一种速度脉冲信号校正装置的制作方法

本实用新型涉及铁路运输技术领域，特别涉及一种速度脉冲信号校正装置。

背景技术：

机车是牵引或推送铁路车辆运行，而自身不装载营业载荷的自推进车辆，俗称火车头。机车具有六个轮对，当需要获得机车的运行速度时，可以在任意轮对上安装上光电转速传感器，轮对每转动一圈，光电转速传感器生产200个占空比为50％的速度脉冲信号，获取速度脉冲频率，依据速度脉冲频率计算出机车的实际运行速度，进而准确控制机车的准恒速和超速保护动作值，提高机车牵引力的利用率。

机车电子控制柜是机车控制电路的重要组成部分，其主要功能是实现机车的牵引制动控制以及空转滑行保护控制等。机车电子控制柜的速度信号来自1、3、4、6轮对所安装的光电转速传感器，光电转速传感器每转动一圈生产200个占空比为50％的速度脉冲信号。轮对轮径在1250mm标准情况下，轮对转动光电转速传感器产生的脉冲频率与速度的对应比例为1414HZ：100km/h，但是机车在实际运用中，轮对经过修理或是长期磨损，轮径值都会小于标准轮径值1250mm，在相同机车速度情况下，轮对转动圈数以及光电转速传感器产生的脉冲频率增加，因此机车电子控制柜根据光电转速传感器产生的脉冲频率计算出的机车速度值要大于机车实际速度，导致机车电子控制柜控制准恒速和超速保护动作值不准确，进而影响对机车牵引力的调节。

因此，如何准确控制机车的准恒速和超速保护动作值，以提高机车牵引力的利用率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种速度脉冲信号校正装置，以准确控制机车的准恒速和超速保护动作值，提高机车牵引力的利用率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种速度脉冲信号校正装置，包括：

N个电压比较器，每个所述电压比较器的同相输入端分别与一个光电转速传感器相连，其中，N为正整数；

控制器，所述控制器的第一输入端与N个所述电压比较器的输出端相连，所述控制器的第二输入端用于接收实际轮径值，所述控制器的第一输出端用于输出所述控制器根据公式F2＝F1*D2/D1得到的校正后的速度脉冲信号，其中，F2为校正后的速度脉冲信号，F1为所述光电转速传感器采集的速度脉冲信号，D1为标准轮径值，D2为实际轮径值；

放大电路的输入端与所述控制器的第一输入端相连，所述放大电路的输入端用于接收所述校正后的速度脉冲信号，所述放大电路的输出端与电子控制柜的输入端相连。

优选的，在上述速度脉冲信号校正装置中，所述控制器的第一输出端还用于输出光电转速传感器故障信号和故障次数记录信号，所述光电转速传感器故障信号为光电传感器的速度脉冲信号满足预设条件的表征信号。

优选的，在上述速度脉冲信号校正装置中，所述预设条件：V-V0≥7.5km/h，且V-V0≥7.5km/h的持续时间至少为10s，

其中V是光电转速传感器采集的对应轮对的速度，V0为去除N个光电转速传感器采集的对应轮对的速度中的最大速度和最小速度后计算出的剩余光电转速传感器采集的对应轮对的速度的平均值。

优选的，在上述速度脉冲信号校正装置中，还包括第一整形电路，所述第一整形电路的输入端与所述电压比较器的输出端相连，所述第一整形电路的输出端与所述控制器的第一输入端相连。

优选的，在上述速度脉冲信号校正装置中，还包括第一缓存器，所述第一缓存器的输入端与所述控制器的第一输出端相连，所述第一缓存器的第一输出端与显示器相连，所述第一缓存器的第二输出端与所述放大电路的输入端相连。

优选的，在上述速度脉冲信号校正装置中，还包括：

第二缓存器，所述第二缓存器的输入端与所述控制器的第二输出端相连，所述第二缓存器的输出端与所述显示器的输入端连接；

第二整形电路，所述第二整形电路的输入端与所述控制器的第一输出端相连，所述第二整形电路的输出端与所述放大电路的输入端相连。

优选的，在上述速度脉冲信号校正装置中，还包括与所述控制器相连的看门狗电路。

优选的，在上述速度脉冲信号校正装置中，还包括用于为所述控制器供电的供电电路，所述供电电路包括电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；

