煤炭在开采的过程中需要洒水降尘降温,选煤厂在选煤的过程中需要水洗选煤,导致煤炭中含有大量水分。铁路运输煤炭是我国煤炭运输的主要渠道,冬季列车运煤时,由于环境温度低致使煤炭冻结、挂壁,为卸煤造成了很大困难,影响了企业的经济效益,降低了列车运输能力,而且随车流失的残煤对铁路沿线的环境造成污染,为此需要在煤炭装载的过程中向车厢内壁和煤中喷洒防冻液,防止煤炭冻结。现用的运煤列车防冻液喷洒装置存在一些不足之处需要加以改进,本文设计了一种能实现喷嘴升降和旋转摆臂的防冻液喷洒装置,适应不同高度列车的喷洒。喷洒流量采用模糊自适应PID控制器控制,建立了喷洒流量与环境温度和列车运行速度的函数关系,应用多普勒效应检测运煤列车运行速度。具体研究内容如下：(1)综合比较多种升降机构和摆臂机构,设计一种具喷嘴升降和摆臂功能的防冻液喷洒装置,利用三维设计软件Pro/E建立数字化样机,进行虚拟装配和干涉检查。(2)利用有限元分析软件ANSYS对所设计的防冻液喷洒装置的结构模态分析,并对关键零部件受力情况分析及有限元静力学分析,为进一步优化结构提供了参考。(3)设计和研究了基于模糊自适应PID的运煤列车防冻液喷洒流量控制器,并在不同工况下用SIMULINK建模仿真,验证了所设计控制器的控制效果和调节品质。(4)对基于多普勒效应的运煤列车速度检测系统做了研究,选择了合适的窗函数设计低通滤波器,并利用MATLAB编写M文件,仿真对速度检测信号的分析和处理过程,结果表明所用方法满足运煤列车的速度检测要求。