东风型内燃机车的电气故障自动显示及处理装置的制作方法

专利名称：东风型内燃机车的电气故障自动显示及处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型一种东风型内燃机车的电气故障自动显示及处理装置(以下简称本装置)，涉及铁路运输中内燃机车电气电路技术，即通过本装置与上述电气电路的连接，对机车电气电路工作状况尤其是出现的故障状况进行检测、显示和处理。
东风型内燃机车是铁路客货运输的主要牵引动力，原动力柴油机曲轴到机车车轮动轴之间的环节为电传动装置，主要由牵引发电机F、牵引整流柜1ZL、牵引电动机M、牵引励磁机L、测速发电机CF、牵引励磁整流柜2ZL、辅助发电机QF等组成。其电气线路图按国标，图号为DLJ6-05-000-000XLA，它分为控制回路、辅助回路、励磁回路和主回路。控制回路是由走车电路、柴油机启动电路、滑油泵电路、燃油泵电路、辅助发电电路、空压机电路、柴油机转速调节电路组成，通过操纵1-10K琴键开关、1-3QA按钮，控制器SK上的换向手柄和主手柄，以及1-14XD指示灯、电流和电压表、压力和温度表、柴油机转速表的观察，去控制各种接触器、继电器的吸合或释放，及其它电气元件的工作，达到以小控大，实现柴油机转速的控制和主回路牵引电动机1-6M电路大电流的闭合或断开，使机车运行。励磁回路由CF励磁电路、L励磁电路和F励磁电路组成，采用电机串级式功率放大系统，当F、L、CF和QF电机的转子被柴油机带动旋转后，QF输出稳定的110V电源向蓄电池充电，并经功调电阻Rgt给CF励磁，CF发出直流电，经电阻Rwq、Rlt、接触器LLC常开触头向L的励磁绕组供电，则L发生三相交流电，经过2ZL整流后，再经接触器LC常开触头向F的励磁绕组供电，使F发出三相交流电，经1ZL整流后，再经接触器1-6C的常开触头向6台牵引电动机供电，使转子驱动车轮转动。当CF发生故障后，使用故障励磁工况，此时，由柴油机转速控制的QF输出电压，经电阻Rgl、Rwq、Rlt、LLC常开触头向L励磁绕组供电。在控制回路中，走车电路的逻辑关系最为复杂，仅触头数为68对，占整个控制回路的85％，且所有动作电器必须按规定顺序自动完成相互的控制关系，因此，该电路发生故障时的判断难度较大。而励磁回路中，L和F的励磁电路相互独立，当列车在高速运行时，各触头、接线、电阻、整流元件、碳刷等发生故障，要实现在无任何仪器，完全依靠人工操作，从庞大的机车电路中快速、准确地查出故障，其难度可想而知，人身安全也无法保障。如某段配属机车73台，在2000年共发生的18起机破事故中，就有9起是因励磁回路发生故障无法处理而造成，其中2起因励磁整流元件击穿后，司机发现机车功率明显不足而不断提高柴油机转速，致使短路电流毁坏励磁机造成事故扩大。在L励磁电路中，Rgl、Rwq和Rlt为三个长280毫米，功率为200瓦的管形陶瓷电阻，发生温度高，内部电阻丝断路或接线脚陶瓷固定端松动断路等故障，在无备用器件的情况下，故障处理的难度比故障判断的难度更大。因此，走车电路和励磁回路的故障自动化检测及处理是机务运用一线人员急望解决的问题。中国实用新型专利(授权公告号CN2379、申请号99238168.1)提供一种能迅速有效地检测内燃机车控制电路中电气故障位置的内燃机车电气故障动态检测记录仪。该记录仪监控电路与行车信号线及故障信号线相连接构成15路采样信号，当机车出现故障时相应采样信号变成高电平，经降压电路将110V的采样信号降至5V后并进行光电隔离，分别进入预备电路和保持电路，预备电路输出至保持电路运算电路、触发电路和报警电路，这里预备电路向运算电路提供巡回检测信号；保持电路输出至运算电路再至触发电路再至报警电路，这里保持电路将捕捉较小的报警信号并使之放大，以确保触发信号功率，同时将触发信号保持到报警完毕。上述运算电路对采样点信号进行识别，在真故障信号且完全满足故障报警条件时，才触发报警；否则将保持电路封锁。经电流放大的触发信号，其中一路由二极管矩阵电路送入数码管驱动器并使数码管显示出相应的故障编号，另一路通过开关AN送入语言集成块并发出警示音响或语音报警提示，以使司机明白故障内容及处理方法。据此，该实用新型检测记录仪仅考虑到机车控制电路而未涉及故障难度和危害更大的励磁回路，而15路采样信号的具体连接处也未公开，所述的行车信号线概念不清，也未公开走车电路中的顺序和方向等必须具有的控制内容，因此无法对走车电路各故障环节作出完整和正确的分析判断；数码管显示相应的故障编号可能是指从1路到15路，这样就不能直接显示故障点，也未公开语音报警指示的具体方法。