所述第一电阻的一端与电源连接，所述第一电阻的另一端与所述控制器的第一供电端连接，所述第一开关的一端与所述第一电阻和所述控制器的第一供电端的第一公共端连接，所述第一开关的另一端接地；

所述第二电阻的一端与所述电源连接，所述第二电阻的另一端与所述控制器的第二供电端连接，所述第二开关的一端与所述第二电阻和所述控制器的第一供电端的第二公共端连接，所述第二开关的另一端接地；

所述第三电阻的一端与所述电源连接，所述第三电阻的另一端与所述控制器的第三供电端连接，所述第三开关的一端与所述第三电阻和所述控制器的第三供电端的第三公共端连接，所述第三开关的另一端接地；

所述第四电阻的一端与所述电源连接，所述第四电阻的另一端与所述控制器的第四供电端连接，所述第四开关的一端与所述第四电阻和所述控制器的第四供电端的第四公共端连接，所述第四开关的另一端接地。

优选的，在上述速度脉冲信号校正装置中，所述控制器为数字信号处理器。

从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的速度脉冲信号校正装置，包括N个电压比较器、控制器和放大电路。每个电压比较器的同相输入端与一个光电转速传感器相连。电压比较器的作用是采集，电压比较器接收对应光电转速传感器传递的速度脉冲信号。控制器的第一输入端与N个电压比较器的输出端相连接收第二速度脉冲信号，控制器的第二输入端接收实际轮径值，控制器的第一输出端输出校正后的速度脉冲信号。放大电路接收控制器的校正后的速度脉冲信号转化为电子控制柜能够处理的速度脉冲信号。本方案在光电转速传感器与电子控制柜之间增设了速度脉冲信号校正装置，根据机车的实际轮径值获得校正后的速度脉冲信号，电子控制柜根据校正后的速度脉冲信号实现对准恒速与超速保护动作值的准确控制，从而提高了机车牵引力的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一个实施例提供的速度脉冲信号校正装置的结构示意图；

图2为本实用新型第二个实施例提供的速度脉冲信号校正装置的结构示意图。

1、电压比较器，2、控制器，3、放大电路，4、第一整形电路，5、第一缓存器，6、第二整形电路，7、看门狗电路，8、第二缓存器。

具体实施方式

本实用新型公开了一种速度脉冲信号校正装置，以准确控制机车的准恒速和超速保护动作值，提高机车牵引力的利用率。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图2，图1为本实用新型第一个实施例提供的速度脉冲信号校正装置的结构示意图；图2为本实用新型第二个实施例提供的速度脉冲信号校正装置的结构示意图。

本实用新型公开了一种速度脉冲信号校正装置，包括N个电压比较器1、控制器2和放大电路3。

电压比较器1的个数N个，每个电压比较器1的同相输入端分别与一个光电转速传感器相连，其中，N为正整数。电压比较器1的作用是采集，电压比较器1接收对应光电转速传感器传递的速度脉冲信号，此处命名光电转速传感器输出的信号为第一速度脉冲信号，电压比较器1对第一速度脉冲信号进行处理转化为控制器2能够处理的速度脉冲信号，此处命名控制器2能够处理的信号为第二速度脉冲信号。此处需要说明的是，第一速度脉冲信号与第二速度脉冲信号的频率相等，电压幅值不相等，在本方案的一个具体实施例中，第一速度脉冲信号的电压幅值为15V，第二速度脉冲信号的电压幅值为3.3V。

控制器2的第一输入端与N个电压比较器1的输出端相连，控制器2的第二输入端用于接收实际轮径值。控制器2的第一输入端接收的N个电压比较器1的输出端的信号为第二速度脉冲信号，控制器2第二输入端接收的实际轮径值可以通过人工手动输入。轮对经过修理或是长期磨损，轮径值都会小于标准轮径值1250mm，实际轮径值是机车每次出库前进行专门检测获取的轮径值。

