运

5、行温度若升高10°C,使用寿命约降低一半［2］；当温度降低至-40°C时，蓄电池的容量减少到原來的1/3左右［3］。为了延长使用寿命，蓄电池应避免阳光直射，并进行适当的通风。并且，由于蓄电池的体积和重量较人，如容量为38Ah的阀控式铅酸蓄电池外形尺寸为200mmX169mmX176mm,重量约19kg。因此，蓄电池在铁路罐车上的安装采用独立式设计，并在保护壳上设置通风孔，可与安全监测系统的其他部件一起固定在罐顶，或悬挂于罐车的底架上以便于临时检修。在确定蓄电池的容量时，需综合考虑用电负载功耗、蓄电池的放电深度（一般取75%）、自放电（25°C时，每天自放电

6、率小于额定容量的0.1%）和温度对蓄电池容量的影响等因素。由于蓄电池在一次充电后给负载的供电时间应不低于1年，因此，采用阀控式铅酸蓄电池给监测系统供电时，只能进行间歇式供电，不能实现实时监控的目的。并且，根据用电负载的功耗，在考虑蓄电池体积和重量的基础上，选择适当的容量，从而确定供电的间隔时间。3.2锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池因具有比能量高（实际比能量为405Wh/kg［4］）.工作电压高且平稳（在90%容量范围内，电压变化小于0・2V［5］）、储存寿命长（15年）、体积小、重量轻、耐振动和冲击等优点，已广泛地应用于电子讣量、检测仪表、监控报警系统、电子

7、医疗设备、GPS定位追踪设备等。冃前工业化生产的电池为一次电池，国产38Ah锂亚硫酰氯电池的价格大约为每节75元。锂亚硫酰氯电池的工作温度范围在-55°C~85°C之间，满足铁路罐车的运营工况。然而，环境温度对这种电池的容量和寿命也有一定的影响，当温度从25°C降低到-40°C时，电池容量降低约30%,高温(>70°C)对电池的寿命有不利的影响。由于锂亚硫酰氯电池的开路电压为3.6V,采用这种电池给12V的直流负载供电时，须串联4节电池才能达到所需的电压。该电池因比能量大而具有体积小、重量轻的优点，目前工业化生产的锂亚硫酰氯电池最大容量为38Ah,外形尺寸

8、为234.2mmX124.5mm,重量约0.2kg。因而,采用这种