铁路运输用罐车和运输系统的制作方法

1.本公开涉及铁路运输领域，具体地，涉及一种铁路运输用罐车和运输系统。


背景技术：

2.目前，液态二氧化碳的运输方式主要是采用汽车罐车运输及管道运输，采用汽车罐车运输较为普遍，但运输成本高，运输效率低，而管道运输虽然运输效率高并且成型后运输成本低廉，但是需要提前投资建设管道，而前期规划时间较长且投资建设管路成本也较高。为了方便液态二氧化碳的运输，可以选择利用现有铁路网络运输液态二氧化碳。但是通过铁路运输液态二氧化碳会面临没有合适的铁路罐车的问题，难以保证液态二氧化碳在铁路运输使时的稳定性以及安全性，无法大规模地通过铁路运输液态二氧化碳。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种铁路运输用罐车，以解决相关技术中液态二氧化碳运输困难的问题，
4.为了实现上述目的，本公开提供一种铁路运输用罐车，适于运输液态二氧化碳，铁路运输用罐车包括：
5.运输部件，包括罐体和用于承载所述罐体的车体，所述罐体具有用于储存液态二氧化碳的内部空间；
6.监测模块，用于获取所述罐体内实时的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息，其中，所述液态二氧化碳状态信息包括压力值、温度值、液位值或密度值中的至少一个；所述罐车运行状况信息包括车速和位置信息中的至少一个，所述位置信息包括直行或拐弯；
7.分析模块，与所述监测模块连接，预先存储有标准的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息，并能够将标准的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息与由所述监测模块获取到的实时的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息进行比较，并给出偏差值；以及
8.指示模块，与所述分析模块连接，用于当所述偏差值大于预设范围时，发出警示信号。
9.可选地，所述监测模块包括压力计、温度计、液位计或密度计中的至少一个；以及加速度传感器和角速度传感器。
10.可选地，所述压力计包括设置在所述内部空间底部的液体压力计和设置在所述内部空间顶部的气体压力计，所述液体压力计用于监测液态二氧化碳的压力值，所述气体压力计用于监测汽化出的气态二氧化碳的压力值，所述监测模块根据所述液体压力计和所述气体压力计的读数差给出液态二氧化碳的液位值。
11.可选地，还包括与所述分析模块连接的安全组件，所述安全组件包括呼吸阀或安全阀中的一者，所述呼吸阀或所述安全阀被配置为根据所述分析模块计算出的偏差值开启
或关闭；所述安全组件还包括紧急手动切断阀。
12.可选地，所述安全组件还包括分别设置在所述内部空间的底部和顶部的冷凝件，所述冷凝件包括冷凝管和流通在所述冷凝管内部的冷却介质。
13.可选地，所述安全组件包括竖直设置在所述内部空间内的呈波浪状的防波板。
14.可选地，所述防波板包括平行且间隔地设置有多个，相邻两个所述防波板之间的间距为300mm-400mm。
15.可选地，还包括用于将所述罐体安装并固定在所述车体上的安装结构，所述安装结构包括能够相互扣合，以形状配合地容纳所述罐体的第一环形带和第二环形带，其中，所述第一环形带设置在所述车体上，且所述第二环形带的一端可转动的连接在所述第一环形带的第一端，所述第二环形带的另一端可拆卸地与所述第一环形带的第二端连接。
16.可选地，还包括设置在所述罐体上并与所述内部空间连通的用于装卸液态二氧化碳的装卸结构，所述装卸结构包括设置在所述罐体顶部的装料管路、设置在所述罐体底部的卸料管路以及分别设置在所述装料管路和所述卸料管路中的流量检测装置。
17.可选地，所述罐体上开设有观察孔，所述观察孔上设置有用于覆盖所述观察孔的玻璃盖板。
18.本公开的第二个目的是提供一种运输系统，包括轨道网和能够在所述轨道网上行驶的铁路运输用罐车，所述铁路运输用罐车为上述中任意一项所述的铁路运输用罐车。
19.通过上述技术方案，运输部件承载并运输液态二氧化碳，在运输过程中，各个模块相互作用相互配合以保证液态二氧化碳在运输过程中的稳定性以及安全性，使得液态二氧化碳能够通过本技术中的铁路运输用罐车实现大规模的铁路运输，合理利用铁路网络。监测模块会实时获取罐体内的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息，分析模块能够根据获取到上述信息并与预存的标准信息对比，以判断目前罐体内的液态二氧化碳是否处于异常情况，例如，当监测到的实时信息与分析模块中的标准信息对比后产生的偏差值大于预设范围时，说明此时罐体内液态二氧化碳处于异常情况，为了避免发生危险，指示模块能够发出警报提醒作业人员，使得异常情况能够被及时处理。通过上述几个模块的相互配合，在保证了液态二氧化碳能够通过铁路进行运输的同时，还保证了整个运输过程中的安全性以及稳定性，更适合大规模使用。