控制器2能够对接收的第二速度脉冲信号进行处理，获得校正后的速度脉冲信号。此处需要说明的是，校正后的速度脉冲信号与第二速度脉冲信号的频率不同，校正后的速度脉冲信号的电压幅值与第二速度脉冲信号的电压幅值相等，在本方案的一个具体实施例中，校正后的速度脉冲信号的电压幅值为3.3V。

控制器2的第一输出端用于输出所述控制器根据公式F2＝F1*D2/D1得到的校正后的速度脉冲信号。

放大电路3的输入端接收控制器2的第一输出端输出的校正后的速度脉冲信号，放大电路3的输出端与电子控制柜的输入端相连。放大电路3接收控制器2的校正后的速度脉冲信号转化为电子控制柜能够处理的速度脉冲信号，此处命名电子控制柜能够处理的速度脉冲信号为第三速度脉冲信号，第三速度脉冲信号的频率与校正后的速度脉冲信号频率相等，第三速度脉冲信号的电压幅值与第一速度脉冲信号的电压幅值相等，在本方案的一个具体实施例中，第三速度脉冲信号的电压幅值为15V。

控制器2计算得到校正后的速度脉冲信号，校正后的速度脉冲信号的计算公式为F2＝F1*D2/D1，其中，F2为校正后的速度脉冲信号，F1为光电转速传感器采集的速度脉冲信号，即第一速度脉冲信号，D1为标准轮径值1250mm，D2为实际轮径值，即通过第二输入端输入的实际轮径值。

实际轮径值通过人工手动输入控制器2，且掉电可以记忆，避免数据丢失。

电子控制柜根据校正后的速度脉冲信号能够准确控制机车的准恒速和超速保护动作值，提高机车牵引力的利用率。

本方案在光电转速传感器与电子控制柜之间增设了速度脉冲信号校正装置，根据机车的实际轮径值获得校正后的速度脉冲信号，电子控制柜根据校正后的速度脉冲信号实现对准恒速与超速保护动作值的准确控制，从而提高了机车牵引力的利用率。

机车的轮径是有损耗的，并不是固定的1250mm，增加这个速度脉冲信号校正装置对机车控制具有实际使用意义，能够将机车的牵引力的利用率提高5％-10％。

本方案提供的速度脉冲信号校正装置，控制器2的第一输出端不仅能够输出校正后的速度脉冲信号，还能够输出光电转速传感器故障信号和故障次数记录信号，此处需要进行说明，光电转速传感器故障信号是获取具体哪个光电转速传感器发生故障的信号，而故障次数记录信号是记录该发生故障的光电转速传感器第几次发生故障的信号。

光电转速传感器故障信号为光电传感器的速度脉冲信号满足预设条件的表征信号，当光电转速传感器的速度脉冲信号满足预设条件时，则确定该光电转速传感器故障。

控制器2不仅能够获得校正后的速度脉冲信号，而且能够判断具体哪个光电转速传感器故障并记录第几次发生故障。此处需要说明的是，本方案中使用的控制器为现有技术中常规使用的控制器，本方案不涉及对控制器2的软件部分的改进，软件部分涉及到的方法均为现有技术。

本方案提供的速度脉冲信号校正装置能够准确得知具体是哪个光电转速传感器发生故障，因此，在光电转速传感器发生故障时能够针对性的对光电转速传感器进行更换，而不需要对所有的光电转速传感器进行更换，从而降低了机车的维修成本。检修人员更换光电转速传感器后可以人工清除更换前光电转速传感器的故障记录，不影响后续使用。

光电转速传感器的速度脉冲信号满足预设条件时，则确定该光电转速传感器故障，该预设条件为V-V0≥7.5km/h，且V-V0≥7.5km/h的持续时间至少为10s。在本方案的一个具体实施例中，V-V0≥7.5km/h的持续时间为12s。

其中，V是光电转速传感器采集的对应轮对的速度，V0为去除N个光电转速传感器采集的对应轮对的速度中的最大速度和最小速度后计算出的剩余光电转速传感器采集的对应轮对的速度的平均值。

