动车组制动试验台终端检测系统及方法
【专利摘要】动车组制动试验台终端检测系统，包括电源电路，还包括信号检测电路、主控中心、连接机构和显示模块；信号检测电路经连接机构连接至被测制动试验台，并将检测信号反馈到主控中心；主控中心与现实模块连接，输出检测结果。信号检测电路可工作在激励和数据采集两种工作模式，可完成对被测制动试验台仿真信号和信号线路通断的自动检测，操作简单，检测效率高。
【专利说明】
动车组制动试验台终端检测系统及方法
技术领域
[0001]本发明属于检测技术领域，涉及一种用于动车组制动试验台的终端检测系统及方法。
【背景技术】
[0002]在动车组进行检修时，制动系统也需要进行检修，需要一套严格的检修工艺和试验方法对动车组的制动系统进行性能评价，动车组综合制动试验台就是用于动车组制动试验的检测装置。
[0003]为保证动车组综合制动试验台的正常工作，需要对其线路通断、仿真信号是否正常进行检测。目前没有专用设备对动车组综合制动试验台的线路、信号进行检测。目前现场调试、维护过程的十分复杂，需要由经验丰富设计人员，进行多次接线测量运算，完成检测。现场一般通过短接方法测量线路连接状况，使用示波器对信号波形进行检测，再经过运算分析判断当前信号状况。检测过程需要使用短接线根据不同测试目的对航空插头内不同连接点短接或者测量，操作过程复杂，且容易误操作，造成设备断路。整个检测需要多次繁琐测量才能对线路信号状况分析判断，十分麻烦。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种专用于动车组制动试验台的性能监测系统，并提供了一种采用该性能监测系统进行动车组制动试验台进行性能检测的方法。
[0005]本发明的技术方案是:动车组制动试验台终端检测系统，包括电源电路，还包括信号检测电路、主控中心、连接机构和显示模块;信号检测电路经连接机构连接至被测制动试验台，并将检测信号反馈到主控中心;主控中心与现实模块连接，输出检测结果；
[0006]信号检测电路包括信号激励电路和数据采集电路，信号检测电路接收主控中心的控制信号，控制信号激励电路或数据采集电路工作;可以为制动试验台终端检测系统设计控制按钮，控制系统接收控制按钮的指令，从而控制信号检测电路在信号激励状态和数据采集状态两种工作模式间切换。
[0007]信号激励电路的作用是检测动车组制动试验台多条信号线路的通断情况，包括多个信号激励支路，一个信号激励支路连接至被测试验台的一个信号线线路。
[0008]数据采集电路的作用是检测动车组制动试验台仿真信号是否正常，数据采集电路包括正负信号整流电路和频率特征转换电路;可以将采集的信号分解为正信号分量、负信号分量和频率分量。
[0009]优选的是:正负信号整流电路包括多个正负信号整流支路，每个支路的两个输入端接入一个差分模拟信号，两个输出端分别输出正信号分量和负信号分量;频率特征转换电路包括多路信号比较器，每个信号比较器的两个输入端均接入一个差分模拟信号，其一个输出端输出频率分量。
[0010]优选的是:正负信号整流支路包括并联连接的支路一和支路二，其中支路一由二极管Dl，电阻Rl，电阻R2和二极管D2依次串联，其中，二极管Dl的阴极接电阻Rl的第一端，电阻R2的第二端接二极管D2的阳极，电阻Rl的第二端和电阻R2的第一端之间为正信号输出端，设定电阻R2的第二端电压为O;支路二由二极管D3，电阻R3，电阻R4和二极管D4依次串联，其中，二极管D3的阴极接电阻R3的第一端，电阻R4的第二端接二极管D4的阳极，电阻R3的第二端和电阻R4的第一端之间为负信号输出端，设定电阻R4的第二端电压为O;且二极管Dl的阳极端与二极管D4的阴极端并联，二极管D2的阴极端与二极管D3的阳极端并联。
[0011]采用动车组制动试验台终端检测系统进行动车组制动试验台检测的方法，首先将检测系统经连接机构与被测制动试验台相连，通过控制按钮选择检测系统的工作模式，具体如下:
[0012]S1:主控中心发出控制信号，控制信号检测电路工作在信号激励工作模式或数据采集工作模式;若工作在信号激励工作模式，执行步骤S2，若工作在数据采集工作模式，执行步骤S3-S5;
[0013]S2:对被测试验台的各线路通道逐个激励，查看信号的返回状态，分析被测试验台信号线线路的连通状态；
[0014]S3:信号检测电路采集被测制动试验台的信号，将信号整理为正信号分量、负信号分量和频率分量三种波形特征分量；
[0015]S4:主控中心对三种波形特征分量采用，其中，对频率分量采用数字量中断的方式采集，对正信号分量和负信号分量采用模数转换的方式采集；
[0016]S5:主控中心分析正信号分量和负信号分量，若为方波信号，则判断被测制动试验台发出的仿真信号为拖车信号，拖为正弦信号，则判断被测制动试验台发出的仿真信号为动车信号；同时，主控中心根据频率分量计算动车组车轴转速;将检测结果反馈到显示模块。