鉴此，本实用新型提出一种东风型内燃机车的电气故障自动显示及处理装置，其目的是能扩大机车电路被检测范围，能多符号形式直观和简单明了显示故障点以及能自动切换部分故障元件，充分适应目前故障实际发生情况及司乘人员实际水平。
为达此目的本实用新型具有如下技术方案可将本装置制作成箱内有多个电路单元和电子线路的，以及从其内可通过箱面板上的插孔引有多根导线，并且该导线与机车电路上多个确定地方连接，即检测点按电学逻辑原理检测了整个被检测电路中，发生故障的关键部位。另外，箱内面板上还有与上述导线在电路上一一相对应的多个整齐排列的发光显示器，即故障部位显示屏，以及其他如开关、电表和闪光报警器等的这么一个箱子，该箱安放在机车中部的电器室内，成为车载的一种附属电子仪器装置。从电学关系上说，本装置首先有一个信号采集即检测电路单元，即在机车电气电路的励磁回路中，分别从L和F励磁电路设置9个和4个点部位，并通过二极管隔离后L为10路、F为6路共引入16路信号线；另外还可从控制回路中的走车电路中设置16个点部位并通过电阻电平控制后共引入16路信号线，这里由于上述3个电路均为直流电路，在从正端到负端的电位降方向上，在器件作通或断改变时，器件正负两方面上的若干测点部位电位是有高低变化的，并且测点两边变化相同。据此，上述测线可将机车电路中某一部位故障电压发生变化的信号，并经电阻构成的基准电压处理后无误地输入下一级即第二电路单元。第二电路单元由多块集成电路为主组成，属信号比较和差动放大电路。对于励磁电路是在输入信号的作用下，经两路差动放大后输出两个互为反相的电平信号；对走车电路是输出1个信号。上述信号输入下一级即第三电路单元。第三电路单元由多块集成电路为主组成的，该电路单元对于励磁电路是触发器推动、逻辑互控及显示电路；对走车电路为反相器推动逻辑互控及显示电路。对励磁电路，上电路单元输入的互为反相的两信号作用到触发器R-S两端后，触发器输出高低两信号电平，其中高电平信号使推动电路的三极管导通，使恢复电路的继电器吸合，触头接通利用检测线、备用电阻和继电器触头将故障处所恢复成正常状态，并使集电极上两个并联的二极管导通，一个发光后将表面标有对应故障部位的字样照亮显示，即故障显示器工作；另一个接通频闪报警器电源而使闪光报警器工作。对于走车电路，上电路单元放大信号输入反相器后而输出高电平，同样使对应的显示器和独立的频闪器工作。
在此，对应于多路信号的电路是平行的，所以29路采样信号可各自通过内部电路作用及控制后，得到励磁回路L电路10个显示、F电路6个显示以及走车电路17个显示，共33种故障显示内容。在此，F励磁电路的检测必须在L励磁电路工作正常之后方可接入，此时L电路中励磁线圈正端电位有一检测点，该正常电位输入一集成电路比较器并经与基准电压比较后，输出高电平，使一继电器吸合，进而使F电路与电源共负极，检测开始，即完成逻辑转换。在此，L励磁电路正常工作时，L电路的检测电路是不接入的。当L电路异常时，司机使用故障励磁工况，在L电路纳入检测范围的正电位最上位置有一检测点，此时可检测到48V以上电压值，经电阻分压且进到一集成电路比较器而输出高电平，从而使几个继电器吸合而接通检测电路，即构成时机电路。由于故障点一般为不通，即从故障点向负极方向的所有测点都表现为低电平，为防止这些点同时出现显示，将上述第三电路单元中进入推动三极管基极的高电平取出，经另一反相器后输出低电平或R-S触发器的另一个输出低电平，以及由分立元件构成的低电平，使相邻此点的推动级高电平经二极管或三极管也转为低电平，而使此点的推动三极管不能工作。以此类推逐级实施。
本装置对比现有技术，首先是将L电路和F电路也引入检测，这样故障检测完整，另外L和F电路是比较难掌握的，也是最危及行车的，而控制部分，司乘人员多年来已比较熟悉。从电路上也容易处理。加进L电路的恢复电路使故障能自动切换，否则只有停车等待。其次通过平行信号处理，从检测直至显示，以及显示发光管的屏上标有标准的电气线路图号，这就与故障部位直接地一一对应地表现出来，司乘人员人手一张电路图，加上多年实践，对图号及其实际位置已很熟悉，因此对故障部位也就极易找到并处理，符合思维程序，更无必要再弄出什么中间过渡符号。
图面说明。


图1为本实用新型《东风型内燃机车电气故障自动显示及处理装置》的结构方框图；图2为本实用新型《东风型内燃机车电气故障自动显示及处理装置》与机车主要电气电路总体联结电原理图。
图3为本实用新型《东风型内燃机车电气故障自动显示及处理装置》电原理图中的13-16检测点所关联的电原理图。
