一种轨道车微机控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种轨道车微机控制器，包括壳体及设置在所述壳体内部的为控制器供电的电源模块，所述壳体内还设置有处理器模块；与所述处理器模块连接，用于记录运行数据的铁电存储器模块、用于与轨道车柴油发动机通讯的CAN通讯接口电路、用于与轨道车司机控制室内操控台通讯的485通讯接口电路、用于轨道车设备运转状态数据采集的AD采样接口电路、用于控制轨道车柴油发动机油门的DA和PWM接口电路、用于对轨道车主发电机和辅助发电机提供磁场控制发电质量的励磁输出接口电路、用于发动机、电动机及机车车轮的转速测量的频率采样模块。该控制器体积小、集成度高、结构和功能简单、运算速度快、运行稳定、功耗低且能广泛适用于较为简洁的轨道车。
【专利说明】一种轨道车微机控制器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及机车控制领域，具体为一种轨道车控制器。
【背景技术】
[0002] 随着国家客运专线的快速建设，高速铁路网的不断扩展；加上国家加快推动城镇 化建设，城市轨道交通也迅速发展，这些都将对负责铁路养护的轨道车提出新的要求。未来 轨道车发展必然趋势是牵引功率大型化、运行速度快速化、污染排放微量化、维护周期长期 化、工作环境舒适化等。
[0003] 现在国内轨道车主要以机械传动与液力传动的轨道车为主，现在为适应新的要 求，轨道车必将从机械传动与液力传动为主向以电传动为主开始过度。电传动轨道车可分 为交流传动与直流传动两种，直流传动在干线机车上应用成熟，恒功励磁器也从传动的模 拟控制方式转化为现在微机控制方式。但微机控制方式的恒功励磁器在轨道车上还未广泛 应用，主要原因是机车微机柜体积大、功能复杂且价格高不适用于较为简洁的轨道车。 实用新型内容
[0004] 针对上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种体积小、结构和功能简单且适用 于较为简洁的轨道车的微机控制器。
[0005] 本实用新型解决上述技术问题采用以下技术方案：一种轨道车微机控制器，包括 壳体及设置在所述壳体内部的电源模块，所述壳体内还设置有处理器模块；
[0006] 与所述处理器模块连接，用于记录运行数据的铁电存储器模块；
[0007] 与所述处理器模块连接，用于与轨道车柴油发动机通讯的CAN通讯接口电路；
[0008] 与所述处理器模块连接，用于与轨道车司机控制室内操控台通讯的485通讯接口 电路；
[0009] 与所述处理器模块连接，用于轨道车设备运转状态数据采集的AD采样接口电路；
[0010] 与所述处理器模块连接，用于控制轨道车柴油发动机油门的DA输出接口电路和 PWM接口电路；
[0011] 与所述处理器模块连接，用于对轨道车主发电机和辅助发电机提供磁场控制发电 质量的励磁输出接口电路；
[0012] 与所述处理器模块连接，用于发动机、电动机及机车车轮的转速测量的频率采样 模块；
[0013] 所述处理器模块根据所述操控台指令控制轨道车发动机和发电机组的工作给轨 道车传动和为轨道车上其他设备供电，所述处理器模块收到所述频率采样模块采集的信息 后再根据预先设定自动调整发动机和发电机组的工作，并将通过所述AD采样接口电路采 集到的轨道车设备运转状态数据传送到所述操控台；所述电源模块为所述各模块和电路供 电。
[0014] 进一步地，与所述处理器模块还连接有232通讯接口电路，用于与外界PC通讯。
[0015] 作为优选，与所述处理器模块还连接有用于显示主发电机工作状况的指示灯、用 于显示辅发电机工作状况的指示灯、用于显示所述电源模块工作状况的指示灯和用于显示 其他设备工作状况的综合指示灯。
[0016] 作为优选，所述处理器模块采用32位ARM芯片和256M内存。