[0017]本发明的有益效果是:该系统通过连接机构与被测动车组制动试验台连接，一次连接可实现所有测量，避免由于人工测量接线操作失误造成短路;该系统可以自动实现对信号采集分析，无需人工进行二次计算;在提高检测效率的同时，降低了使用人员专业水平要求，提高了工作效率。
[0018]该系统仅使用单片机，在无负电源和专用AD芯片的情况下，实现了负电压的采集，系统稳定性高，成本低。同时，频率信号无需经过单片机计算，比较器通过模拟电路闭环反馈，直接输出频率特征波形，降低了单片机的运算压力。
【附图说明】
[0019]图1为本发明结构示意图。
[0020]图2为主控中心结构示意图。
[0021 ]图3为正负信号整流电路结构示意图。
[0022]图4为频率特征转换电路结构示意图。
[0023]图5信号激励电路结构示意图。
[0024]图6为主控中心程序流程图。
[0025]图7为正弦信号分析示意图。
[0026]图8为正脉冲信号分析示意图。
[0027]图9为负脉冲信号分析示意图。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行进一步的描述。
[0029]如图1所示，动车组制动试验台终端检测系统，包括电源电路，为整个检测系统供电，电源电路具体包括稳压电路和保护电路。还包括信号检测电路、主控中心、连接机构和显示模块;信号检测电路经连接机构连接至被测制动试验台，并将检测信号反馈到主控中心;主控中心与现实模块连接，输出检测结果；
[0030]信号检测电路包括信号激励电路和数据采集电路，信号检测电路接收主控中心的控制信号，控制信号激励电路或数据采集电路工作;可以为制动试验台终端检测系统设计控制按钮，控制系统接收控制按钮的指令，从而控制信号检测电路在信号激励状态和数据采集状态两种工作模式间切换。
[0031]信号激励电路的作用是检测动车组制动试验台多条信号线路的通断情况，包括多个信号激励支路，一个信号激励支路连接至被测试验台的一个信号线线路。
[0032]数据采集电路的作用是检测动车组制动试验台仿真信号是否正常，数据采集电路包括正负信号整流电路和频率特征转换电路;可以将采集的信号分解为正信号分量、负信号分量和频率分量。
[0033]正负信号整流电路包括多个正负信号整流支路，图3所示的为一个支路通道，每个支路的两个输入端接入一个差分模拟信号，两个输出端分别输出正信号分量和负信号分量；以图3中的一个支路为例:其两个输入端为IN1_C和IN2_C，包括并联连接的支路一和支路二，其中支路一由二极管D32，电阻R24，电阻R25和二极管D33依次串联，其中，二极管D32的阴极接电阻R24的第一端，电阻R25的第二端接二极管D33的阳极，电阻R24的第二端和电阻R25的第一端之间为正信号SI输出端，设定电阻R25的第二端电压为O;支路二由二极管D35，电阻R27，电阻R26和二极管D34依次串联，其中，二极管D35的阴极接电阻R27的第一端，电阻R26的第二端接二极管D34的阳极，电阻R27的第二端和电阻R26的第一端之间为负信号S2输出端，设定电阻R26的第二端电压为O;且二极管D32的阳极端与二极管D34的阴极端并联，二极管D33的阴极端与二极管D35的阳极端并联。
[0034]频率特征转换电路包括多路信号比较器，图4所示的为其中一路，每个信号比较器的两个输入端均接入一个差分模拟信号，其一个输出端输出频率分量。以图4中的一路信号比较器为例，其两个输入端为端口 2和端口 6，输入的差分模拟信号经信号比较器进行频率特征转换后，由输出端口 I输出频率分量。
[0035]如图5所示，信号激励电路采用继电器，继电器两个端口之间接发光二极管，信号激励电路在接收被测制动试验台反馈的信号线路状态信号的同时，还接收主控中心的控制信号，控制信号检测电路的工作模式。例如，图5中继电器Kl的两个输入端口 IN1_0和IN1_C，其中，IN1_0接收主控中心的控制信号，IN1_C接收被测制动试验台的信号线路的状态信号。
[0036]本实施例中，主控中心采用MC9S12DG128单片机，图8为整个测试的流程图。测试时，先判断主控中心给出的测试模式，并对逐路信号测试分析。
[0037]被测制动试验台仿真信号测试原理及方法如下:
[0038]如图2所示，主控中心对信号检测电路发出控制信号，到图5继电器，使信号检测电路工作在数据采集的工作模式。
[0039]单片机的上升沿捕获接口PT01-PT07与图4中所示的频率特征转换电路对被测试验台整流滤波的频率脉冲信号接口相连，获取频率分量。单片机的模拟量采集接口 SANOO-AN07，模拟量采集接口配有运算放大电路，图3中所示的正负信号整流电路的每组正信号分量和负信号分量均接到运算放大电路，经信号放大后，输入到单片机模拟量采集接口。