图4为本实用新型《东风型内燃机车电气故障自动显示及处理装置》电原理图中的22-25检测点所关联的电原理图。
以下结合附图和实施例对本装置作进一步说明。
从
图1，由机车电路中的励磁回路和控制回路取出29路采样信号，其中励磁回路中的励磁机L励磁电路取出9路采样信号，主发电机F励磁电路取出4路采样信号，通过16路二极管隔离电路，进入各自对应的比较器作用后，使16组触发器产生32个输出端，其中16个进入各自的推动电路，15个用来完成逻辑互控，经逻辑互控后的推动电路，能根据故障处所，准确及时地驱动L和F励磁电路的16个故障显示器中，标有具体故障部位字样的显示器发光，将故障的具体部位显示出来。同时，对应的继电器吸合，使故障处所自动恢复正常状态，并使频闪电路工作，闪光报警。逻辑转换自动完成对F励磁电路检测的切换。控制回路中的走车电路取出16路采样信号，通过电平控制进入对应的比较器作用后，获得16个反相器的输出，进入对应的推动电路。同时，这16路输出又作用于另外16个反相器的输入端，又获得反相的16路输出用来完成逻辑互控，在经逻辑互控后的推动电路中，将反相器根据走车电路电器动作顺序进行连结，达到顺序控制，使16路采样信号能根据故障处所准确及时地驱动走车电路的17个故障显示器中标有具体故障部位字样的显示器发光，将故障的具体部位显示出来，并根据司机提主手柄的时机和机车运行方向，将走车控制和方向控制信号送入比较器，以达到自动确认控制器SK上主手柄位置和机车运行的方向。
从图2，可对本装置电路结构分析如下1、图中粗线为相关机车电路，细线为与机车电路连结的检测线；上端为励磁机L励磁电路，下端为主发电机F励磁电路，左侧为机车走车电路；1.1 1-16检测点为连结机车走车电路的检测线，将16路检测信号按顺序送入电平控制，再送入基准电路；1.2 17-25检测点为连结机车励磁机L励磁电路的检测线，将9路检测信号经二极管隔离送入基准电路，在24号检测线的内端，接有两组二极管隔离检测，其目的是利用一根检测线，分别达到逻辑转换和对L励磁绕组检测两种功能；1.3 26-29检测点为连结机车主发电机F励磁电路的检测线，将4路检测信号经二极管隔离送入基准电路，在26号检测线的内端，共接有三组二极管隔离检测，其目的是针对励磁整流柜2ZL的负载情况、正桥臂各整流元件及负桥臂各整流元件的故障情况，分别采用高、中、低三种不同的电平检测。
2、被检测点电路走车电路，励磁机L励磁电路，主发电机F励磁电路。在L和F的励磁电路中，存在以下情况励磁绕组在断电的瞬间，有高于原电压的自感电势。使用故障励磁运行时，L励磁电路4/9即端电压，随柴油机转速而变化，在48-105V之间，为避免高电压时进行电路恢复，故只检测48-55V间的电压。
3、时机电路以一块LM339A为主体组成电压比较电路。当使用故障励磁工况时，4/9的48V以上电压，经电阻分压后分别作用到LM339A的两个比较器正负输入端，此时，其中一个比较器输出的高电平经后端电路，使继电器J1、J2、J3吸合开始检测，当柴油机转速上升使4/9的端电压超过55V时，另一比较器输出低电平，迫使继电器J1、J2、J3释放，退出检测。
4、二极管隔离检测继电器J1、J2、J3吸合后，触头J1-1、J1-2、J1-3、J1-4、J3-3、J3-1、J3-4分别接通各隔离二极管与L励磁电路的检测线，触头J2-1接通6V电源输出，实现检测低电平，隔离高电平的目的，避免了被检测点电压波动大和存在干扰电压，从而使检测数据稳定。
5、基准电路由LM339A×9组成，每两个比较器共同构成输出端互为反相，而输入端则为同相或反相的比较器。然后根据各检测点电压的不同，由电源经电阻分压后，获得的不同基准电压，与检测点电压共同组成各自不同的比较电路。
6、差动电路、放大电路由比较电路的二组电压，经LM339A内的精密差动电路，将捕捉到的二组电压微小差值，送入放大电路，使微小的差值变化，获得高电平或低电平去控制各自不同的反相器或触发器。
7、逻辑转换F励磁电路的检测，必须在L励磁电路工作正常以后，由L励磁电路的24号检测线将励磁绕组正端电压引入到一块LM339A的比较器中，与基准电压比较后，输出高电平，使继电器J5吸合，触头J5-1接通，使F励磁电路的负端与电源共负端，开始检测。
8、电平控制由走车电路1-16号检测点，经电阻分压后，以电平高低的方式，直接与基准电压共同输入由LM339A×6组成的各自不同的电压比较器。
