一种法维莱制动机过程数据记录仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种法维莱制动机过程数据记录仪，包括数据采集模块，所述数据采集模块通过总线接入数据流驱动模块，所述数据流驱动模块通过PCI/LON数据卡、与所述PCI/LON数据卡并联的PCI/WorldFIP数据卡接入处理器，所述处理器的两个输出接口均接入网络接口；所述FIP网络采集模块、第一DP数据采集模块、第二DP数据采集模块、硬线数据采集模块、信号输出模块上均设有与被测法维莱制动机制动控制单元连接的接口。本实用新型的装置可以在线监控制动系统相关的MPU、RIOM、BCU、TCU、LCD等WorldFIP节点网络数据，以及SIPM与BCU、SIPM与MPU之间的DP指令，同时在线监控与制动系统/EUROTROL相关的机车电源以及机车安全回路的工作状态。
【专利说明】一种法维莱制动机过程数据记录仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及铁路货运机车领域，特别是一种法维莱制动机过程数据记录仪。【背景技术】
[0002]HXD2机车采用了基于电控空气制动(ECP)的法维莱制动机作为其空气制动部件。在HXD2型机车长期的行车过程中，发现法维莱制动机检修系统存主要在以下问题:目前运行的段内尚未配备法维莱制动机系统的测试台，不能对法维莱制动机系统进行离线的分析，只能通过机车日志进行间接分析。给故障的诊断和分析带来很大的难度。而法维莱制动机BCU本身自带的检测功能比如传感器校准、系统自检等功能，但也存在着测试过程不明确、测试方法不公开、无法模拟检测后备功能等。这对行车安全留下了隐患。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种法维莱制动机过程数据记录仪，在线监控制动系统相关的MPU、R10M、B⑶、T⑶、IXD等WorldFIP节点网络数据，以及SIPM与BCU、SIPM与MPU之间的DP指令，同时在线监控与制动系统/EUR0TR0L相关的机车电源(包括Ql-MES、Q2-MES、Q4-MES、Q5-MES)以及机车安全回路(包括LKJ2000紧急制动指令、司机室紧急按钮、紧急电制动按钮、无人警惕装置相关设备)的工作状态，填补现有技术尚无测试台的空白。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种法维莱制动机过程数据记录仪，包括数据采集模块，所述数据采集模块包括FIP网络采集模块、第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块、硬线数据采集模块和信号输出模块，所述FIP网络采集模块、第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块、硬线数据采集模块、信号输出模块均通过总线接入数据流驱动模块，所述数据流驱动模块通过PCI/L0N数据卡、与所述PCI/L0N数据卡并联的PCI/WorldFIP数据卡接入处理器，所述处理器的两个输出接口均接入网络接口 ；所述FIP网络采集模块、第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块、硬线数据采集模块、信号输出模块上均设有与被测法维莱制动机制动控制单元连接的接口。
[0005]所述FIP网络采集模块包括依次连接的收发器、MicroFIP芯片，所述MicroFIP芯片通过总线接入PC/104总线扩展模块。
[0006]所述第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块均包括转换器和与所述转换器串联的串口输出模块。
[0007]所述硬线数据采集模块包括电压信号采集模块和电流信号采集模块，所述电压信号采集模块包括依次连接的电阻分压电路、光耦、反相器、第一 82C55芯片，所述电阻分压电路、光耦之间并联有二极管保护电路；所述电流信号采集模块包括依次连接的电压环接收器、A/D转换器和第二 82C55芯片。
[0008]所述信号输出模块包括依次连接的第三82C55芯片、电压信号转换芯片、欧姆龙继电器。[0009]所述数据流驱动模块包括三个锁存器，所述三个锁存器输入端均与所述PC/104总线扩展模块连接，所述三个锁存器输出端接入接口总线。
