专利名称：铁路列车故障录波无线寻呼报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种对铁路运输列车进行实时监测、处理、录波和故障无线寻呼报警的装置。
铁路是我国重要的交通工具，担负着近90％的旅客和货物的运输量，成千上万的旅客乘坐出行。如何保证列车的安全运行，是铁道部门的职责，为保证列车“安全、舒适、高效”的运行，近年来大部分列车都安装了报警装置，但现有的报警装置存在以下一些缺点监测通道少，大多只能监测一个故障；不能实时监控；报警方式单一；不能记录故障信息。由于这些不足的存在，使一些故障不能被及时发现，甚至不能发现，而成为列车运行中的安全隐患，甚至由此引发事故，给旅客生命带来威胁，使国家财产蒙受损失。
本实用新型的目的在于，提供一种能够对运行中的列车的多项技术参数进行实时监测、出现故障后无线寻呼报警、故障录波供故障备案的铁列车故障录波无线寻呼报警装置。
铁路列车故障录波无线寻呼报警装置，包括数据采集电路、故障处理电路和故障显示电路，其特征是所述的故障处理电路是单片机或计算机处理电路，数据采集电路经A/D变换电路联接到单片机或计算机处理电路的输入端，单片机或计算机的输出接口分别联接一个故障报警电路和一个以备IC卡录波的IC卡接口电路。
本实用新型实现了多故障实时监测，同时对列车主风管、列车管、A相电流、B相电流、C相电流、电源电压、速度等进行实时监测，出现故障时进行无线寻呼报警，使列车长或技术人员在车上任何地方都能收到报警信息，及时排除故障。当出现故障时，显示程序自动显示故障监测界面，供技术人员查看，同时驱动故障提示LCD(红色)闪动。程序也同时用IC卡进行故障录波，供列车到站后送到技术部门分析故障，采取相应的维修措施，也可供故障备案。设置人机交互，可进行故障监视和参数设置，参数设置能对系统日期、阀值、传呼号进行设置，用户可以根据列车的实际情况设置相关参数，这样就增加了装置对不同列车的适应性。当列车到站后，如果需要分析故障，需要将IC卡取下来，通过读卡器读取IC卡中存储的故障信息，并通过软件编程进行故障分析，包括绘制故障波形、故障诊断和故障定位等。若使用单片机系统可以在无人监控的状态下运行，减少了人力的投入。
图1是本实用新型原理框图；图2是实施例电原理图。
实施例铁路列车故障录波无线寻呼报警装置，包括数据采集电路、故障处理电路和故障显示电路，所述的故障处理电路是单片机或计算机处理电路，其输入端经A/D变换电路联接到数据采集电路，单片机或计算机的输出接口还联接一个故障报警电路和一个以备IC卡录波的IC卡接口电路。所述的故障报警电路是无线发射寻呼电路。本实施例传感器将列车运行中的主风管压力、列车管压力、A相电流、B相电流、C相电流、电源电压信息采集到装置的数据输入通道，经过滤波和保护电路输入供单片机使用。速度信息经计数器采集后变换为电流信号输入到装置的输入口上，经过取样电阻将电流信号变为0-5V的电压信号，再经过阻容滤波得到平稳的电压信号，电压信号经瞬变二极管限幅保护后输入到A/D器件进行A/D变换，得到所需的数字信号。单片机系统或计算机系统程序判断是否有故障，如果有故障，则报警装置完成以下工作(1)将故障报警信息(存于EPROM中)通过串行接口电路发送给发射机，发射机将收到的信息自动变换为POSAG码，经发射天线发射出去。这样，列车长或检车人员就可以通过BP机接收到发射机发来的故障信息；(2)将故障信息通过IC卡接口电路将故障的波形数据(时问和参数值)记录在IC卡上；(3)报警指示灯闪烁，LCD的显示界面自动切换到故障监视画面，供列车长或捡车人员查看。然后进行下一次数据采集和判断。
本装置通过外部时钟芯片(具有断电保护单元)，提供故障时间(包括年、月、日、时、分、秒)，并通过LCD显示器实时显示当前时间。芯片的掉电保护单元用来存放一些重要的参数，如报警阀值、传呼号、报警次数等。装置通过键盘接口电路接收操作人员的按键动作信息。显示接口电路将微处理机发出的信息经处理后，显示在LCD显示器上。显示器主要用来显示系统控制菜单，包括参数设置菜单、故障查看菜单、实时显示菜单和当前工作时间等。
下面结合装置的电原理图介绍装置的工作原理，由于列车运行中的主风管压力、列车管压力、A相电流、B相电流、C相电流、电源电压信息采集方法相同，所以我们以列车的主风管压力采集通道(图2中的虚线框1中的电路)的数据采集和报警为例，说明装置的工作原理。用型号为JYB-KO-KAG的压力传感器将列车的主风管压力采集为4-20mA的电流信号输入到装置的输入端，电流信号经R6变为0-5V的电压信号，电压信号经过R14和C8滤波消除干扰和波动，二极管DA7、DA8将电压信号限制在0-5V范围内，保护单片机。最后将得到的平稳安全的电压信号输入到单片机80C552的AD口上，由软件控制进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号。另外为了满足有些情况下用户需要屏蔽某些通道的需要，设置了通道屏蔽电路，既原理图中的虚线框2内的电路，SWDIP-8是多路开关，多路开关分别与列车运行中的主风管压力采集通道、列车管压力采集通道、A相电流采集通道、B相电流采集通道、C相电流采集通道、电源电压信息采集通道、速度采集通道相对应，只要将多路开关中对应开关打开，就可以将相应的通道屏蔽掉。