9、方向控制和走车控制在走车电路中，当机车前进方向运行时，3号检测点由于控制器SK上的换向手柄位于前进方向时，触头2#被接通使3/3-266间能与电源接通，而触头1#被断开使3/2-259间无法与电源接通，因此4号、5号检测点将始终处于低电平，但这种低电平应认为正常情况，故其分别相对应的推动电路不应工作，采用了机车方向转换开关HK的两组触头接通信号，来控制LM339A内比较器的反相输入端电平，使此时4号、5号两个检测点的低电平，不会造成推动电路的错误动作。同理，机车在后进方向运行则相反，达到方向控制的目的。当司机操纵控制器SK上的主手柄，使5号等触头接通或断开时，即将不同的高电平或低电平经基准电路送入了LM339A内比较器的反相输入端，故能确认司机操纵控制器SK主手柄的情况，实现走车控制。
10、反相器、触发器反相器由CD4069×6构成，触发器由HD14001BP×9中的每二组连结而成。当走车电路的检测电压发生变化时，与基准电压比较后，经差动电路、放大电路，控制反相器输出不同的电平。而当L和F励磁电路的检测电压发生变化时，与基准电压比较后，经差动电路、放大电路，控制触发器输出不同的电平。反相器和触发器输出的电平经由电容和三级管组成的防误动电路及逻辑互控，进入各自的推动电路，经二极管、使三极管导通或截止。根据L和F励磁电路不同的故障点，使相对应的继电器J4、J6-J12吸合，显示器发光。
11、逻辑互控当走车电路某检测点为故障低电平，经第二、第三电路单元使CD4069×6中某一反相器输出高电平，并使推动电路工作的同时，又经电阻进入CD4069×6中另一反相器的输入端，使其输出端输出低电平，并经二极管作用到该检测点至电路负端间第一个检测的低电平点即故障点后的第二个低电平检测点，并经第一、第二电路单元控制的推动电路中，使该推动电路停止工作。同理，第二个低电平检测点又控制第三个低电平检测点的推动电路停止工作依此类推。反之则反相器输出高电平不影响后端推动电路工作。
又当L和F励磁电路某故障低电平，经第一、第二电路单元，使HD14001BP×9中某一触发器的一端输出高电平，并使推动电路工作的同时，另一端输出低电平，并经稳压管、二极管、三极管作用到该检测点至电路负端同第一个检测低电平点即故障点后的第二个低电平检测点，并经第一、第二电路单元控制的推动电路中，使该推动电路停止工作。同理，第二个低电平检测点又控制第三个低电平检测点的推动电路停止工作依此类推。反之则触发器高电平不影响后端推动电路工作。
12、顺序控制在检测走车电路故障点时，经第一、第二电路单元后的逻辑互控电路中，按照走车电路各电器的动作顺序关系，由CD4069×6中的五个反相器，根据各检测点不同的高电平或低电平，经反相器、二极管或三极管组成的电路自动锁定完成顺序控制。
13、推动电路由二极管、三极管等分立元件组成，它接受反相器或触发器输出的不同电平，经防误动和逻辑互控，使三极管导通或截止，达到控制执行电路的目的。
14、恢复电路由与L励磁电路中的电阻Rgl、Rwq、Rlt相同规格的备用电阻Rgl’、Rwq’、Rlt’和触头J4-1、J6-1、J7-1、J8-1、J9-1、J10-1、J11-1、J12-1组成，当线路发生故障时，内电路使继电器吸合触头接通，利用两根检测线将原电路恢复，当电阻发生故障时，内电路使继电器吸合触头接通，利用两根检测线将对应的备用电阻替换原电阻，使电路恢复。
15、显示器电路当推动电路工作后，则显示器电路负端接通，促使以5个发光管组成的显示器作平面发光，将表面标有以电气符号、数字或文字表示的故障处所直接显示出来。
16、频闪电路当推动电路工作后，由NE555等组成的间歇慢拍振荡电路负端被接通，振荡器开始工作，驱动发光管闪光。
17、电源本装置电源是从机车蓄电池50V抽头接入，经降压、稳压增流，获得8V电源送入各集成电路和晶体管电路。
从图2，再对本装置工作过程分三段叙述
(一)在走车电路的1-16检测点中(以下简称1-16号)，司机操纵机车走车时，若所有走车电路电器工作正常，则操纵台上的无载指示灯7XD会熄灭，若7XD不灭，为以下某部分发生故障当1号检测点为低电平时，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示15/12-2K故障，可按显示内容施行短接处理。
当2号检测点为低电平，而1号检测点为高电平时，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示15/12-5#故障，可按显示内容施行短接处理。
