专利名称：机车轴速记录、空转诊断预报装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机车轴速记录、空转诊断预报装置，尤其涉及HXD2型电力机车轴速记录、空转诊断预报装置。
背景技术：
HXD2型电力机车作为大秦铁路2万吨货物列车牵引的主型机车，在运行过程中经常发生空转及滑行，影响行车安全，易造成轮对、钢轨损伤。当天气不良和困难区段牵引时功率难以正常发挥，极易发生列车途停。机车回段下载的数据中无相关记录，无法对问题进行研究处理，仅仅通过技术人员添乘跟踪，没有详细的数据可分析，将不能找到解决问题的最好办法。我国传统的机车空转故障诊断和记录方法通常采用在机车上安装安全监控装置， 该装置是在机车动轮轮轴上安装一个光电式速度传感器，用它发出的信号对列车运行速度进行检测，然后将检测到的速度信号送至机车控制柜，控制柜经分析判断发出控制指令，来调节机车运行速度。另外，当机车一旦发生了空转，司机操纵台上的空转指示灯点亮，同时机车自动撒砂，保证机车运行速度平稳。在中国实用新型专利说明书CN201348738Y中公开了一种机车空转故障诊断记录仪，它包括一转储器、设置在机车控制室的端子柜和一控制主机，在端子柜内装有4个轮对速度信号端子、一个机车空转信号端子和一个IlOV电源端子。这样的记录仪虽然可连续采集四路机车运行速度传感器信号，自动实时监测记录轮对空转状态，准确提示空转故障发生的时间，但还存在四方面的不足(1)不支持八路机车运行速度传感器信号，且对变频变幅的正弦波速度信号无法采集与处理；(2)没有重联接口，不能实现两台装置重联时的数据共享；(3)不支持USB转储功能；(4)没有采集机车的空间位置坐标。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种机车轴速记录、空转诊断预报装置，不仅可采集八路机车速度传感器的变频变幅正弦波信号、机车司机控制器信号、机车TAX2语音箱信号，记录机车运行数据以方便维修和管理人员查看，而且对机车运行数据能方便转储、分析，还能实现两台装置重联时的数据共享。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种机车轴速记录、空转诊断预报装置，包括主机70、语音显示器40、地面分析器60和连接电缆73，主机70包括嵌入式处理器10、转速信号隔离变送电路20、司控信号隔离变送电路30、数据转存电路50。主机70 安装在机车信号柜中，通过连接电缆73分别与机车速度传感器80的接线端子81 88、机车TAX2语音箱90的总线端子91、机车司机控制器100的模拟信号端子101、机车系统柜 110的IlOV电源端子111相连接。其特点为，嵌入式处理系统10为整个装置的主控功能电路，完成对本实用新型的各功能电路控制协调、数据的处理运算及传输；转速信号隔离变送电路20将采集的多路速度传感器信号进行隔离转换后，在嵌入式处理系统控制下完成信号的配送；司控信号隔离变送电路30将采集的司机控制器模拟量信号进行A/D转换，隔离处理后送嵌入式处理系统；语音显示器40为本实用新型的人机交换界面，具有数 据显示和语音提示的功能；数据转存电路50用于完成本实用新型实时数据存储、下载转储功能；地面分析器60用于对本实用新型下载的数据进行分析处理。本发明能实现如下技术效果(1)采集机车运行数据(包括8路速度传感器信号、 司机控制器信号、TAX语音箱信号)，然后对这些数据进行分析、比较，并得出运行结果(如空转、滑行、正常)。当发生空转、滑行故障时，本装置给出空转、滑行报警信号(包括语音报警及灯光报警)，提醒机车乘务员采取相应措施，防止造成轮轨擦伤。还具备数据转储存储功能，以便检修人员在地面对机车运行数据进行分析。(2)语音显示器作为人机交换界面，具有数据显示和语音报警功能。采用8寸触控液晶显示屏显示机车运行数据，显示界面直观、大方。采用语音驱动电路驱动扬声器进行语
