一种机车无线重联试验装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及内燃机车技术领域，尤其是一种机车无线重联试验装置，包括重联终端控制盒和远程控制器，两者通过两个无线模块连接，重联终端控制盒使用标准27芯重联插头与机车连接，重联终端控制盒直接附于其标准27芯重联插头尾部，所述重联终端控制盒包含27路通道选择开关、24路数字量隔离采样驱动通道、1路电阻制动模拟量采样驱动通道、1路控制电压模拟量采样通道、单片机一、I/O扩展模块1和I/O扩展模块2，单片机一上连接I/O扩展模块1和I/O扩展模块2。本装置具有通用性，适合多种车型，试验时所需的工作人员少，准备时间短，场地限制少，试验协调便捷。
【专利说明】
一种机车无线重联试验装置
技术领域
[0001]本发明涉及内燃机车技术领域，尤其是一种机车无线重联试验装置。
【背景技术】
[0002]现有机车的重联试验需要另一台机车重联起来试验，或者建立地面模拟重联试验台进行试验，因各种车型的重联接口定义有一定的区别，重联试验的另一台机车必须是相同型号的机车或具有相同接口定义的其他类型机车，地面模拟试验台也必须具有适应多种接口定义的能力，配合试验的机车或地面试验台与被试验机车都需要操作人员，需要多人配合才能完成试验，场地限制多、准备时间长、试验协调不易。
【发明内容】
[0003]为了克服现有的重联试验装置需要多人配合才能完成试验，场地限制多、准备时间长、试验协调不易的不足，本发明提供了一种车无线重联试验装置。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种机车无线重联试验装置，包括重联终端控制盒和远程控制器，两者通过两个无线模块连接，所述重联终端控制盒使用标准27芯重联插头与机车连接，重联终端控制盒直接附于其标准27芯重联插头尾部，所述重联终端控制盒包含27路通道选择开关、24路数字量隔离采样驱动通道、I路电阻制动模拟量采样驱动通道、I路控制电压模拟量采样通道、单片机一、I/O扩展模块I和I/O扩展模块2，单片机一上连接I/O扩展模块I和I/O扩展模块2，27路通道选择开关一端和标准27芯重联插头相连，另一端分别控制24路数字量隔离采样驱动通道、I路电阻制动模拟量采样驱动通道和I路控制电压模拟量采样通道，I/O扩展模块I用于I/O驱动24路数字量隔离采样驱动通道，I/O扩展模块2用于I/O采样24路数字量隔离采样驱动通道。
[0005]根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述远程控制器包括I个9位拨档开关、I个带开关的滑动电阻器、I个单刀双掷开关、I个紧急制动按钮、2个通用功能的自锁开关、3个通用功能的按键开关、10个非通用功能的自锁开关、单片机二、TFT液晶模块和锂电池，所述9位拨档开关与8个Ik电阻构成I路9级等分电压输出的信号模块，然后连接单片机的牵引及惰转档位信号端口，单刀双掷开关连接单片机的前进信号端口和后退信号端口，带开关的滑动电阻器连接单片机的电阻制动电压信号端口和电阻制动设置信号端口，2个通用功能的自锁开关分别连接单片机的牵引工况信号端口和空压机同步，3个通用功能的按键开关分别连接单片机的警铃信号端口、空转信号端口和手动撒砂信号端口。
[0006]根据本发明的另一个实施例，进一步包括单片机二上连接紧急制动按钮。
[0007]根据本发明的另一个实施例，进一步包括单片机二上连接TFT液晶模块。
[0008]本发明的有益效果是，本装置适合多种车型，试验时所需的工作人员少，准备时间短，场地限制少，试验协调便捷。
【附图说明】
[0009]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0010]图1是本发明的结构示意图；
图2是重联终端控制盒电路结构图；
图3是数字量采样驱动电路原理图；
图4是电阻制动信号采样驱动电路原理图；
图5是控制电压采样电路原理图；
图6是远程控制器电路原理图。
【具体实施方式】