20.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。
附图说明
21.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
22.图1是本公开示例性实施方式提供的铁路运输用罐车的示意图；
23.图2是本公开示例性实施方式提供的铁路运输用罐车的结构示意图；
24.图3是本公开示例性实施方式提供的铁路运输用罐车中安装结构的结构示意图。
25.附图标记说明
26.1-运输部件，11-罐体，111-内部空间，112筒体，113-封头，114-观察孔，12-车体，13-第一环形带，14-第二环形带，15-装料管路，16-卸料管路，17-流量检测装置，2-监测模块，21-气体压力计，22-液体压力计，3-分析模块，31-紧急手动切断阀，32-冷凝件，33-防波
板，4-指示模块。
具体实施方式
27.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。
28.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“顶、底”通常是指以相关部件在实际使用状态的方位，具体可参照图2的图面方向。“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。本公开中使用的术语“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。
29.本公开提供一种铁路运输用罐车，适于运输液态二氧化碳，如图1至图3所示，上述铁路运输用罐车包括运输部件1、监测模块2、分析模块3和指示模块4，其中，运输部件1包括罐体11和用于承载罐体11的车体12，罐体11具有用于储存液态二氧化碳的内部空间111。监测模块2用于获取罐体11内实时的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息，其中，液态二氧化碳状态信息包括压力值、温度值、液位值或密度值中的至少一个；罐车运行状况信息包括车速和位置信息中的至少一个，位置信息包括直行或拐弯。分析模块3与监测模块2连接，预先存储有标准的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息，并能够将标准的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息与由监测模块2获取到的实时的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息进行比较，并给出偏差值。指示模块4与分析模块3连接，用于当偏差值大于预设范围时，发出警示信号。
30.通过上述技术方案，运输部件1承载并运输液态二氧化碳，在运输过程中，各个模块相互作用相互配合以保证液态二氧化碳在运输过程中的稳定性以及安全性，使得液态二氧化碳能够通过本技术中的铁路运输用罐车实现大规模的铁路运输，合理利用铁路网络。监测模块2会实时获取罐体11内的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息，分析模块3能够根据获取到上述信息并与预存的标准信息对比，以判断目前罐体11内的液态二氧化碳是否处于异常情况，例如，当监测到的实时信息与分析模块3中的标准信息对比后产生的偏差值大于预设范围时，说明此时罐体11内液态二氧化碳处于异常情况，为了避免发生危险，指示模块4能够发出警报提醒作业人员，使得异常情况能够被及时处理。通过上述几个模块的相互配合，在保证了液态二氧化碳能够通过铁路进行运输的同时，还保证了整个运输过程中的安全性以及稳定性，更适合大规模使用。
31.下面结合液态二氧化碳在运输过程中可能遇到的情况示例性地描述监测模块2、分析模块3和指示模块4的工作过程。