[0010]与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为:本实用新型装置使用了 PCI/WorldFIP数据卡，满足FIP协议标准，能够模拟MPU、R10M1/2、S-1PM对AFP-BCU进行数据交换和指令传输，设计功能安全可靠，符合相关铁标要求；本实用新型装置能在线监控制动系统相关的MPU、RIOM、BCU、TCU、LCD等WorldFIP节点网络数据，从而为机车制动系统控制流程诊断其工作性能是否满足运行要求创造了条件，有利于实现单机车制动系统EUR0TR0L的故障诊断；本实用新型装置能在线监控SIPM与B⑶、SIPM与MPU之间的DP指令，从而为实现DP下主控机车/从控机车EUR0TR0L的故障诊断打下了基础；本实用新型装置可以在线监控与制动系统/EUR0TR0L相关的机车电源(包括Ql-MES、Q2-MES、Q4-MES、Q5-MES)以及机车安全回路(包括LKJ2000紧急制动指令、司机室紧急按钮、紧急电制动按钮、无人警惕装置相关设备)的工作状态，是实现对机车制动系统故障和制动失效故障的深入分析和诊断的有效工具；
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型一实施例的结构框图；
[0012]图2为本实用新型一实施例FIP网络采集模块结构框图；
[0013]图3为本实用新型一实施例DP数据采集模块结构框图；
[0014]图4为本实用新型一实施例电压信号采集模块结构框图；
[0015]图5为本实用新型一实施例电流信号采集模块结构框图；
[0016]图6为本实用新型一实施例信号输出模块结构框图；
[0017]图7为本实用新型一实施例数据流驱动模块结构框图；
[0018]图8为PCI/WorldFIP数据卡与数据流驱动模块、B⑶通信电路框图；
[0019]图9为PCI/L0N数据卡与数据流驱动模块、B⑶通信电路框图。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，本实用新型一实施例包括数据采集模块，所述数据采集模块包括FIP网络采集模块、第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块、硬线数据采集模块和信号输出模块，所述FIP网络采集模块、第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块、硬线数据采集模块、信号输出模块均通过总线接入数据流驱动模块，所述数据流驱动模块通过PCI/L0N数据卡、与所述PCI/L0N数据卡并联的PCI/WorldFIP数据卡接入处理器，所述处理器的两个输出接口均接入网络接口 ；所述FIP网络采集模块、第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块、硬线数据采集模块、信号输出模块上均设有与被测法维莱制动机制动控制单元连接的接口。
[0021]如图2，FIP网络采集模块包括依次连接的收发器、MicroFIP芯片，所述MicroFIP芯片通过总线接入PC/104总线扩展模块。该模块中的MicroFIP是基于WorldFIP的现场总线通信控制器，用于在线监控与制动控制单元相关的MPU、R10M、B⑶等WorldFIP节点网络数据，实时获取各重要压力传感器、转换开关、电磁阀的工作状态，通过PC/104总线传送到下一级模块。[0022]如图3，第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块均包括UT-202 (232/422转换器)转换器和与该转换器串联的串口输出模块。第一 DP数据采集模块负责机车S-1PM与B⑶之间的RS422异步通讯，第二 DP数据采集模块负责机车S-1PM与MPU之间的RS422异步通讯，两个DP数据采集模块均采集包括S-1PM发送/接收的均衡风缸压力目标值、制动缸压力目标值，以及B⑶回复的执行结果和B⑶的自诊断数据，采集的数据通过一个UT-202(232/422转换器)传送到下一级模块。
[0023]如图4和图5，硬线数据采集模块包括电压信号采集模块和电流信号采集模块，所述电压信号采集模块包括依次连接的电阻分压电路、4N35高速光耦、74HC14反相器、第一82C55芯片，所述电阻分压电路、4N35高速光耦之间并联有二极管保护电路；所述电流信号采集模块包括依次连接的电压环接收器RCV420、A/D转换器TCL5614和第二 82C55芯片。电压信号采集模块主要负责采集IlOV电气信号，输入的开关量电气信号经过电阻分压和二极管保护电路后，驱动高速光耦，再经过反相器增强信号，输送到82C55芯片内，82C55将数据传送到数据总线中。电流信号采集模块将传感器采集的电流信号经电压环接收器RCV420转换成电压信号，模拟的电压信号再由TCL5614转换成数字信号输入82C55处理芯片。
[0024]如图6，所述信号输出模块包括依次连接的第三82C55芯片、电压信号转换芯片ULN2003、欧姆龙继电器G6S-2FDC24。在该模块中，总线输送的指令经82C55处理后输出，经过ULM2003转换成12V信号，来控制继电器，从而控制制动控制单元中信号的通断。