音报警。(3)实现两台装置重联功能，完成数据共享。采用CAN接口作为重联通讯接口，重联采用主副机形式，副机将采集的数据送主机，由主机统一处理、显示、保存。(4)可通过数据转储接口下载存储器中的数据，并在地面分析软件上分析机车的运行情况。该软件是以功能强大的C++做为开发语言，以VC++为平台开发的图形化处理软件，具有人机界面友好、操作简单、分析直观等特点。其主要作用是提取机车每天的记录点数据，进行分析处理，得出当天发生故障运行的次数，每次故障开始时间、空间位置和结束时间、空间位置以及轴位等信息。根据这些信息绘制出某次故障运行时8路轮对速度传感器信号曲线和司机控制器信号曲线，从而可以更加详细地分析故障发生原因。
图1为本发明在机车上的连接安装示意图。图2为本发明的电路原理框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明。如图1所示，本发明包括主机70、语音显示器40、地面分析器60和连接电缆73，其中，主机70为核心部件，安装于机车的信号柜中，通过连接电缆73分别与机车速度传感器 80的接线端子81 88、机车TAX2语音箱90的RS485总线端子91、机车司机控制器100的模拟信号端子101、机车系统柜110的IlOV电源端子111相连接，语音显示器40为数据显示、语音提示部件，通过电缆与主机70相连接。如图2所示，主机70包括嵌入式处理器10、转速信号隔离变送电路20、司控信号隔离变送电路30、数据转存电路50，其中嵌入式处理器10包括ARM处理器11、数据存储器RAM12、隔离RS485通讯接口 13、 系统时钟14、监控复位单元15、RS232接口 16、程序存储器R0M17、程序下载调试接口 18、重联接口 19，ARM处理器11完成对各功能电路控制协调、数据处理运算及传输，数据存储器 RAM12用于暂存ARM处理器11运算过程中的数据；隔离RS485通讯接口 13与机车TAX2语音箱信号隔离后输入到ARM处理器11 ；系统时钟14为ARM处理器11提供时钟源；监控复位单元15监视系统工作的电压，并根据条件需要对ARM处理器11进行复位；RS232接口 16 用于ARM处理器11收发数据的串行接口，与其它功能电路进行通讯；程序存储器R0M17用于保存ARM处理器11运行的程序代码；程序下载调试接口 18可对程序代码进行调试，并将程序代码下载到程序存储器R0M17中；重联接口 19用于将两台机车轴速记录、空转诊断预报装置进行重联，实现数据共享。 转速信号隔离变送电路20可将变频变幅的正弦波信号隔离变换成适于处理的方波信号，它包括信号隔离电路21、信号放大电路22、信号整形电路23、信号配送电路24。机车8路速度传感器信号通过信号隔离电路21进行隔离处理后，由信号放大电路22放大、信号整形电路23整形滤波，再通过信号配送电路24配送到ARM处理器11。司控信号隔离变送电路30包括信号变换电路31、A/D转换电路32、单片机系统 33、IO隔离电路34 ；机车司机控制器模拟信号通过信号变换电路31变换处理后，由单片机系统33控制A/D转换电路32进行模数转换，单片机系统33读取转换的数字信号后送到IO 隔离电路34，通过IO隔离电路34将数字信号隔离输出到ARM处理器11。数据转存电路50包括数据读写驱动电路51、数据转储接口 52、数据存储器53 ；数据读写驱动电路51与RS232接口 16相连实现数据通讯，机车运行数据通过数据读写驱动电路51写入数据存储器53，数据读写驱动电路51还可读取数据存储器53中的数据并通过数据转储接口 52转储到其他存储设备中。语音显示器40安装在司机室后墙，包括显示驱动电路41、液晶显示屏42、语音驱动电路43、扬声器44，它们通过电缆连接，显示驱动电路41与主机RS232接口 16相连实现数据通讯，液晶显示屏42显示机车运行数据，语音驱动电路43接收主机ARM处理器11控制指令后驱动扬声器44进行语音提示。 地面分析器60运行于通用计算机所使用的WINDOWS系统平台下，机车运行数据通过数据转储接口 52转储到地面分析软件进行分析，地面分析器还可与RS232接口 16建立通讯，设置参数。 本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
权利要求
