專利名稱：機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，尤其涉及HXD2型電力機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置。
背景技術(shù)：
HXD2型電力機車作為大秦鐵路2萬噸貨物列車牽引的主型機車，在運行過程中經(jīng)常發(fā)生空轉(zhuǎn)及滑行，影響行車安全，易造成輪對、鋼軌損傷。當天氣不良和困難區(qū)段牽引時功率難以正常發(fā)揮，極易發(fā)生列車途停。機車回段下載的數(shù)據(jù)中無相關(guān)記錄，無法對問題進行研究處理，僅僅通過技術(shù)人員添乘跟蹤，沒有詳細的數(shù)據(jù)可分析，將不能找到解決問題的最好辦法。我國傳統(tǒng)的機車空轉(zhuǎn)故障診斷和記錄方法通常采用在機車上安裝安全監(jiān)控裝置， 該裝置是在機車動輪輪軸上安裝一個光電式速度傳感器，用它發(fā)出的信號對列車運行速度進行檢測，然后將檢測到的速度信號送至機車控制柜，控制柜經(jīng)分析判斷發(fā)出控制指令，來調(diào)節(jié)機車運行速度。另外，當機車一旦發(fā)生了空轉(zhuǎn)，司機操縱臺上的空轉(zhuǎn)指示燈點亮，同時機車自動撒砂，保證機車運行速度平穩(wěn)。在中國實用新型專利說明書CN201348738Y中公開了一種機車空轉(zhuǎn)故障診斷記錄儀，它包括一轉(zhuǎn)儲器、設(shè)置在機車控制室的端子柜和一控制主機，在端子柜內(nèi)裝有4個輪對速度信號端子、一個機車空轉(zhuǎn)信號端子和一個IlOV電源端子。這樣的記錄儀雖然可連續(xù)采集四路運行速度傳感器信號，自動實時監(jiān)測記錄輪對空轉(zhuǎn)狀態(tài)，準確提示空轉(zhuǎn)故障發(fā)生的時間，但還存在四方面的不足(1)沒有采集機車的空間位置坐標；( 不支持USB轉(zhuǎn)儲功能；C3)沒有重聯(lián)接口，不能實現(xiàn)兩臺裝置重聯(lián)時的數(shù)據(jù)共享；(4)不支持八路機車運行速度傳感器信號。

實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，不僅可以記錄機車運行數(shù)據(jù)以方便維修和管理人員查看，而且能對機車運行數(shù)據(jù)進行自動分析，以便進一步對空轉(zhuǎn)滑行故障進行診斷，并采取預(yù)防處
理措施。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，包括主機70、語音顯示器40、地面分析器60和連接電纜73，主機70包括嵌入式處理器10、轉(zhuǎn)速信號隔離變送電路20、司控信號隔離變送電路30、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路50。主機 70安裝在機車信號柜中，通過連接電纜73分別與機車速度傳感器80的接線端子81 88、 機車TAX2語音箱90的總線端子91、機車司機控制器100的模擬信號端子101、機車系統(tǒng)柜 110的IlOV電源端子111相連接。其特點為，嵌入式處理系統(tǒng)10為整個裝置的主控功能電路，完成對本實用新型的各功能電路控制協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)的處理運算及傳輸；轉(zhuǎn)速信號隔離變送電路20將采集的多路速度傳感器信號進行隔離轉(zhuǎn)換后，在嵌入式處理系統(tǒng)控制下完成信號的配送；司控信號隔離變送電路30將采集的司機控制器模擬量信號進行A/D轉(zhuǎn)換，隔離處理后送嵌入式處理系統(tǒng)；語音顯示器40為本實用新型的人機交換界面，具有數(shù)據(jù)顯示和語音提示的功能；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路50用于完成本實用新型實時數(shù)據(jù)存儲、下載轉(zhuǎn)儲功能；地面分析器60用于對本實用新型下載的數(shù)據(jù)進行分析處理。本實用新型能實現(xiàn)如下技術(shù)效果(1)采集機車運行數(shù)據(jù)(包括8路速度傳感器信號、司機控制器信號、TAX語音箱信號)，然后對這些數(shù)據(jù)進行分析、比較，并得出運行結(jié)果(如空轉(zhuǎn)、滑行、正常)。當發(fā)生空轉(zhuǎn)、滑行故障時，本裝置給出空轉(zhuǎn)、滑行報警信號(包括語音報警及燈光報警)，提醒機車乘務(wù)員采取相應(yīng)措施，防止造成輪軌擦傷。還具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲存儲功能，以便檢修人員在地面對機車運行數(shù)據(jù)進行分析。(2)語音顯示器作為人機交換界面，具有數(shù)據(jù)顯示和語音報警功能。采用8寸觸控液晶顯示屏顯示機車運行數(shù)據(jù)，顯示界面直觀、大方。采用語音驅(qū)動電路驅(qū)動揚聲器進行語
音報警。(3)實現(xiàn)兩臺裝置重聯(lián)功能，完成數(shù)據(jù)共享。采用CAN接口作為重聯(lián)通訊接口，重聯(lián)采用主副機形式，副機將采集的數(shù)據(jù)送主機，由主機統(tǒng)一處理、顯示、保存。(4)可通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲接口下載存儲器中的數(shù)據(jù)，并在地面分析軟件上分析機車的運行情況。該軟件是以功能強大的C++做為開發(fā)語言，以VC++為平臺開發(fā)的圖形化處理軟件，具有人機界面友好、操作簡單、分析直觀等特點。其主要作用是提取機車每天的記錄點數(shù)據(jù)，進行分析處理，得出當天發(fā)生故障運行的次數(shù)，每次故障開始時間、空間位置和結(jié)束時間、空間位置以及軸位等信息。根據(jù)這些信息繪制出某次故障運行時8路輪對速度傳感器信號曲線和司機控制器信號曲線，從而可以更加詳細地分析故障發(fā)生原因。

