专利名称：火车机车挂车车距测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量距离的仪器，更具体地说，本实用新型是依据远视测 量原理并对现有技术进行更新而设计的一种简单、实用、造价低廉的火车机车挂车 车距测量仪。
背景技术：
火车机车吊挂车厢时，常常因为火车机车的车距测量不准确而发生严重的撞车事 故，造成人员伤亡和物质毁坏的巨大损失。目前尚无良好的吊挂车车距测量仪器，仅 仅依靠火车机车司机的人为估测，因此误差大，不能准确地确定车距，而长时间的观测和疲劳驾驶等因素有极易造成撞车事故。现有的车距测量方法有激光测距方法、超声波测距法、以及雷达测距法等，其中 激光测距法采用激光三角测距原理，测量精度高，但在远距离测量时需要较高的功率 激光器，因而造价较高，不适于工作条件；超声波测距法采用介面回波测量原理，仪 器造价底，但难以克服恶劣气侯的干扰，因而无法实际应用；雷达测距法采用反射波 测量计算原理，可以在恶劣环境下工作，但技术难度大，造价高，维护使用困难，不 适合挂车车距的测量。尚有的微波法、无线定向测距法、棍枕测量法、车下辅助装置 法等一些测量方法，也因其存在仪器造价高、抗干扰能力差、测量精度低、干扰机车 等问题，均没能获得实际应用。为了解决以上问题，本申请的发明人曾申请了一件主题名称为"火车机车挂车车 距测量仪及测量方法"的发明专利(专利号为01120809.5)，该专利技术满足了测距大 于100米、报警车距小于5米、具有声光报警功能的要求，适用于各种自然天气状况的工作条件，获得了很好的测量效果。但在进一歩研究中，发明人发现，该专利技术中 的火车机车挂车车距测量仪的结构还可以进一歩改进，以使其结构进一歩简化，调节起来更加方便，而且更彰显其在线测量的实用性。实用新型内容 本实用新型的目的就是在甜述发明专利的基础上，提供一种保持了前述专利技术 的优点，且更具有实用性的火车机车挂车车距测量仪。本实用新型的技术方案是一种火车机车挂车车距测量仪，包括测量头、测量电路以及连接火车"黑匣子" 的接口；所述的测量头由机械式三维调节机构构成，所述的机械式三维调节机构包括 设置有调整螺钉的第一底板以及设置在所述第一底板上的第二底板，所述第二底板的 前端和后端分别设置有转轴和千分微调螺钉，所述的第二底板上自前至后顺序固定光 学透镜组、水平仪、调整支架以及报警显示器；所述的测量电路包括设置在所述调整 支架上的电荷耦合器件与FPGA大规模可编程集成芯片以及设置在所述报警显示器内 的混合式单片机处理系统，所述的混合式单片机处理系统通过RS-485输入输出接口与 火车"黑匣子"相连接。本实用新型解决了现有车距测量方法的诸多不足，与前述的发明专利相比，'结构 更加简单，造价更加低廉，而且集成化的设计方式使其结构更加坚固，体积更加小 巧，使用、调节更方便可靠，抗干扰能力也更强。
图1是本实用新型的结构示意图； 图2是图1所示实施例的测量模块示意图。图中标记光学镜组1测量头外壳2 转轴3 第一底板4 第二底板5 调整支架6 调整螺钉7 微调千分螺钉8 水平仪9 RS-485输入输出接口 10 电荷耦合器件与FPGA大规模可编程集成芯片11 混合式单片机处理系统12 报警显示器1具体实施方式一
以下结合附图所示的实施例对本实用新型作以示意性描述。图1是本实用新型的结构示意图。由图1可见，所述的火车机车挂车车距测量 仪，包括光学头镜组l、测量头外壳2、转轴3、第一底板4、第二底板5、调支架46、调整螺钉7、千分微调螺钉8以及水平仪9，还包括RS-485输入输出接口 10、电 荷耦合器件与FPGA大规模可编程集成芯片11、混合式单片机处理系统12以及报警显示器13;其中光学头镜组l、测量头外壳2、转轴3、第一底板4、第二底板5、调支架6、 调整螺钉7、千分微调螺钉8以及水平仪9组成机械式三维调节机构的测量头，在 该机构中，所述的第一底板4设置有调整螺钉7，所述的第二底板5设置在所述的 第一底板4上，设置有测量头外壳2的光学透镜组1、水平仪9、调整支架6以及 报警显示器13以自前至后的顺序固定在所述的第二底板5上，所述的转轴3设置 在第二底板5的甜端，所述的千分微调螺钉8设置在第二底板的后端，所述的调 整螺钉7用于调整水平仪9，所述的千分微调螺钉8用于调整所述的第二底板5绕 所述转轴3旋转的角度。