例如，光电转速传感器采集四组轮对的速度，控制器2对四个速度进行处理，去除四个速度中的最大速度和最小速度后，计算剩余两个速度的平均值V0，每个光电转速传感器采集的轮对速度V分别与V0进行比较，当其中一个或者几个光电转速传感器采集的速度满足V-V0≥7.5km/h，且V-V0≥7.5km/h维持时间至少为10s时，则确定这个或者这几个光电转速传感器故障，此时与该光电转速传感器连接的指示灯闪烁，报故障，控制器2记录该光电转速传感器是第几次发生故障。

在本方案的一个具体实施例中，速度脉冲信号校正装置还包括第一整形电路4，第一整形电路4的输入端与电压比较器1的输出端相连，第一整形电路4的输出端与控制器2的第一输入端相连。由于干扰信号的存在，会导致信号在过零点时产生多次触发的现象，使控制器2无法计算出正确的数值，第一整形电路4能够有效解决上述问题，从而使控制器2获得准确结果。第一整形电路4能够使方波更加方正标准。

本方案公开了速度脉冲信号校正装置的两种具体实施方式：

第一个实施例如图1所示，速度脉冲信号校正装置包括N个电压比较器1、第一整形电路4、控制器2、第一缓存器5、显示器和放大电路3，电压比较器1的输入端与光电转速传感器的输出端相连，光电转速传感器将第一速度脉冲信号传递给电压比较器1，电压比较器1对第一速度脉冲信号进行处理转化为第二速度脉冲信号，第一整形电路4的输入端与电压比较器1的输出端相连，第一整形电路4对电压比较器1生成的第二速度脉冲信号进行处理，第一整形电路4的输出端与控制器2的第一输入端相连，控制器2接收第二速度脉冲信号并进行处理，获得校正后的速度脉冲信号、光电转速传感器故障信号和故障次数记录信号，控制器2的输出端与第一缓存器5的输入端相连，第一缓存器5接收校正后的速度脉冲信号、光电转速传感器故障信号和故障次数记录信号，并对校正后的速度脉冲信号、光电转速传感器故障信号和故障次数记录信号进行存储，第一缓存器5的第一输出端与显示器相连，显示器能够从第一缓存器5中调取数据，并进行显示，方便工作人员实时了解光电转速传感器的使用情况和故障情况，第一缓存器5的第二输出端与放大电路3的输入端相连，放大电路3对接收的校正后的速度脉冲信号进行处理转化为电子控制柜能够处理的第三速度脉冲信号；

第二个实施例如图2所示，速度脉冲信号校正装置包括N个电压比较器1、第一整形电路4、控制器2、第二缓存器8、显示器、第二整形电路6和放大电路3，电压比较器1的输入端与光电转速传感器的输出端相连，光电转速传感器将第一速度脉冲信号传递给电压比较器1，电压比较器1对第一速度脉冲信号进行处理转化为第二速度脉冲信号，第一整形电路4的输入端与电压比较器1的输出端相连，第一整形电路4对电压比较器1生成的第二速度脉冲信号进行处理，第一整形电路4的输出端与控制器2的第一输入端相连，控制器2接收第二速度脉冲信号并进行处理，获得校正后的速度脉冲信号、光电转速传感器故障信号和故障次数记录信号，控制器2的第二输出端与第二缓存器8的输入端相连，第二缓存器8的输出端与显示器的输入端相连，显示器能够从第二缓存器8中调取数据，并进行显示，方便工作人员实时了解光电转速传感器的使用情况和故障情况，第二整形电路6的输入端与控制器2的第一输出端相连，第二整形电路6的输出端与放大电路3的输入端相连，放大电路3对接收的校正后的速度脉冲信号进行处理转化为电子控制柜能够处理的第三速度脉冲信号。

图1和图2中仅给出了一个电压比较器与其他元件的连接的情况，剩余的电压比较器与其他元件的连接与图中给出的电压比较器与其他元件的连接结构相同，在此不再赘述。

第一整形电路4和第二整形电路6能够使方波更加方正标准。

此处举一个实际应用的例子：

轮径为1250mm时，1414个脉冲对应100Km/h，校正之后就是轮径1150mm时，1414个脉冲对应92Km/h，而电子柜的轮径值是固定的1250mm,所以光电转速传感器需要输出1300个脉冲，机车的实际速度能够达到92KM/H，实现机车的速度测量值与机车的实际运行速度一致。