圖1為本裝置在機車上的連接安裝示意圖。圖2為本裝置的電路原理框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明。如圖1所示，本實用新型包括主機70、語音顯示器40、地面分析器60和連接電纜 73，其中，主機70為核心部件，安裝于機車的信號柜中，通過連接電纜73分別與機車速度傳感器80的接線端子81 88、機車TAX2語音箱90的RS485總線端子91、機車司機控制器 100的模擬信號端子101、機車系統(tǒng)柜110的IlOV電源端子111相連接，語音顯示器40為數(shù)據(jù)顯示、語音提示部件，通過電纜與主機70相連接。如圖2所示，主機70包括嵌入式處理器10、轉(zhuǎn)速信號隔離變送電路20、司控信號隔離變送電路30、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路50，其中嵌入式處理器10包括ARM處理器11、數(shù)據(jù)存儲器RAM12、隔離RS485通訊接口 13、 系統(tǒng)時鐘14、監(jiān)控復(fù)位單元15、RS232接口 16、程序存儲器R0M17、程序下載調(diào)試接口 18、重聯(lián)接口 19，ARM處理器11完成對各功能電路控制協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)處理運算及傳輸，數(shù)據(jù)存儲器 RAM12用于暫存ARM處理器11運算過程中的數(shù)據(jù)；隔離RS485通訊接口 13與機車TAX2語音箱信號隔離后輸入到ARM處理器11 ；系統(tǒng)時鐘14為ARM處理器11提供時鐘源；監(jiān)控復(fù)位單元15監(jiān)視系統(tǒng)工作的電壓，并根據(jù)條件需要對ARM處理器11進行復(fù)位；RS232接口 16 用于ARM處理器11收發(fā)數(shù)據(jù)的串行接口，與其它功能電路進行通訊；程序存儲器R0M17用于保存ARM處理器11運行的程序代碼；程序下載調(diào)試接口 18可對程序代碼進行調(diào)試，并將程序代碼下載到程序存儲器R0M17中；重聯(lián)接口 19用于將兩臺機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置進行重聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。轉(zhuǎn)速信號隔離變送電路20可將變頻變幅的正弦波信號隔離變換成適于處理的方波信號，它包括信號隔離電路21、信號放大電路22、信號整形電路23、信號配送電路M。機車8路速度傳感器信號通過信號隔離電路21進行隔離處理后，由信號放大電路22放大、信號整形電路23整形濾波，再通過信號配送電路M配送到ARM處理器11。司控信號隔離變送電路30包括信號變換電路31、A/D轉(zhuǎn)換電路32、單片機系統(tǒng) 33、IO隔離電路34 ；機車司機控制器模擬信號通過信號變換電路31變換處理后，由單片機系統(tǒng)33控制A/D轉(zhuǎn)換電路32進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機系統(tǒng)33讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號后送到IO 隔離電路34，通過IO隔離電路34將數(shù)字信號隔離輸出到ARM處理器11。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路50包括數(shù)據(jù)讀寫驅(qū)動電路51、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲接口 52、數(shù)據(jù)存儲器53 ；數(shù)據(jù)讀寫驅(qū)動電路51與RS232接口 16相連實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，機車運行數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)讀寫驅(qū)動電路51寫入數(shù)據(jù)存儲器53，數(shù)據(jù)讀寫驅(qū)動電路51還可讀取數(shù)據(jù)存儲器53中的數(shù)據(jù)并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲接口 52轉(zhuǎn)儲到其他存儲設(shè)備中。語音顯示器40安裝在司機室后墻，包括顯示驅(qū)動電路41、液晶顯示屏42、語音驅(qū)動電路43、揚聲器44，它們通過電纜連接，顯示驅(qū)動電路41與主機RS232接口 16相連實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，液晶顯示屏42顯示機車運行數(shù)據(jù)，語音驅(qū)動電路43接收主機ARM處理器11控制指令后驅(qū)動揚聲器44進行語音提示。 地面分析器60運行于通用計算機所使用的WINDOWS系統(tǒng)平臺下，機車運行數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲接口 52轉(zhuǎn)儲到地面分析軟件進行分析，地面分析器還可與RS232接口 16建立通訊，設(shè)置參數(shù)。 本實用新型并不限于上述實施方式，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。