32.在液态二氧化碳的运输过程中，需要保证稳定性以及安全性，如果液态二氧化碳在运输过程中难以稳定的话，罐体11内的重心会不断发生偏移，导致上述罐车难以稳定行驶，影响运输效率，同时液态二氧化碳在不稳定的状态会重新汽化，生成的气体会增加罐体11内部的压力，使得罐体11有破损的危险。因此，上述罐车需要设置有监测模块2实时判断罐体11内液态二氧化碳的状态，并根据罐体11内液态二氧化碳的状态改变运输过程以保证运输过程中的稳定性以及安全性。
33.液态二氧化碳状态信息一般包括压力值、温度值和液位值。对应地，监测模块2内
可以设置有压力计、温度计、液位表和密度计分别实时监测压力值、温度值、液位值和密度值，压力计、温度计、液位表和密度计可以与分析模块3电连接，以便于将获取到的数据传输至分析模块3。以监测模块2中的压力计为例，在液态二氧化碳运输过程中，具体参照图3，罐体11内部不会装满液态二氧化碳，在运输的过程中，部分液态二氧化碳汽化成气态二氧化碳，压力计测量的压力值可以是液态二氧化碳部分的压力值，也可以是罐体11内气态二氧化碳的压力值，或者是同时测量液态和气态二氧化碳部分的压力值。
34.监测模块2还可以包括用于监测罐车速度的加速度传感器和监测罐车处于直线行驶或者拐弯的角速度传感器，以判断此时上述罐车运行状况信息，上述实时监测的压力值、温度值、液位值和密度值结合上述罐车运行状况信息可以对液态二氧化碳的状态进行更准确的判断，例如，当液位不稳定时可能是车速过快导致的罐体11内的液态二氧化碳处于晃动状态，此时可以通过控制车速平稳罐体11内的液态二氧化碳。此外，监测模块2还可以根据所获取的数据的波动情况寻找最适宜液态二氧化碳运输的状态。
35.分析模块3与监测模块2连接，分析模块3可以是具有数据处理功能的处理器，能够分析数据并记录数据，并能够根据监测模块2的数据判断液态二氧化碳的状态是否出现紧急情况，是否需要处理或维修。分析模块3能够更加智能地对数据进行处理，工作人员不需要长时间监控监测模块2的数据变化情况，更适合液态二氧化碳长时间铁路运输的工作情况。而分析模块3预先存储有标准的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息作为标准值，该标准值可以通过监测模块2在运输过程中所监测的数据进行拟定。
36.指示模块4可以使数据具象化，将数据的情况转化为更加及时的可视情况，例如指示模块4可以是指示灯组，可以根据异常情况闪烁不同类型的灯管，从而告知工作人员出现的异常情况，指示模块4还是可以蜂鸣报警器，通过音频告知工作人员出现的异常情况。
37.上述中以液态二氧化碳在运输过程中可能遇到的情况描述了监测模块2、分析模块3和指示模块4的工作过程以及可能涉及到的部件。但是在液态二氧化碳的运输过程中可能会面临更加复杂情况，本领域技术人员可以根据想要获取的信息以及数据适应性的调整监测模块2内的部件，对此本公开对于监测模块2内的具体部件不做具体限定。分析模块3所设定的标准值也可以根据运输状况的不同进行调整，例如上述罐车应用于冬天和夏天时，夏天温度较高，液化二氧化碳更容易汽化，此时分析模块3的标准值可以相比于冬天更低，以便于工作人员能够有更多的时间进行检修。
38.监测模块2可以包括压力计、温度计、液位计或密度计中的至少一个；以及加速度传感器和角速度传感器。压力计、温度计、液位计和密度计可以对应地监测罐体11内液态二氧化碳状态信息，确保液态二氧化碳在运输过程中的稳定性，监测模块2在使用时，可以根据实际情况选择需要的监测的液态二氧化碳参数以及是否需要实时监测，以温度为例，上述罐车在冬天运输液态二氧化碳时，由于环境温度很低，罐车内的液态二氧化碳的温度比较容易稳定，此时可以不需要温度计长时间实时监测以节约成本，但是在夏天，由于环境温度较高，此时罐车内液态二氧化碳的温度难以稳定，因此需要通过温度计实时检测罐车内液态二氧化碳的温度。
39.在另一些实施方式中，通过压力计可以直接实现监测液位的作用，不需要再额外设置液位计。压力计可以包括设置在内部空间111底部的液体压力计22和设置在内部空间111顶部的气体压力计21，液体压力计22用于监测液态二氧化碳的压力值，气体压力计21用
于监测汽化出的气态二氧化碳的压力值，监测模块2根据液体压力计22和气体压力计21的读数差给出液态二氧化碳的液位值。在罐车行驶时，会产生震动，由于震动会导致罐体11内部的液态二氧化碳的液面难以保持稳定，因此可以通过内部空间111顶部的气体压力计21和设置在内部空间111底部的液体压力计22，间接地判断罐体11内部的液态二氧化碳的液位。例如，当液态二氧化碳部分汽化时，其液态二氧化碳的体积减少，而内部空间111顶部的气压会增加。因此，液体压力计22监测到的液体压力会降低，对应地，气体压力计21能够监测到的气体压力会增加，通过气体压力计21和液体压力计22检测数值的变化可以更准确地判断液态二氧化碳液位的变化。