为了进一步优化上述技术方案，本方案提供的速度脉冲信号校正装置还包括与控制器2通信连接的看门狗电路7。控制器2的工作会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的正常运行被打断，发生不可预料的后果，看门狗电路7能够对控制器2的运行状态进行实时监测。当看门狗电路7得不到控制器2发送来的信号时，看门口电狗便在与控制器2的复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号，使控制器2发生复位，即程序从程序存储器的起始位置开始执行，实现了控制器2的自动复位，使控制器2可以在无人状态下实现连续工作。

本方案提供的速度脉冲信号校正装置，还包括用于为控制器供电的供电电路，供电电路包括电源Vcc1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4。

第一电阻R1的一端与电源Vcc1连接，第一电阻R1的另一端与控制器的第一供电端连接，第一开关K1的一端与第一电阻R1和控制器的第一供电端的第一公共端连接，第一开关K1的另一端接地。第一开关K1闭合时，电源Vcc1停止对控制器供电，电流通过第一公共端接地。

第二电阻R2的一端与电源Vcc1连接，第二电阻R2的另一端与控制器的第二供电端连接，第二开关K2的一端与第二电阻R2和控制器的第一供电端的第二公共端连接，第二开关K2的另一端接地。第二开关K2闭合时，电源Vcc1停止对控制器供电，电流通过第二公共端接地。

第三电阻R3的一端与电源Vcc1连接，第三电阻R3的另一端与控制器的第三供电端连接，第三开关K3的一端与第三电阻R3和控制器的第三供电端的第三公共端连接，第三开关K3的另一端接地。第三开关K3闭合时，电源Vcc1停止对控制器供电，电流通过第三公共端接地。

第四电阻R4的一端与电源Vcc1连接，第四电阻R4的另一端与控制器的第四供电端连接，第四开关K4的一端与第四电阻R4和控制器的第四供电端的第四公共端连接，第四开关K4的另一端接地。第四开关K4闭合时，电源Vcc1停止对控制器供电，电流通过第四公共端接地。

此处需要说明的是，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的电阻值可以相同，也可以不同。

此处对第二个实施例中K1键、K2键、K3键和K4键的功能进行描述，其中K1键为设置键，K2键为UP(向上)键，K3键为DOWM(向下)键，K4键为确认键。

显示器的主界面默认显示输出平均速度V0，按下设置键，显示轮径，按下确认键，轮径值闪烁，此时能够对轮径值进行调整，按下UP键或者DOWM键对轮径进行调整，再次确认键，轮径值停止闪烁，按下设置键返回主菜单。轮径值掉电能够保存FLASH中。

显示器显示主界面时，按下UP键或者DOWN键，对输入的不同的车速进行切换，按下确认键，显示器显示对应车速下光电转速传感器故障的次数和哪个轮对光电转速传感器故障，按下设置键回主菜单。

任意情况下，5S没有人工对显示器进行操作，显示器自动返回主界面。

长按设置键5S或者确认键5S，对更换后的光电转速传感器进行故障记录清除。

本方案通过供电装置为速度脉冲信号校正装置的工作提供能量，保证速度脉冲信号校正装置的正常工作。供电装置的输出端与速度脉冲信号校正装置的供电端相连。

本方案的供电装置为110V直流电源，为速度脉冲信号校正装置中需要供电的部件进行供电。供电装置还包括稳压器，稳压器的输入端与供电装置的输出端相连，稳压器的输出端与速度脉冲信号校正装置的供电端相连。

稳压器是电子工程中一种被设计来自动维持恒定电压的装置，实现电压的稳定输出。

本方案中电压比较器1、控制器2、第一整形电路4、第二整形电路6、缓存器5和放大电路3的输出可以采用光耦隔离输出。

在本方案的一个具体实施例中，控制器2为数字信号处理器。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。