[0040]此处需要说明的是，组检测的被制动试验台仿真信号主要动车仿真信号、拖车仿真信号和车轴转速信号。动车编组，是由拖车和动车构成，动车和拖车速度传感器输出信号波形不同，一个为方波，一个为正弦波形，因此，制动试验台对动车和拖车的仿真信号分别是通过方波信号和正弦波信号的形式来表示的。车轮转动圈数和传感器输出脉冲个数成正比，车轴转速和传感器脉冲频率成正比，系统通过采集到信号的波形可以判断，为动车传感器信号模拟，或者为拖车传感器信号模拟，通过脉冲频率可以通过比例运算计算出车轮速度。
[0041]图6给出的为动车仿真信号，即原始信号为正弦信号时，测试平台对信号整流结果。图3中，在正弦信号的正半周期，支路一导通，对正弦信号的正半周期信号整流，负半周期，支路二导通，对正弦信号的负半周期信号整流，并将负半周期信号反转。经拆分后的信号传递到主控中心的运算放大电路，经过信号加强传递到主控中心。图4所示的电路同样采集到正弦信号，对频率特征转换。并传递到主控中心。同理，图7和图8给出的为正方波信号和负方波信号的处理结果。主控中心根据正信号分量和负信号分量的波形分析，确定被测制动试验台发出的仿真信号为动车或拖车，并判断信号品质。根据频率分量计算被测制动试验台的信号信息，如车轴转速等。
[0042]被测试验台的各信号线线路通断的检测原理及方法如下:
[0043]主控中心对信号检测电路发出控制信号，使信号检测电路工作在信号激励的工作模式，如图4所示，信号激励支路作为激励源，为被测制动试验台信号线线路提供激励信号，可根据选择切换继电器的开与断，对多条信号线线路逐个进行激励，信号线线路信号反馈多主控中心，查看信号的返回状态，分析被测制动试验台信号线线路的连通状态。
[0044]在执行以上被测制动试验台检测的过程中，主控中心均将检测结果反馈到显示终端，通过显示终端观测检测结果。
【主权项】
1.动车组制动试验台终端检测系统，包括电源电路，其特征在于:还包括信号检测电路、主控中心、连接机构和显示模块;所述信号检测电路经连接机构连接至被测制动试验台，并将检测信号反馈到主控中心;所述主控中心与现实模块连接，输出检测结果； 所述信号检测电路包括信号激励电路和数据采集电路，信号检测电路接收主控中心的控制信号，控制信号激励电路或数据采集电路工作； 所述信号激励电路包括多个信号激励支路，一个信号激励支路连接至被测试验台的一个信号线线路； 所述数据采集电路包括正负信号整流电路和频率特征转换电路。2.如权利要求1所述的动车组制动试验台终端检测系统，其特征在于:所述正负信号整流电路包括多个正负信号整流支路，每个支路的两个输入端接入一个差分模拟信号，两个输出端分别输出正信号分量和负信号分量;所述频率特征转换电路包括多路信号比较器，每个信号比较器的两个输入端均接入一个差分模拟信号，其一个输出端输出频率分量。3.如权利要求1或2所述的动车组制动试验台终端检测系统，其特征在于:所述正负信号整流支路包括并联连接的支路一和支路二，其中支路一由二极管Dl，电阻Rl，电阻R2和二极管D2依次串联，其中，二极管Dl的阴极接电阻Rl的第一端，电阻R2的第二端接二极管D2的阳极，电阻Rl的第二端和电阻R2的第一端之间为正信号输出端，设定电阻R2的第二端电压为O ；支路二由二极管D3，电阻R3，电阻R4和二极管D4依次串联，其中，二极管D3的阴极接电阻R3的第一端，电阻R4的第二端接二极管D4的阳极，电阻R3的第二端和电阻R4的第一端之间为负信号输出端，设定电阻R4的第二端电压为O;且二极管Dl的阳极端与二极管D4的阴极端并联，二极管D2的阴极端与二极管D3的阳极端并联。4.采用权利要求1所述的动车组制动试验台终端检测系统进行动车组制动试验台检测的方法，首先将检测系统经连接机构与被测制动试验台相连，其特征在于: S1:主控中心发出控制信号，控制信号检测电路工作在信号激励工作模式或数据采集工作模式;若工作在信号激励工作模式，执行步骤S2，若工作在数据采集工作模式，执行步骤S3-S5; S2:信号激励电路对被测试验台的各线路通道逐个激励，查看信号的返回状态，分析被测试验台信号线线路的连通状态； S3:数据采集电路采集被测制动试验台的信号，将信号整理为正信号分量、负信号分量和频率分量三种波形特征分量； S4:主控中心对三种波形特征分量采用，其中，对频率分量采用数字量中断的方式采集，对正信号分量和负信号分量采用模数转换的方式采集； S5:主控中心分析正信号分量和负信号分量，若为方波信号，则判断被测制动试验台发出的仿真信号为拖车信号正常，若为正弦信号，则判断被测制动试验台发出的仿真信号为动车信号正常；同时，主控中心根据频率分量计算动车组车轮转速，判断被测制动试验台的转速仿真信号是否正常。
【文档编号】G01M17/08GK105865815SQ201610184331
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】宋阳, 邵立鹏, 张兴田, 庄国军, 张斌, 李泰祥
【申请人】中车青岛四方车辆研究所有限公司