[0011]如图1、2、6是本发明的结构示意图，一种机车无线重联试验装置，包括重联终端控制盒和远程控制器，两者通过两个无线模块连接，所述重联终端控制盒使用标准27芯重联插头与机车连接，重联终端控制盒直接附于其标准27芯重联插头尾部，所述重联终端控制盒包含27路通道选择开关、24路数字量隔离采样驱动通道、I路电阻制动模拟量采样驱动通道、I路控制电压模拟量采样通道、单片机一、I/O扩展模块I和I/O扩展模块2，单片机一上连接I/O扩展模块I和I/O扩展模块2，27路通道选择开关一端和标准27芯重联插头相连，另一端分别控制24路数字量隔离采样驱动通道、I路电阻制动模拟量采样驱动通道和I路控制电压模拟量采样通道，I/O扩展模块I用于I/O驱动24路数字量隔离采样驱动通道，I/O扩展模块2用于I/O采样24路数字量隔离采样驱动通道，远程控制器包括I个9位拨档开关、I个带开关的滑动电阻器、I个单刀双掷开关、I个紧急制动按钮、2个通用功能的自锁开关、3个通用功能的按键开关、10个非通用功能的自锁开关、单片机二、TFT液晶模块和锂电池，所述9位拨档开关与8个Ik电阻构成I路9级等分电压输出的信号模块，然后连接单片机的牵引及惰转档位信号端口，单刀双掷开关连接单片机的前进信号端口和后退信号端口，带开关的滑动电阻器连接单片机的电阻制动电压信号端口和电阻制动设置信号端口，2个通用功能的自锁开关分别连接单片机的牵引工况信号端口和空压机同步，3个通用功能的按键开关分别连接单片机的警铃信号端口、空转信号端口和手动撒砂信号端口，单片机二上连接紧急制动按钮，单片机二上连接TFT液晶模块。
[0012]本装置适用于符合AAR标准的具有27芯重联插座的机车的重联试验。
[0013]AAR标准推荐使用的27芯定义:[I]功率减载、[2]报警信号、[3]D阀、[4]控制负、
[5]紧急制动撒砂、[6]牵引工况信号、[7]C阀、[8]前进信号、[9]后退信号、[10]空转信号、
[11]备用、[12]B阀、[13]控制正、[14]停放制动状态、[15]A阀、[16]柴油机运转、[17]电阻制动设置信号、[18]单元选择电路、[19]第二负端、[20]电阻制动提示信号、[21]电阻制动信号、[22]空压机同步信号、[23]手动撒砂信号、[24]电阻制动位置信号、[25]头灯信号、
[26]备用、[27]备用，实际已有机车基本都是遵循这个定义来设计(非必要信号针脚的定义有所区别)，本装置能够适应针脚的不同定义，因此本装置还具有通用性。
[0014]本装置包括重联终端控制盒及远程控制器两部分，通过无线模块传输指令及数据。
[0015]重联终端控制盒使用标准27芯重联插头与机车连接，控制盒直接附于插座尾部。
[0016]重联终端控制盒系统包含27路通道选择开关、24路数字量隔离采样驱动通道、I路控制电压模拟量采样通道、I路电阻制动模拟量采样驱动通道、Atmegal6L单片机、I/O扩展模块1、I/O扩展模块2及nRF24L01无线模块，整个控制器由标准27芯重联插头中的控制正及控制负通过隔离电源模块降压供电。
[0017]27路通道选择开关对应AAR标准的每项功能定义，一端连接采样驱动通道，另一端连接标准27芯重联插头，用于切换针脚连接，匹配不同针脚定义的车型，默认使用AAR推荐定义，当机车针脚定义与推荐不同，通过拨动通道选择开关切换到与当前通道功能定义相对应的机车针脚。
[0018]如图3所示，24路数字量隔离采样驱动通道用于各开关量针脚信号的采样及控制，通道使用光耦隔离采样及MOS放大驱动输出，单片机的采样及驱动电压等级是5V，而机车针芯的电压较高，光親隔离米样可以适用宽电压范围的开关量信号的输入，MOS驱动电路也可以适用宽电压范围的放大驱动输出。
[0019]如图4所示，I路电阻制动模拟量采样驱动通道用于电阻制动信号电压值的采样及模拟电压值的输出，通道具有电压跟随器及分压电阻构成的衰减电路，同时还具有DA模块及运放构成的放大电路，电阻制动信号需要衰减25倍后输入单片机的模拟通道，单片机通过改变PWM的占空比驱动DA模块调节输出电压大小，DA模块输出的电压范围在O?4.5V之间，需要放大25倍后输出到重联插头针脚，模拟电阻制动信号输出。
[0020]如图5所示，I路控制电压模拟量采样通道用于控制电压值的采样，通道具有电压跟随器及分压电阻构成的衰减电路，机车的控制电压大致有74V及IlOV两种，电压范围在60V?120V之间，单片机的模拟量通道输入电压范围在O?5V，控制电压需衰减25倍后输入单片机的模拟量通道。
[0021]单片机使用Atmel公司的Atmegal6L，该芯片是高性能、低功耗的8位AVR微处理器，使用先进的RI SC结构，工作于16 MHz频率，具有四通道的PffM输出、8路1位ADC输入、I路SPI串行接口、具有独立片内振荡器的可编程看门狗及44个I/O 口，芯片工作电压2.7V?