当3号检测点为低电平，1-2号检测点为高电平，通过方向控制，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示5#-3/3故障，可按显示内容施行短接处理。
当4号检测点为低电平，1-2号检测点为高电平，通过方向控制，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示5#-3/2故障，可按显示内容施行短接处理。
当5号检测点为低电平，4号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示3/2-259故障，可人工推动转换开关HK。
当6号检测点为低电平，3号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示3/3-272故障，可施行短接处理。此时，若6号检测点为低电平，4号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示3/2-272故障，可施行短接处理。
当7-9号、13号检测点分别为低电平，6-9号检测点分别对应为高电平时，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，分别显示272-275、275-278、278-301、301-302故障，可按显示内容分别施行短接处理。
当10号检测点为低电平，3号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示3/3-266故障，可人工推动转换开关HK。
当11号检测点为低电平，1号和14号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示15/12-282故障，可按显示内容施行短接处理。
当12号检测点为低电平，11号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示282-283故障，可按显示内容施行短接处理。
当14号检测点为低电平，13号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示302-328故障，可按显示内容施行短接处理。
当15号检测点为低电平，12号和14号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示302-311故障，可利用故障开关GK或施行短接处理。
当16号检测点为低电平，15号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使对应的显示器发光，显示311-374故障，可利用故障开关GK或施行短接处理。
(二)在L励磁电路的17-25检测点中(简称17-25号)。司机提主手柄走车，7XD已经熄灭，若励磁回路工作正常时，则主发电机输出电流表和电压表会显示一定数值，若无电流、无电压显示，则以下某处发生故障当17号检测点在故障励磁工况，电压在48-55V时，继电器J1、J2、J3吸合，电压过高或过低时，则J1、J2、J3释放，若此时17号检测点电压为零，经第二、第三电路单元，使显示器发光，显示4/9无电故障，即辅助发电机QF无电源输出。
当18号检测点为低电平，17号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使继电器J4吸合并自锁，触头J4-1接通17-18号检测点，原电路恢复，显示器发光，显示4/9-596故障。
当19号检测点为低电平，18号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使继电器J6吸合并自锁，触头J6-1接通18-19号检测点，将与Rgl相同规格的Rgl’接进原电路，显示器发光，显示Rgl断故障。
当20号检测点为低电平，19号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使继电器J7吸合并自锁，触头J7-1接通19-20号检测点，原电路恢复，显示器发光，显示597断故障。
当21号检测点为低电平，20号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使继电器J8吸合并自锁，触头J8-1接通20-21号检测点，将与Rwq相同规格的Rwq’接入原电路，显示器发光，显示Rwq断故障。