[0017] 本实用新型与现有技术相比具有如下优点：1、功能扩展性强，处理器模块采用32 位ARM芯片和256M内存，集成度高、功能强大、运算速度快、运行稳定、功耗低等优点，处理 器模块通过232通讯接口电路与外界PC连接，保证了微机控制器功能的扩展和升级的方便 性与快捷性；2、适用性强，控制器采用多种接口电路，这些接口能够满足各型直流电传动轨 道车对微机控制器接口需求，输入接口每路都可以对电压型信号、电流型信号和电阻型信 号传感器进行采集，脉冲计数端口每路都可以对方波型信号和正弦波型信号两种速度传感 器进行采集，励磁输出有20A的驱动能力，以上保证了微机控制器可以方便在各型直流电 传动轨道车上应用的统一性；3、稳定性好，微机控制器电路板采用表贴焊接工艺，各板之间 都采用防震的连接线缆，抗震性能好，接口板提供了多路隔离电源输出，控制电路、通讯电 路、励磁电路、PWM波电路相互隔离工作，使微机控制器有效的抑制静电、高压脉冲、浪涌及 电磁辐射等干扰，确保微机控制器在恶劣电磁环境下正常工作；4、人性化设计，微机控制器 通过232通讯接口电路可与上位机笔记本电脑连接，上位机可对控制器进行更新，工作状 态检测，运行参数设置等工作，这极大的方便了维护和调试人员的工作，同时控制器界面有 四盏指示灯指示控制器及机车相关设备的运行状态帮助机车操作人员初步判断机车运行 状况及存在的故障；5、安全性好，微机控制器的各通讯接口、模拟量输入接口都采用了防插 错设计，电源反接有保护，这种设计降低了工程及维护人员的技术要求，也更好的保证了微 机控制器的使用安全；6、可维护性好，对于各物理端口到逻辑含义设计了映射，通过控制器 上位机修改该映射关系可以把逻辑含义上的输入输出指定到不同物理端口，这样就能在物 理端口有故障后用备用的物理端口替换，用户只需根据逻辑映射关系更改端口接线就能及 时排除相关故障。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本实用新型的结构框图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体图示及实施例，进一步阐述本实用新型。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020] 参考图1，本实用新型实施例提供一种轨道车微机控制器，包括壳体0及设置在所 述壳体0内部的电源模块1，所述壳体0内还设置有处理器模块2,所述处理器模块2采用 32位ARM芯片和256M内存；与所述处理器模块2连接，用于记录运行数据的铁电存储器模 块3 ;与所述处理器模块2连接，用于与轨道车柴油发动机通讯的CAN通讯接口电路4 ;与 所述处理器模块2连接，用于与轨道车司机控制室内操控台通讯的485通讯接口电路5 ;与 所述处理器模块2连接，用于轨道车设备运转状态数据采集的AD采样接口电路6 ;与所述 处理器模块2连接，用于控制轨道车柴油发动机油门的DA输出接口电路71和PWM接口电 路72 ;与所述处理器模块2连接，用于对轨道车主发电机和辅助发电机提供磁场控制发电 质量的励磁输出接口电路8 ;与所述处理器模块2连接，用于发动机、电动机及机车车轮的 转速测量的频率采样模块9 ;与所述处理器模块2还连接有232通讯接口电路20,用于与外 界PC通讯；与所述处理器模块2还连接有用于显示主发电机工作状况的指示灯01、用于显 示辅发电机工作状况的指示灯02、用于显示所述电源模块工作状况的指示灯03和用于显 示其他设备工作状况的综合指示灯04 ;所述处理器模块2根据所述操控台指令控制轨道车 发动机和发电机组的工作给轨道车传动和为轨道车上其他设备供电，所述处理器模块2收 到所述频率采样模块9采集的信息后再根据预先设定自动调整发动机和发电机组的工作， 并将通过所述AD采样接口电路6采集到的轨道车设备运转状态数据传送到所述操控台；所 述电源模块1为所述各模块和电路供电。
[0021] 在本实用新型中，轨道车采用交一直流电传动系统，主要由发动机、主发电机、微 机恒功励磁装置、整流柜、接触器、反向器和两台牵引电动机等组成。微机控制器的主要工 作是通过接收机车司机通过操控台和板件开关等设备发出的操作指令，然后判断工况通过 CAN通讯接口电路或DA或PWM输出控制发动机油门，在工频发电工况下，微机控制器控制发 动机稳定在指定的固定转速上运转，微机控制器根据频率采样模块采集电压反馈信号，然 后通过励磁输出端口调节励磁电流大小，使主发电机在发动机的带动下输出380V工频三 相交流电供施工设备使用；在牵引工况下，微机控制器控制发动机工作在相应指定转速下， 微机控制器的根据频率采样模块采集电压电流的反馈信号，通过励磁输出端口调节励磁电 流大小，使主发电机在发动机的带动下进行恒功率输出三相交流电，经整流柜整流后得到 直流电，输送给动力转向架上两台并联的直流牵引电动机，再由它经过传动齿轮驱动车轮。