设置在所述调整支架6上的电荷耦合器件与FPGA大规模可编程集成芯片11 以及设置在所述报警显示器13内的混合式单片机处理系统12构成测量电路；设置在所述报警显示器13内的混合式单片机处理系统12通过所述的RS-485 输入输出接口 IO连接火车"黑匣子"。图2是图1所示实施例的测量模块示意图。由图2可见，该测量模块包括光学透 镜组l、连接光学透镜组l的电荷耦合器件与FPGA大规模可编程集成芯片ll、连接 电荷耦合器件与FPGA大规模可编程集成芯片11的混合式单片机处理系统12,所述 的混合式单片机处理系统12分别连接报警显示器13和RS-48输入输出接口 10。参照图1，所述的光学透镜组1安装在所述测量头外壳2内，所述的电荷耦合器 件与FPGA大规模可编程集成芯片11安装在所述的调整支架6上，所述的混合式单 片机处理系统12设置在所述第二底板-5后端的报警显示器13内，并通过RS-48输入 输出接口 IO连接火车"黑匣子"。以下是本实用新型的火车机车挂车车距测量仪测量挂车车距的实例(1) 将所述的火车机车挂车车距测量仪放置于距钢轨高//为2米处的机车车头 过桥板中央位置；(2) 在机车行进中，视阳光情况开启车灯；(3) 打丌电源丌关，使所述的测量头与火车黑匣子同时工作；5(4) 调节所述的机械式三维调节机构中的水平仪9及第二底板5的倾角e ，使 所述测量头中的光学头镜组1扫描钢轨上的被测挂车目标，由此获得的被测机车挂车车 距数值经光学头镜组1中的分光透镜等成象并由设置在所述调整支架6上的电荷耦合 器件与FPGA大规模可编程集成芯片11转换为电信号，该信号通过所述的混合式单 片机处理系统12进行识别处理，从而得出被测车距的确定距离；(5) 所述的混合式单片机处理系统12通过所述的RS485输出输入接口实时接 收火车机车中"黑匣子"所提供的机车行驶的时间、速度、距离等参数，并通过设定 的设计软件且依据公式进行数学计算，确定机车与挂车的实时行进距离S提供给火车"黑匣子"，以实现远距离传输功能；(6) 当行进中距离达到报警数值时，连接所述的混合式单片机处理系统12的报 警显示器13开始器声光报警，提示机车司机挂车，以避免撞车事故的发生。本实用新型机车的挂车车距测量仪器，由于采用了集成测量电路和混合式单片机 处理系统，具有体积小、抗干扰能力强、电路处理能力高等特点，所采用的大规模可 编程集成芯片FPGA与混合式数字模拟集成单片机的结合简化了结构，实现了自动增 益、数字滤波、软件判断、计数、计算等功能，同时还可以输出显示、报警，以现有 的测量仪器相比，大大地提高了仪器的工作性能。本实用新型的机车挂车车距测量仪器，通过所述的混合式单片机处理系统12 计算并向火车提供挂车车距，以实现远距离传输功能；同时通过报警显示器13进行声 光报警；其测量分辨率《0.5m，测量精度〈lm。在实际应用中，无论火车机车工作在雨雪天气还是风沙天气，更无分白天黑 夜，其测试精度均不受影响。 以上对本实用新型的描述属于示意性说明，附图所示的也只是例举的一种实施 例，而在本实用新型的具体实施中，其中的测量头、测量电路以及连接火车"黑匣 子"接口的设置方式或布局方式均可能发生某些改变；本领域的技术人员也应该能 够理解，在本实用新型的启示下，其他人员也可能作出与本实用新型相似的设计。需 要特别指出的是，只要不脱离本实用新型的设计宗旨，所有显而易见的改变以及具有 等价代换的相似设计，均包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种火车机车挂车车距测量仪，包括测量头、测量电路以及连接火车“黑匣子”的接口；所述的测量头由机械式三维调节机构构成，所述的机械式三维调节机构包括设置有调整螺钉的第一底板以及设置在所述第一底板上的第二底板，所述第二底板的前端和后端分别设置有转轴和千分微调螺钉，所述的第二底板上自前至后顺序固定光学透镜组、水平仪、调整支架以及报警显示器；所述的测量电路包括设置在所述调整支架上的电荷耦合器件与FPGA大规模可编程集成芯片以及设置在所述报警显示器内的混合式单片机处理系统，所述的混合式单片机处理系统通过RS-485输入输出接口与火车“黑匣子”相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种火车机车挂车车距测量仪，其构成包括测量头、测量电路以及连接火车“黑匣子”的接口；所述的测量头包括第一底板以及设置在所述第一底板上的第二底板，所述第二底板前端和后端分别设置有转轴和千分微调螺钉，所述第二底板上自前至后顺序固定光学透镜组、水平仪、调整支架以及报警显示器；所述的测量电路包括设置在所述调整支架上的电荷耦合器件与FPGA大规模可编程集成芯片以及设置在所述报警显示器内的混合式单片机处理系统，所述的混合式单片机处理系统通过RS-485输入输出接口与火车“黑匣子”相连接。本实用新型的优点是结构简单，造价低廉，结构坚固，体积小巧，抗干扰能力强，使用、调节方便可靠。
文档编号G01C3/06GK201344796SQ20092009525
公开日2009年11月11日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者樊玉铭 申请人:樊玉铭;天津麦世科尔科技咨询有限公司