40.上述罐车还可以包括与分析模块3连接的安全组件，安全组件包括呼吸阀或安全阀中的一者，呼吸阀或安全阀被配置为根据分析模块3计算出的偏差值开启或关闭；安全组件还包括紧急手动切断阀31。呼吸阀和安全阀可以与分析模块3连接自动控制并响应，更加智能化，以监测模块2所监测的压力值为例，当罐体11内的气压压力过大，分析模块3计算出来的偏差值较大时，为了避免罐体11有破损风险，分析模块3可以远程控制呼吸阀或安全阀开启进行泄压。当远程控制失效时，可以选择人为地通过紧急手动切断阀31进行泄压，保证了不同情况下罐体11的安全性。
41.此外，安全组件还包括分别设置在内部空间111的底部和顶部的冷凝件32，冷凝件32包括冷凝管和流通在冷凝管内部的冷却介质。位于内部空间111底部的冷凝件32设置在液态二氧化碳内，能够保证液态二氧化碳的温度，减少液态二氧化碳的汽化，使得液态二氧化碳能够满足铁路的长时间运输。位于内部空间111顶部的冷凝件32设置在内部空间111顶部的气体部分，能够使得气体温度降低，已经汽化的二氧化碳会由于温度的降低重新液化，减少了液态二氧化碳的浪费。
42.安全组件可以包括竖直设置在内部空间111内呈波浪状的防波板33。这样能够减少罐体11内部液态二氧化碳的波动和对罐体11内部的冲击，提高上述罐车行驶的稳定性。防波板33在设计的时候，还应考虑操作或检修人员的方便性，防波板33可以直接焊接在罐体11内部，也可以做成拆卸式的。
43.进一步地，防波板33可以包括平行且间隔地设置有多个，相邻两个防波板33之间的间距为300mm-400mm。防波板33的数量可以根据罐体11的尺寸进行调节，而防波板33间距过大或者过小都会影响防波板33的效果发挥。
44.在本公开中，上述罐车还可以包括用于将罐体11安装并固定在车体12上的安装结构，安装结构包括能够相互扣合，以形状配合地容纳罐体11的第一环形带13和第二环形带14，其中，第一环形带13设置在车体12上，且第二环形带14的一端可转动的连接在第一环形带13的第一端，第二环形带14的另一端可拆卸地与第一环形带13的第二端连接。具体可以参照图3，此时第一环形带13和第二环形带14之间形成有用于容纳罐体11的空间，并且第一环形带13和第二环形带14的弧面能够与贴合罐体11的外表面，使得罐体11不会晃动。并且这样的设计可以使得罐体11可拆卸地设置在车体12上，使得罐体11的安装、维修或更换都更加方便。在上述安装结构使用时，可以先将第二环形带14与第一环形带13可拆卸连接的位置拆开，再将第二环形带14转动至合适位置，这样第一环形带13和第二环形带14之间具有搬运罐体11的空隙。再将罐体11可以放在第一环形带13上并与第一环形带13的弧面贴合，然后再将第二环形带14复位并且与重新与第一环形带13连接以固定罐体11。
45.此外，上述罐车还可以包括设置在罐体11上并与内部空间111连通的用于装卸液态二氧化碳的装卸结构，装卸结构包括设置在罐体11顶部的装料管路15、设置在罐体11底部的卸料管路16以及分别设置在装料管路15和卸料管路16中的流量检测装置17。设置在罐体11顶部的装料管路15可以避免液态二氧化碳在装入罐体11时回流。设置在罐体11底部的卸料管路16可以保证液态二氧化碳不会残留，同时因为重力，液态二氧化碳可以从卸料管路16内自动流出，节约卸料时的成本。流量检测装置17可以更好地对装卸过程进行控制并且保证装卸过程中的稳定性。
46.为了方便在装卸液态二氧化碳时观察罐体11内部的情况，罐体11上可以开设有观察孔114，观察孔114上设置有用于覆盖观察孔114的玻璃盖板。观察孔114更便于上述罐车在未行驶的时观察罐体11内部的情况，同时玻璃盖板还能够防止二氧化碳从观察孔114溢出。
47.在图2中，罐体11可以包括中空的筒体112的以及用于封闭筒体112两端的封头113，封头113以及筒体112围合成的空间形成为内部空间111。筒体112的内壁面为弧状，由于上述罐车在行驶中会产生一定的跳动和机械振动，引起内部液态二氧化碳的晃动，会对筒体112的内壁面产生冲击，如果筒体112的内壁面为弧状，冲击就会沿筒体112的圆周方向均衡地分散到内壁上，而不会出现应力过于集中的现象，使罐体11破裂。因此封头113可以构造为具有弧面的结构，以保证罐体11的使用强度。同时为了保证罐体11的密封性，筒体112和封头113可以一体成型设置。
48.根据本公开的第二方面，还提供一种运输系统，包括轨道网和能够在轨道网上行驶的铁路运输用罐车，铁路运输用罐车为上述中任一实施方式的铁路运输用罐车，并具有其所有的有益效果，此处不再赘述。