1.一种机车轴速记录、空转诊断预报装置，包括主机(70)、语音显示器(40)、地面分析器(60)和连接电缆(73)，其特征在于所述主机(70)包括嵌入式处理器(10)、转速信号隔离变送电路(20)、司控信号隔离变送电路(30)、数据转存电路(50)。
2.根据权利要求1所述的机车轴速记录、空转诊断预报装置，其特征在于所述嵌入式处理器(10)包括对各功能电路控制协调、数据处理运算及传输的ARM处理器(11)、暂存 ARM处理器(11)运算过程数据的数据存储器RAM(12)、将机车TAX2语音箱(90)信号隔离后输入到ARM处理器(11)的隔离RS485通讯接口(13)、为ARM处理器(11)提供时钟源的系统时钟(14)、监视系统工作电压并根据条件需要对ARM处理器(11)进行复位的监控复位单元(15)、用于ARM处理器(11)收发数据并与其它功能电路进行通讯的串行RS232接口(16)、用于保存ARM处理器(11)运行程序代码的程序存储器ROM(17)、可调试程序代码并将程序代码下载到程序存储器ROM(17)中的程序下载调试接口(18)、用于将两台机车轴速记录、空转诊断预报装置进行重联实现数据共享的重联接口(19)。
3.根据权利要求1所述的机车轴速记录、空转诊断预报装置，其特征在于所述转速信号隔离变送电路(20)包括信号隔离电路(21)、信号放大电路(22)、信号整形电路(23)、信号配送电路(24)，机车八路速度传感器信号经信号隔离电路(21)隔离、信号放大电路(22) 放大、信号整形电路(23)整形滤波后，通过信号配送电路(24)配送到ARM处理器(11)。
4.根据权利要求1所述的机车轴速记录、空转诊断预报装置，其特征在于所述司控信号隔离变送电 路(30)包括信号变换电路(31)、A/D转换电路(32)、单片机系统(33)、IO 隔离电路(34)，司机控制器模拟信号通过信号变换电路(31)变换处理后，由A/D转换电路 (32)进行模数转换，单片机系统(33)读取转换后的数字信号后，通过IO隔离电路(34)将数字信号隔离输出到ARM处理器(11)。
5.根据权利要求1所述的机车轴速记录、空转诊断预报装置，其特征在于所述数据转存电路(50)包括与主机(70)RS232接口(16)相连的数据读写驱动电路(51)、可将数据转储到其他存储设备中的数据转储接口(52)、数据存储器(53)，机车运行数据通过数据读写驱动电路(51)写入数据存储器(53)。
6.根据权利要求5所述的机车轴速记录、空转诊断预报装置，其特征在于所述数据转储接口(52)为一个USB接口。
7.根据权利要求1所述的机车轴速记录、空转诊断预报装置，其特征在于所述语音显示器(40)包括与主机(70)RS232接口(16)相连的显示驱动电路(41)、显示机车运行数据的液晶显示屏(42)、扬声器(44)、接收ARM处理器(11)控制指令后驱动扬声器(44)进行语音提示的语音驱动电路(43)。
8.根据权利要求1所述的机车轴速记录、空转诊断预报装置，其特征在于所述主机 (70)安装在机车信号柜中，通过连接电缆(73)分别与机车速度传感器(80)的接线端子 (81、82、83、84、85、86、87、88)、机车1六乂2语音箱(90)的总线端子(91)、机车司机控制器 (100)的模拟信号端子(101)、机车系统柜(110)的IlOV电源端子(111)相连接。
全文摘要
本发明涉及一种机车轴速记录、空转诊断预报装置，包括主机、语音显示器、地面分析器和连接电缆。主机包括嵌入式处理器、转速信号隔离变送电路、司控信号隔离变送电路、数据转存电路，机车运行数据可用U盘通过主机数据转储接口转储到地面分析器中进行分析。使用该装置不仅可采集八路机车速度传感器的变频变幅正弦波信号、机车司机控制器信号、机车TAX2语音箱信号，记录机车运行数据以方便维修和管理人员查看，而且对机车运行数据能方便转储、分析，还能实现两台装置重联时的数据共享。
文档编号G07C5/08GK102419872SQ201110260129
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者汪宏伟, 苏昌平 申请人:株洲丰达电力机车配件实业有限责任公司