權(quán)利要求1.一種機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，包括主機(70)、語音顯示器(40)、地面分析器(60)和連接電纜(73)，其特征在于所述主機(70)包括嵌入式處理器(10)、轉(zhuǎn)速信號隔離變送電路(20)、司控信號隔離變送電路(30)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路(50)，主機(70)安裝在機車信號柜中，通過連接電纜(73)分別與機車速度傳感器(80)的接線端子(81、82、83、84、85、 86、87、88)、機車1々乂2語音箱(90)的總線端子(91)、機車司機控制器(100)的模擬信號端子(101)、機車系統(tǒng)柜(110)的IlOV電源端子(111)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，其特征在于所述嵌入式處理器(10)包括對各功能電路控制協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)處理運算及傳輸?shù)腁RM處理器(11)、暫存 ARM處理器(11)運算過程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器RAM(12)、將機車TAX2語音箱(90)信號隔離后輸入到ARM處理器(11)的隔離RS485通訊接口(13)、為ARM處理器(11)提供時鐘源的系統(tǒng)時鐘(14)、監(jiān)視系統(tǒng)工作電壓并根據(jù)條件需要對ARM處理器(11)進行復(fù)位的監(jiān)控復(fù)位單元(15)、用于ARM處理器(11)收發(fā)數(shù)據(jù)并與其它功能電路進行通訊的串行RS232接口(16)、用于保存ARM處理器(11)運行程序代碼的程序存儲器R0M(17)、可調(diào)試程序代碼并將程序代碼下載到程序存儲器ROM(17)中的程序下載調(diào)試接口(18)、用于將兩臺裝置進行重聯(lián)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的重聯(lián)接口(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)速信號隔離變送電路00)包括信號隔離電路(21)、信號放大電路(22)、信號整形電路(23)、信號配送電路(M)，機車八路速度傳感器信號經(jīng)信號隔離電路隔離、信號放大電路02) 放大、信號整形電路03)整形濾波后，通過信號配送電路04)配送到ARM處理器(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，其特征在于所述司控信號隔離變送電路(30)包括信號變換電路(31)、A/D轉(zhuǎn)換電路(32)、單片機系統(tǒng)(33)、IO 隔離電路(34)，司機控制器模擬信號通過信號變換電路(31)變換處理后，由A/D轉(zhuǎn)換電路 (32)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機系統(tǒng)(3 讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號后，通過IO隔離電路(34)將數(shù)字信號隔離輸出到ARM處理器(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路(50)包括與主機(70)RS232接口(16)相連的數(shù)據(jù)讀寫驅(qū)動電路(51)、可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到其他存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲接口(52)、數(shù)據(jù)存儲器(53)，機車運行數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)讀寫驅(qū)動電路(51)寫入數(shù)據(jù)存儲器(53)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲接口(52)為一個USB接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，其特征在于所述語音顯示器GO)包括與主機(70)RS232接口(16)相連的顯示驅(qū)動電路(41)、顯示機車運行數(shù)據(jù)的液晶顯示屏(42)、揚聲器(44)、接收ARM處理器(11)控制指令后驅(qū)動揚聲器04)進行語音提示的語音驅(qū)動電路G3)。
專利摘要本實用新型涉及一種機車軸速記錄、空轉(zhuǎn)診斷預(yù)報裝置，包括主機、語音顯示器、地面分析器和連接電纜。主機通過連接電纜分別與機車速度傳感器的接線端子、機車TAX2語音箱的總線端子、機車司機控制器的模擬信號端子、機車系統(tǒng)柜110V的電源端子相連接，語音顯示器通過電纜與主機相連接。主機包括嵌入式處理器、轉(zhuǎn)速信號隔離變送電路、司控信號隔離變送電路、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路。機車運行數(shù)據(jù)可用U盤通過主機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲接口轉(zhuǎn)儲到地面分析器中進行分析。使用該裝置不僅可以記錄機車運行數(shù)據(jù)以方便維修和管理人員查看，而且能對機車運行數(shù)據(jù)進行自動分析，以便進一步對空轉(zhuǎn)滑行故障進行診斷，并采取預(yù)防處理措施。
文檔編號G07C5/08GK202217330SQ201120328498
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者汪宏偉, 蘇昌平 申請人:株洲豐達電力機車配件實業(yè)有限責(zé)任公司