[0022] 微机控制器根据柴油机转速及轨道车运行工况控制主发电机的励磁电流，使主发 电机输出恒定的功率与柴油机转速及输出功率相匹配；如主发电机输出的电压或电流超过 了限压、限流值，控制器调整主发电机的励磁电流使主发电机的电压或电流回到规定限压、 限流值内实现限压、限流保护。在柴油机调速范围内，控制器通过检测柴油机转速及辅助发 电机的电压与电流，自动调节输出励磁电流，在系统辅助负载功率不超过直流辅助发电机 额定功率的情况下，使直流辅助发电机输出恒定的电压。在机车电阻制动工况，控制器根据 机车速度、制动电流、励磁电流等输入信号控制其输出的主发励磁电流。实现机车恒励磁电 流、恒制动电流及线性限流制动控制。当轨道车处于工频发电工况时，控制器检测柴油机的 转速并控制柴油机在设定转速l〇〇〇r/min运行，输出恒压发电励磁电流，实现主发电机在 不同负载下的恒压工频发电；同时控制器根据主发电机输出电压、电流的检测值，调整主发 电机励磁电流，实现工频发电工况的欠压/过压、过流保护。当系统检测到牵引电机故障并 切除时，自动调整控制器主发电机励磁电流输出，使主发电机功率输出按(切除电机台/电 机总台数)的比例降功运行。当控制器检测到轨道车牵引电动机出现空转时，自动调整系统 主发电机励磁电流输出，使主发电机功率降低50%运行，并执行撒砂动作；1分钟后若空转 无法消除则使主发电机卸载。控制器检测轨道车运行速度，并与设定最高运行速度进行比 较，当轨道车运行速度超过设定速度时，系统自动调整励磁电流输出，使主发电机功率降低 50%运行；若1分钟后超速故障无法消除，则使主发电机自动卸载。控制器检测轨道车主电 路接地或主发电机过流信号时，自动关断主发电机励磁电流输出，使主发电机卸载；控制柴 油机转速使其回怠速；控制主接触器释放。控制器根据检测或通讯得到的各状态参数和信 息进行轨道车故障诊断和保护，同时实现故障记录和状态记录。
[0023] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1. 一种轨道车微机控制器，包括壳体及设置在所述壳体内部的电源模块，其特征在于： 所述壳体内还设置有处理器模块； 与所述处理器模块连接，用于记录运行数据的铁电存储器模块； 与所述处理器模块连接，用于与轨道车柴油发动机通讯的CAN通讯接口电路； 与所述处理器模块连接，用于与轨道车司机控制室内操控台通讯的485通讯接口电 路； 与所述处理器模块连接，用于轨道车设备运转状态数据采集的AD采样接口电路； 与所述处理器模块连接，用于控制轨道车柴油发动机油门的DA输出接口电路和PWM接 口电路； 与所述处理器模块连接，用于对轨道车主发电机和辅助发电机提供磁场控制发电质量 的励磁输出接口电路； 与所述处理器模块连接，用于发动机、电动机及机车车轮的转速测量的频率采样模 块； 所述处理器模块根据所述操控台指令控制轨道车发动机和发电机组的工作给轨道车 传动和为轨道车上其他设备供电，所述处理器模块收到所述频率采样模块采集的信息后再 根据预先设定自动调整发动机和发电机组的工作，并将通过所述AD采样接口电路采集到 的轨道车设备运转状态数据传送到所述操控台；所述电源模块为所述各模块和电路供电。
2. 根据权利要求1所述的一种轨道车微机控制器，其特征在于：与所述处理器模块还 连接有232通讯接口电路，用于与外界PC通讯。
3. 根据权利要求1所述的一种轨道车微机控制器，其特征在于：与所述处理器模块还 连接有用于显示主发电机工作状况的指示灯、用于显示辅发电机工作状况的指示灯、用于 显示所述电源模块工作状况的指示灯和用于显示其他设备工作状况的综合指示灯。
4. 根据权利要求1所述的一种轨道车微机控制器，其特征在于：所述处理器模块采用 32位ARM芯片和256M内存。
【文档编号】B61C17/00GK203902548SQ201420157744
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】易领, 吴伟芒 申请人:株洲和丰动力电器有限公司