5.5V，工作温度范围-40° C?85° C;
I/o扩展模块I及I/O扩展模块2用于增加Atmegal6L单片机的输入输出口，其中I/O扩展模块I用于扩展输出(用于数字量信号的驱动)，1/0扩展模块2用于扩展输入(用于数字量信号的采样)，与单片机通过串口通讯；
重联终端控制盒与远程控制器通过一组nRF24L01无线模块双向交换数据，发射功率I OOmw，有效通讯距离I OOOm，使用SPI串行接口与单片机通讯。
[0022]单片机使用两个1扩展模块采样及驱动重联线中的24个数字量信号，通过I路PWM信号调节重联线中电阻制动信号的电压，通过2路AD采样重联线中的电阻制动信号电压及控制电源电压，使用SPI接口与无线模块通讯；
远程控制器模拟重联机车功能，包含I个9位拨档开关(牵引及惰转档位信号)、1个带开关的滑动电阻器(电阻制动设置信号及电阻制动电压信号)、1个单刀双掷开关(前进信号及后退信号)、1个紧急制动按钮、2个通用功能的自锁开关(牵引工况信号、空压机同步信号)、3个通用功能的按键开关(警铃信号、空转信号、手动撒砂信号)、10个非通用功能的自锁开关(111、孔11、1114、1118、孔19、孔20、1125、1126、1127)、厶饱68&161^单片机、了卩1'液晶模块、nRF24L01无线模块及锂电池；
各路开关用于模拟机车控制指令，Atmegal6L单片机采样开关信号(根据安全导向要求，单片机1输入配置成上拉，即低电平有效)，根据相关逻辑，通过nRF24L01无线模块传送控制指令，通过TFT液晶模块显示相关参数及开关信号状态，锂电池用于给整个远程控制器供电；
9位拨档开关与8个Ik电阻构成I路9级等分电压输出的信号模块，单片机采样这个电压信号判断牵引的8个档位及惰转档位。
[0023]带开关的滑动电阻器输出一个变阻器起始开关量信号及可调电压信号，单片机采样这个开关量信号作为电阻制动设置信号，同时采用这个可调电压信号作为电阻制动档位信号。
[0024]单刀双掷开关提供司控器手柄方向信号，包括前进信号及后退信号2个开关量信号，单片机判断为前进和后退2个方向状态，如果开关处于中间位置，则单片机判断司控器手柄在中立位。
[0025]紧急制动按钮不仅用于试验紧急制动撒沙功能，并且能在机车发生突发状态时，远程触发紧急制动，保证试验现场的安全。
[0026]远程控制器做为主机，发送控制指令及心跳信号。重联终端控制盒接收到远程控制器发出的控制指令后，执行相应的操作，接收到远程控制器的心跳信号后，则反馈采样到的数据，如果在Is内收不到心跳信号，则判断为通讯失败，立即停止所有端口的输出，保证试验的安全。
[0027]以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种机车无线重联试验装置，包括重联终端控制盒和远程控制器，两者通过两个无线模块连接，所述重联终端控制盒使用标准27芯重联插头与机车连接，重联终端控制盒直接附于其标准27芯重联插头尾部，其特征是，所述重联终端控制盒包含27路通道选择开关、24路数字量隔离采样驱动通道、I路电阻制动模拟量采样驱动通道、I路控制电压模拟量采样通道、单片机一、I/O扩展模块I和I/O扩展模块2，单片机一上连接I/O扩展模块I和I/O扩展模块2，27路通道选择开关一端和标准27芯重联插头相连，另一端分别控制24路数字量隔离采样驱动通道、I路电阻制动模拟量采样驱动通道和I路控制电压模拟量采样通道，I/O扩展模块I用于I/O驱动24路数字量隔离采样驱动通道，I/O扩展模块2用于I/O采样24路数字量隔离采样驱动通道。2.根据权利要求1所述的一种机车无线重联试验装置，其特征是，所述远程控制器包括I个9位拨档开关、I个带开关的滑动电阻器、I个单刀双掷开关、I个紧急制动按钮、2个通用功能的自锁开关、3个通用功能的按键开关、10个非通用功能的自锁开关、单片机二、TFT液晶模块和锂电池，所述9位拨档开关与8个Ik电阻构成I路9级等分电压输出的信号模块，然后连接单片机的牵引及惰转档位信号端口，单刀双掷开关连接单片机的前进信号端口和后退信号端口，带开关的滑动电阻器连接单片机的电阻制动电压信号端口和电阻制动设置信号端口，2个通用功能的自锁开关分别连接单片机的牵引工况信号端口和空压机同步，3个通用功能的按键开关分别连接单片机的警铃信号端口、空转信号端口和手动撒砂信号端□ O3.根据权利要求2所述的一种机车无线重联试验装置，其特征是，所述单片机二上连接紧急制动按钮。4.根据权利要求2所述的一种机车无线重联试验装置，其特征是，所述单片机二上连接TFT液晶模块。
【文档编号】G01M17/08GK106017952SQ201610631499
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月4日
【发明人】陈诚, 蒋律, 冷洁枫, 曹海华, 宫文家, 金旦丽
【申请人】中车戚墅堰机车有限公司