当22号检测点为低电平，21号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使继电器J9吸合并自锁，触头J9-1接通21-22号检测点，原电路恢复，显示器发光，显示629断故障。
当23号检测点为低电平，22号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使继电器J10吸合并自锁，触头J10-1接通22-23号检测点，将与Rlt相同规格的Rlt’接入原电路，显示器发光，显示Rlt断故障。
当24号检测点为低电平，23号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使继电器J11吸合并自锁，触头J11-1接通23-24号检测点，原电路恢复，显示器发光，显示637-646故障。
当24号检测点为高电平，25号检测点为低电平，经第二、第三电路单元，使显示器发光，显示励磁机励磁绕组LL断路故障。
当25号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使继电器J12吸合并自锁，触头J12-1接通25号检测点-负端，原电路恢复，显示器发光，显示648-2167故障。
(三)在F励磁电路中的26-29检测点中(简称26-29号)。司机提主手柄走车，7XD已经熄灭，而主发电机无电流、元电压输出显示，在L励磁电路工作正常后，本装置会自动转换到对F励磁电路的检测，则以下某处发生故障当26号检测点为高电平，27号检测点为低电平，经第二、第三电路单元，使显示器发光，显示接触器LC主触头故障，可检查处理LC主触头。
当26号为中电平，经第二、第三电路单元，使显示器发光，显示励磁整流柜2ZL正桥臂整流元件故障，可拆除故障元件处理。
当26号检测点为低电平，经第二、第三电路单元，使显示器发光，显示2ZL负桥臂整流元件故障，可拆除故障元件处理。
当27号检测点为高电平，28号检测点为低电平，经第二、第三电路单元，使显示器发光，显示577断故障，可处理连结线。
当28号检测点为高电平，29号检测点为低电平，经第二、第三电路单元，使显示器发光，显示主发电机碳刷故障，可检查处理。
当29号检测点为高电平，经第二、第三电路单元，使显示器发光，显示578断故障，可处理连结线。
上述电路中，只要显示器发光，频闪电路开始工作，进行闪光报警。
除上述机车在牵引运行以外，司机出乘在柴油机启动前，利用机车蓄电池为电源施行标准化电气全面检查和试验时，此时L和F的励磁电路都停止工作，而各控制电器仍能正常吸合和释放，故本装置同样能进行走车电路的故障检测，准确及时地显示故障处所。同时，在出库前的机车试运行时，L和F的励磁电路工作原理与牵引运行相同，只是机车发挥在小功率状态。因此，本装置能满足牵引运行，库内作业等情况下的自动检测，确保机车安全运行。
从图3结合图2，以截取本装置电原理
图13-16号检测点中走车电路继电器触头2ZJ及接线故障为实例，详细说明工作原理当机车单机或牵引列车运行时，司机闭合开关2K，将控制器SK上的换向手柄置于前进或后进位，提主手柄一位。此时，由于触头2ZJ虚接断路故障，操纵台上的无载指示灯7XD不熄灭，而13号检测点为低电平，IC31、IC33为两块LM339A，每块内有4个二输入比较器，IC32、IC34为两块CD4069，每块内有6个非门。13号检测点的低电平使电阻R666和R667组成的电平控制无电压输出，而电阻R668和669组成的基准电路，建立起的基准电压送入比较电路，即IC31的8脚电压高于9脚电压，并经IC31内部的差动电路和放大电路后，由14脚输出低电平至IC34的3脚，即反相器的输入端，使其输出端IC34的4脚输出高电平。此时，由于IC32的12脚已经输出低电平经电阻R721输入IC34的1脚，使该反相器的输出端，即IC34的2脚输出高电平，将逻辑互控二极管D196锁定在截止状态，故IC34的4脚高电平才能经由电阻R723、二极管197、三极管G219组成的推动电路，使G219获得基极电流饱和导通，二极管D233也处于导通状态，接通频闪电路的负端，开始工作并闪光报警，显示器D198也由G219的集电极导通并发光，将表面标有“301-302”间故障部位显示出来。同理，14号检测点为低电平，经IC33使IC34的8脚输出高电平，但此时，IC34的4脚高电平又经电阻R722输入IC34的5脚，使6脚输出低电平，二极管D200导通，将电阻R726与二极管D199间的电压拉到低电平，三极管G220因无基极电流而截止，实现逻辑互控，达到检测准确。又15号检测点为低电平，而IC34的10脚输出低电平，二极管D202导通，将R728与二极管D203间的电压拉到低电平，三极管G221截止。16号检测点的低电平作用原理相同。9号检测点为高电平，使经电阻R662与R663间的电压高于电阻R664与R665间的电压，IC31的13脚输出高电平，使IC32的12脚输出低电平，推动电路的三极管G218，因无基极电流而截止，实现电平控制。同理，8号检测点为高电平，经IC31使IC32的8脚输出低电平，推动电路的三极管G217截止，又7号检测点也为高电平，经IC31使IC32的4脚输出低电平，推动电路的三极管G216也是截止。