系统软件根据输入的电压信号换算出列车主风管的压力，并判断当前压力是否正常。如果正常，则只是将当前压力数据显示在显示器LCD上。从图2中我们可以看到单片机是通过并列数据/地址总线传输显示数据给显示器，通过控制线WR、RD、选通线A15控制显示器接收显示数据。报警装置的显示器选用乐天马公司生产的TM12864A液晶显示器，此LCD为128*64点阵式LCD，他把所有的控制器、扫描电路和显示RAM集成到了液晶屏的背面。显示字符和汉字的点阵数据是通过字模软件HER02000提取的。
如果压力数据不正常，则判断主风管出现何种故障，并进行下列报警工作(1)、将主风管的压力数据、故障种类、故障时间等数据通过串行口发送给发射机即图2中的HY-2601A，发射机将这些报警信息发送给寻呼机，进行无线寻呼报警，同时三极管BG2驱动发光二极管D2发光报警。发射机是沈阳恒远电子有限公司生产的寻呼发射机，本实施例发射机型号是HY-2601A，发射机采用RS232接口，可以直接和单片机80C552的串行口通信。寻呼机是将铁路系统通用的寻呼机更换晶振得到的。
(2)、通过IC卡接口电路将存储于堆栈区的的故障前后一端时间的压力数据记录到IC卡AT45D041里。AT45D041是ATMEL公司生产的大容量存储卡，其存储介质为低电压、串行接口(SPI)的FLASH存储器。图2中的三极管BG1是用来检测是否有IC卡。列车到站后，如果需要分析故障，需要将IC卡取下来，通过读卡器读取IC卡中存储的故障信息，并通过软件编程进行故障分析，包括绘制故障波形、故障诊断和故障定位等。
系统时间是由时钟芯片DS12887提供的。DS12887通过并行数据/地址总线和单片机连接，CPU可以访问外部RAM的方法访问它。DS12887是美国Dallas公司的时钟芯片。DS12887采用24引脚双列直插式封装，将芯片的晶体振荡器、振荡电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片的上方组成一个加厚的集成芯片。电路通电时其充电电路自动充电，充足一次电可供芯片运行半年之久，正常工作时可保证数据十年之内不会丢失。它具有完备的时钟、闹钟及到2100年的日历功能可选择12小时制或24小时制计时，有上午、下午、星期、夏令时间操作，闰年自动补偿等功能，具有14个时钟控制寄存器和114bit作掉电保护用的低功耗RAM。可以满足最长达24小时的待机要求。
系统软件存储在EPROM(27128)中，EPROM是通过并行扩展总线口P2口、P0口和80C552连接的。其中P2口是作为高位地址总线。而P0口是低位地址总线和数据总线复用，故在传送时采用分时方式，先输出低8位地址，然后再传送数据。但是在对外存储器进行读写操作时地址必须保持不变，这就需要选用地址锁存器来锁存地址。目前常用的地址锁存器芯片有74LS273、74LS373、8282、74LS573等。这里我们用74LS573来锁存地址。
据装置人机交互的要求，需要设计键盘，用来操作控制菜单和输入参数。基于系统软件的需要，共需设计四个按键，包含复位键、菜单键、功能键F1和F2。根据产品外形设计要求，将按键设计位有触感的触摸按键，既保证按键的可靠性和密封性，又美观大方。
根据系统各器件的要求，共涉及了+12V、+24V、+5V的电源电压。其中，+12V的电压给发射器供电；+24V电源供传感器供电；+12V、+5V(VCC)供电路板上的各器件供电。由于市售的电源模块提供的电流稳定性不是很好，会随电网产生小的波动，故应该加上电容滤波，以保证提供较为稳定、精确的电源。
另外，由于速度传感器的特殊性，速度信号不能用上述方法采集。速度信号的采集方法我们在图2中可以看到，速度传感器SP-20将速度信号采集为连续的正弦波，用比较器CM331将正弦波转为方波，输入到单片机80C552的中断计数器口，系统软件根据方波的频率计算出列车的速度。
采集电流信号的电流传感器可用KP800A型，电压传感器可用KV100A型。二极管D1是电源指示灯。74LS245、74LS573是接口电路。
考虑到列车运行中的振动较大，微机系统不能在这种环境中可靠运行，另外，微机系统需要专人监视、维护，性价比较低，投入较大。因此本实施例选用了单片机系统。用计算机系统也可以做故障处理电路，其原理是一样的。
权利要求1.一种铁路列车故障录波无线寻呼报警装置，包括数据采集电路、故障处理电路和故障显示电路，其特征是所述的故障处理电路是单片机或计算机处理电路，数据采集电路经A/D变换电路联接到单片机或计算机处理电路的输入端，单片机或计算机的输出接口分别联接一个故障报警电路和一个IC卡接口电路。
2.根据权利要求1所述的铁路列车故障录波无线寻呼报警装置，其特征是所述的故障报警电路是无线发射寻呼电路。
专利摘要本实用新型是一种铁路列车故障录波无线寻呼报警装置,包括数据采集电路、故障处理电路和显示电路,所述的故障处理电路是单片机或计算机处理电路,数据采集电路经A/D变换电路联接到故障处理电路的输入端,其输出端还联接一个报警电路和一个IC卡接口,实现了同时对列车主风管、列车管、A相电流、B相电流、C相电流、电源电压、速度等进行实时监测,出现故障时无线寻呼报警,使有关人员在车上及时收到报警信息并排除故障。
文档编号B61L23/00GK2481599SQ0124836
公开日2002年3月13日 申请日期2001年6月21日 优先权日2001年6月21日
发明者翟国富 申请人:翟国富