[0025]如图7，所述数据流驱动模块包括三个锁存器，所述三个锁存器输入端均与所述PC/104总线扩展模块连接，所述三个锁存器输出端接入接口总线。接口总线包括:数据总线、地址总线、片选线、485总线。
[0026]数据采集模块中各模块的功能如下:
[0027]FIP网络采集模块:主要实现机车WorldFIP网络中FIP-V协议的数据传输的监控和采集，采集范围包括所有加挂在WorldFIP网络中的设备；
[0028]DP网络采集模块:第一 DP网络采集模块和第二 DP网络采集模块分别实现机车S-1PM与BCU、S-1PM与MPU之间的RS422异步通讯，采集内容包括S-1PM发送/接收的均衡风缸压力目标值、制动缸压力目标值，以及BCU回复的执行结果和BCU的自诊断数据；
[0029]硬线数据采集模块:负责对制动控制单元的电气接口的电源信号，开关信号和传感器这三类信号进行检测，其中电源信号和开关信号为110V，传感器信号分为电流信号和电压信号。它也自带自检功能，确保法维莱制动控制单元的所有硬线都连接正常且具有良好的电气性能；
[0030]a.电源信号:包括EUR0TR0L的电源信号，B⑶的电源信号，客货运切换的电源信号，制动控制单元内部触点的电源信号，传感器的电源信号，直接闸的电源信号，转向架组的电源信号等；
[0031]b.开关信号:包括与司控信号对应得硬线信号，这些信号包括过充信号，一次缓解信号，制动信号，紧急信号，缓解信号，小闸缓解，小闸制动，紧急按钮信号以及这些信号在后备模式下的信号。还有制动控制单元内部的电磁阀信号和制动控制单元的手动阀门状态信号；
[0032]c.传感器信号:包括3个电压传感器信号和4个电流传感器信号，3个电压传感器信号是送给LKJ作监控用，这3个电压传感器信号为均衡风缸压力值、制动缸I压力值和制动缸2压力值。另外有4个电流传感器信号，这4个信号包括转向架I的制动缸压力值和转向架2的制动缸压力值。
[0033]信号输出模块:主要用于辅助监控关键继电器动作值，它采用具有过流短路保护和输出反馈采集的大功率MOSFET输出通路，具有响应速度快、故障率低、自诊断等特点。
[0034]数据采集模块需要对如下信号进行采集和监控，其详细的信号列表如下所示:
[0035]表1数据采集模块采集和监控的信号
[0036]
【权利要求】
1.一种法维莱制动机过程数据记录仪，包括数据采集模块，其特征在于，所述数据采集模块包括FIP网络采集模块、第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块、硬线数据采集模块和信号输出模块，所述FIP网络采集模块、第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块、硬线数据采集模块、信号输出模块均通过总线接入数据流驱动模块，所述数据流驱动模块通过PCI/LON数据卡、与所述PCI/LON数据卡并联的PCI/WorldFIP数据卡接入处理器，所述处理器的两个输出接口均接入网络接口 ；所述FIP网络采集模块、第一 DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块、硬线数据采集模块、信号输出模块上均设有与被测法维莱制动机制动控制单元连接的接口。
2.根据权利要求1所述的法维莱制动机过程数据记录仪，其特征在于，所述FIP网络采集模块包括依次连接的收发器、MicroFIP芯片，所述MicroFIP芯片通过总线接入PC/104总线扩展模块。
3.根据权利要求1所述的法维莱制动机过程数据记录仪，其特征在于，所述第一DP数据采集模块、第二 DP数据采集模块均包括转换器和与所述转换器串联的串口输出模块。
4.根据权利要求1所述的法维莱制动机过程数据记录仪，其特征在于，所述硬线数据采集模块包括电压信号采集模块和电流信号采集模块，所述电压信号采集模块包括依次连接的电阻分压电路、光耦、反相器、第一 82C55芯片，所述电阻分压电路、光耦之间并联有二极管保护电路；所述电流信号采集模块包括依次连接的电压环接收器、A/D转换器和第二82C55芯片。
5.根据权利要求1所述的法维莱制动机过程数据记录仪，其特征在于，所述信号输出模块包括依次连接的第三82C55芯片、电压信号转换芯片、欧姆龙继电器。
6.根据权利要求2所述的法维莱制动机过程数据记录仪，其特征在于，所述数据流驱动模块包括三个锁存器，所述三个锁存器输入端均与所述PC/104总线扩展模块连接，所述三个锁存器输出端接入接口总线。
【文档编号】G01M17/08GK203479544SQ201320613822
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】黄志武, 张晓勇, 杨迎泽, 李烁, 蒋富, 高凯, 刘伟荣, 朱正发 申请人:长沙瑞纬电气有限公司