在机车走车电路的1-16号检测点中，本装置使用LM339A集成电路6块，CD4069集成电路6块，以及若干电阻、电容、二极管、三极管、显示器等共同组成对走车电路的检测，实现发生故障时，以图2显示电路的A点“2K-15/12”至B点“311-314”间共17个显示器与1-16号检测点所对应，完成故障的自动显示。
从图4，结合图2，以截取本装置电原理图22-25号检测点中，L励磁电路电阻Rlt断故障为实例，详细说明工作原理机车牵引运行中，发生主发电机无电流无电压现象，司机使用故障励磁工况时，在继电器J1、J3吸合后，触头J3-3、J3-1、J3-4接通，使隔离二极管D25、D26、D24与检测线连通。IC8、IC5、IC17为三块LM339A，每块内有4组二输入比较器，将每两组连结构成互为反相输出的比较器，即当检测点电压发生变化后，能通过比较器获得互为反相的两种输出，IC7、IC6、IC2为三块HD14001BP，每块内有4组二输入或非门，将每两组连结构成R-S触发器。此时由于电阻Rlt断路，23号检测点为低电平，隔离二极管D26导通实现检测低电平。使电源经电阻R63与R64组成的比较电路检测电压低于电阻R61与R62组成的基准电路电压，即IC8的9脚和10脚电压低于8脚和11脚电压，使IC8的10脚和11脚2个电压经IC8内的差动电路和放大电路后，由13脚输出高电平至IC7的8脚，同时IC8的8脚和9脚两个电压经内部差动电路和放大电路后，由14脚输出低电平，至IC7的13脚。因此，IC7的8脚和13脚即触发器的R和S输入端得到互为反相的电平，使该触发器的两个输出端10脚输出低电平，11脚输出高电平，并经由电容C112和三极管G109组成的防误动处理后，通过由电阻R22和二极管D31之间连结的由三极管G108、G109、二极管D109、电阻R522、R523、R524、稳压管D108、电容C111组成的逻辑互控，并使G109锁定在截止状态在后面叙述。故IC7的11脚输出的高电平才能通过由电阻R22、R529、电容C114、二极管D31、三极管G16组成的推动电路，使G16获得基极电流而饱和导通。此时，二极管D88导通，频闪电路负端被接通，开始工作闪光报警。显示器D30也由G16的集电极导通发光，将表面标有Rlt断的故障部位显示出来，继电器J11线圈的负端也由G16的集电极导通而吸合，触头J11-2接通自锁，触头J11-1接通，将与电阻Rlt相同规格的电阻Rlt’通过22号与23号两根检测线接进原电路，使电路恢复工作。同理，24号检测点为低电平，隔离二极管D24导通，使电源经电阻R49与R50间的电压低于电阻R52与R51间的电压，IC5的1脚输出高电平，2脚输出低电平，使IC6的4脚输出高电平，但此时，IC7的10脚已经输出低电平，使三极管G110截止，电源经电阻R528-二极管D111-三极管G111的b极，G111饱和导通，将电阻R42与二极管D21间的电位拉到低电平，三极管G12截止，即推动电路停止工作，实现逻辑互控，达到检测准确。在24号检测点为低电平时，隔离二极管D23也导通，使电源经电阻R46后的电压下降，电阻R73与R45间的电压低于电阻R48与R47间的电压，使IC5的13脚输出低电平，14脚输出高电平，IC6的11脚输出低电平，推动电路停止工作。25号检测点为低电平，隔离二极管D85导通，使电源经电阻R159后的电压下降，电阻R165与R160间的电压低于电阻R162与R161间的电压，使IC17的1脚输出低电平，2脚输出高电平，使IC2的4脚输出低电平，推动电路停止工作，而IC2的3脚输出高电平，经稳压管D114-电阻537-三极管6226的b极，使G226饱和导通，三极管G115因无基极电流而截止，其集电极不影响电阻R37与二极管D18间的电压。