49.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。
50.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。
51.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。

技术特征：
1.一种铁路运输用罐车，适于运输液态二氧化碳，其特征在于，包括：运输部件，包括罐体和用于承载所述罐体的车体，所述罐体具有用于储存液态二氧化碳的内部空间；监测模块，用于获取所述罐体内实时的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息，其中，所述液态二氧化碳状态信息包括压力值、温度值、液位值或密度值中的至少一个；所述罐车运行状况信息包括车速和位置信息中的至少一个，所述位置信息包括直行或拐弯；分析模块，与所述监测模块连接，预先存储有标准的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息，并能够将标准的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息与由所述监测模块获取到的实时的液态二氧化碳状态信息和罐车运行状况信息进行比较，并给出偏差值；以及指示模块，与所述分析模块连接，用于当所述偏差值大于预设范围时，发出警示信号。2.根据权利要求1所述的铁路运输用罐车，其特征在于，所述监测模块包括压力计、温度计、液位计或密度计中的至少一个；以及加速度传感器和角速度传感器。3.根据权利要求2所述的铁路运输用罐车，其特征在于，所述压力计包括设置在所述内部空间底部的液体压力计和设置在所述内部空间顶部的气体压力计，所述液体压力计用于监测液态二氧化碳的压力值，所述气体压力计用于监测汽化出的气态二氧化碳的压力值，所述监测模块根据所述液体压力计和所述气体压力计的读数差给出液态二氧化碳的液位值。4.根据权利要求1所述的铁路运输用罐车，其特征在于，还包括与所述分析模块连接的安全组件，所述安全组件包括呼吸阀或安全阀中的一者，所述呼吸阀或所述安全阀被配置为根据所述分析模块计算出的偏差值开启或关闭；所述安全组件还包括紧急手动切断阀。5.根据权利要求4所述的铁路运输用罐车，其特征在于，所述安全组件还包括分别设置在所述内部空间的底部和顶部的冷凝件，所述冷凝件包括冷凝管和流通在所述冷凝管内部的冷却介质。6.根据权利要求4所述的铁路运输用罐车，其特征在于，所述安全组件包括竖直设置在所述内部空间内的呈波浪状的防波板。7.根据权利要求6所述的铁路运输用罐车，其特征在于，所述防波板包括平行且间隔地设置有多个，相邻两个所述防波板之间的间距为300mm-400mm。8.根据权利要求1所述的铁路运输用罐车，其特征在于，还包括用于将所述罐体安装并固定在所述车体上的安装结构，所述安装结构包括能够相互扣合，以形状配合地容纳所述罐体的第一环形带和第二环形带，其中，所述第一环形带设置在所述车体上，且所述第二环形带的一端可转动的连接在所述第一环形带的第一端，所述第二环形带的另一端可拆卸地与所述第一环形带的第二端连接。9.根据权利要求1所述的铁路运输用罐车，其特征在于，还包括设置在所述罐体上并与所述内部空间连通的用于装卸液态二氧化碳的装卸结构，所述装卸结构包括设置在所述罐体顶部的装料管路、设置在所述罐体底部的卸料管路以及分别设置在所述装料管路和所述卸料管路中的流量检测装置。10.根据权利要求1所述的铁路运输用罐车，其特征在于，所述罐体上开设有观察孔，所述观察孔上设置有用于覆盖所述观察孔的玻璃盖板。
11.一种运输系统，其特征在于，包括轨道网和能够在所述轨道网上行驶的铁路运输用罐车，所述铁路运输用罐车为权利要求1-10中任意一项所述的铁路运输用罐车。

技术总结
本公开涉及一种铁路运输用罐车和运输系统，适于运输液态二氧化碳，上述铁路运输用罐车包括运输部件、监测模块、与监测模块连接的分析模块和与分析模块连接的指示模块。通过上述技术方案，运输部件承载并运输液态二氧化碳，在运输过程中，各个模块相互作用相互配合以保证液态二氧化碳在运输过程中的稳定性以及安全性，使得液态二氧化碳能够通过本申请中的铁路运输用罐车实现大规模的铁路运输，合理利用铁路网络。利用铁路网络。利用铁路网络。


技术研发人员：李严 高军 赵瑞 谢旭爱 杨林 杨龙 杨亚利 刘永平
受保护的技术使用者：国能锦界能源有限责任公司
技术研发日：2023.01.30
技术公布日：2023/4/18