22号检测点为高电平，隔离二极管D25被阻断，使电源经电阻R60与R59间的电压高于R57与R56间的电压，IC8的1脚输出低电平，2脚输出高电平，使IC7的3脚输出高电平，4脚输出低电平，经电阻R67-二极管D28-三极管G13，使G13截止，D87截止报警电路不工作，显示器D29截止不发光，继电器J10处于释放状态，实现隔离高电平。此时，IC7的3脚输出高电平，经稳压管D108-电阻R523-三极管G108，使G108导通，电源经电阻R524、二极管D109、三极管G109，使G109无基极电流呈截止状态。17-22号检测点都为高电平，工作原理相同。在L励磁电路的17-25号检测点中，本装置使用LM339A集成电路6块，HD14001BP集成电路6块，以及若干电阻、电容、二极管、三极管、稳压管、显示器等共同组成，对L励磁电路的检测，实现发生故障时，以图2显示电路的C点“4/9无电”至D点“648-2167”间共10个显示器，J4-J12共9个继电器与17-25号检测点所对应，完成故障自动显示及处理功能。当L励磁电路中，在某一时刻同时发生两件故障，则本装置首先将处于电路中靠近正端电源位置的故障自动恢复后，继而再将另一故障处所自动恢复。
权利要求1.一种东风型内燃机车的电气故障自动显示及处理装置，有从机车电气电路关键电器采集信号的检测电路，以及对信号运算放大触发电路，发光管器件的显示电路和报警电路，其特征在于(1)一个检测电路，用于根据励磁回路中L电路和F电路以及控制回路中走车电路上的器件或导线部位为断路或短路时，结合对电路不同的操纵方式和电器的动作关系，向检测电路提供一个对应该部位电位为低或高的电平信号，并经本电路隔离和标准处理产生无误的电平信号；(2)一个比较差动放大电路，用于根据上述检测电路输入的电平信号，对L电路和F电路则产生两个互为反相的高低电平信号，对走车电路则产生1个低电平信号；(3)一个触发器推动或反相器推动、逻辑互控及显示电路，用于根据上述比较差动放大电路输入的两类电平信号，分别经触发器推动或反相器推动并在逻辑互控电路控制下而产生的电信号，首先，使对应一个确定检测信号的那一个显示器电路导通而具有一个工作电流信号，同时向恢复电路提供了一个使继电器导通的电信号，以及频闪器电路工作的电流信号；(4)一个L电路的恢复电路，根据上述使继电器导通的电信号，用于控制由检测导线、备用电阻和继电器触头或由检测导线、继电器触头的恢复电路元件的接入以完成L电路电学结构的功能恢复。
2.根据权利要求1所述的一种东风型内燃机车电气故障自动显示及处理装置，其特征是(1)所述一种检测电路，共有29处检测点，其中L励磁电路9个，F励磁电路4个，走车电路16个检测点，结合在不同操纵情况和机车运行方向，以及必须遵循的电器动作顺序，将上述三条电路的断路或短路故障部位所产生的高或低电平信号，对于L和F励磁电路经过二极管隔离并由电阻分压，走车电路经过电阻分压，产生稳定、准确的检测信号；(2)所述一种比较差动放电路，上述检测信号经LM339A集成电路处理后，产生两个互为反相的高低电平或一个高低电平信号输出；(3)所述一种触发器推动或反相器推动、逻辑互控及显示电路，将LM339A集成电路输出的二类电平信号，经由数字集成电路CD4069、HD14001BP组成的触发器或反相器，利用其一路输出信号经逻辑互控后使驱动三极管导通或截止，控制显示器和频闪电路的工作，并利用触发器或反相器产生的与上述一路反相的输出信号去控制相关驱动三极管的电平信号，以此类推，根据检测到的不同故障，逐一控制相关的驱动三极管导通或截止，实现逻辑互控，同时，驱动三极管导通使显示器发光，显示故障处所频闪器闪光，对于L励磁电路则通过驱动三极管的导通，使恢复电路继电器吸合；(4)所述一种L励磁电路的恢复电路，根据上述继电器吸合，利用其接通的触头将备用电阻通过检测线将原故障电阻替换或利用接通的触头通过检测线将故障线路替换。
专利摘要一种东风型内燃机车的电气故障自动显示及处理装置,属于可附设在机车上的一种以多块集成电路为主而组成的电子仪器,通过对励磁回路和走车电路上29个关键电器部位的检测,若在某一部位出现电路不通或短路故障时,检测信号经电路处理后可最后驱动33个中的、其中每个由5只发光管组成的表面屏上印有上述故障部位的电路图线号的某一显示器发光,并另有一个光闪报警。而对L励磁电路。本装置可自动更换器件和导线以恢复L电路工作。
文档编号B60R16/02GK2486407SQ0120754
公开日2002年4月17日 申请日期2001年3月19日 优先权日2001年3月19日
发明者殷方贤, 俞少敏, 张岳明 申请人:李国斌