CN107065846A - 动车组自动过分相控制系统记录器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动车组自动过分相控制系统记录器，记录器内部包含一个基于ARM核的微处理器，微处理器的一侧采集自动过分相控制系统中的数据，微处理器的另一侧设置有存储部分、时钟记录部分、存储数据输出部分、复位电路、有源晶体振荡器和LED显示电路，优点是可以准确地获知自动过分相控制系统在频繁工作中的运用情况以及线路中牵引电流干扰和一些不可预知的干扰情况，同时对系统的后期维护和故障定位带来便利，且记录的内容可以直观、准确地呈现给系统的使用、维护人员。
Description
技术领域
本发明涉及自动过分相控制系统，属于电力机车和电力电子技术领域，该自动过分相控制系统适用于CRH1系列、CRH2系列、CRH3C、CRH5、CRH380系列等动车组；具体是一种动车组自动过分相控制系统记录器及其使用方法。
背景技术
在我国铁路上采用以地面埋点作为定位信息的车载自动过分相方式，其系统组成基本相同。系统由主机、地感器、车感器等组成，是以在分相区前后分别埋设地感器作为对分相区的定位，以安装在机车下面的车感器接收地面定位信息来判断机车所在的位置，主机通过逻辑处理输出过分相信号给机车控制系统，实现自动过分相。在每个分相区前后分别采用斜对称方式埋设两个地感器，实现备份配置，以确保自动过分相控制系统定位的安全和可靠。
由于在电力牵引的铁路线路上每隔20 km～30 km就要设一段30 m左右的相间绝缘区即分相区，以防止相间短路，因此自动过分相控制系统工作频繁。为了能准确地获知自动过分相控制系统在频繁工作中的运用情况以及线路中牵引电流干扰和一些不可预知的干扰情况，这些干扰有可能产生自动过分相控制系统的误动作，同时对系统的后期维护和故障定位带来便利，需要有可靠地记录存储设备对系统的工作情况进行记录，同时记录的内容又可以直观、准确地呈现给系统的使用、维护人员。
发明内容
本发明的目的是提供一种动车组自动过分相控制系统的记录器及其使用方法，记录动车组在线路上运行时自动过分相控制系统的工作情况，记录器对动车组自动过分相控制系统电源状态、向前、向后、四个车载信号接收设备的接收情况、系统的工作情况、预告信号、强迫信号及地面定点设备丢失与否等进行采集和存储。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种动车组自动过分相控制系统记录器及其使用方法，包括通过数据信号采集方式接收动车组自动过分相控制系统中的数据的记录器，其技术要点是：记录器内部包含一个基于ARM核的微处理器，数据信号采集方式包括模拟信号的采集和开关量信号的采集，模拟信号采集的是自动过分相控制系统的供电输出，其是将系统的供电输出通过调理电路后输入微处理器的片上A/D进行采集的，开关量信号的采集是通过光电隔离器件将自动过分相控制系统的向前、向后、四个车载信号接收设备的接收情况、系统的工作情况、预告信号、强迫信号及地面定点设备丢失与否情况输入到微处理器进行采集的，记录器设置有数据存储部分、时钟信息记录部分、基于USB的存储数据输出部分、复位电路、有源晶体振荡器和基于LED的人机接口。
本发明的技术效果为：记录器可以准确地获知自动过分相控制系统在频繁工作中的运用情况以及线路中牵引电流干扰和一些不可预知的干扰情况，同时对系统的后期维护和故障定位带来便利，且记录的内容可以直观、准确地呈现给系统的使用、维护人员。
附图说明
图1 地感器相对位置示意图；
图2 记录器原理框图；
图3 记录器工作流程图；
图4 记录器地面数据分析处理系统结构框图。
具体实施方式
由图1-图4可知，本发明涉及一种动车组自动过分相控制系统记录器及其使用方法，包括通过数据信号采集方式接收动车组自动过分相控制系统中的数据的记录器，其中：记录器内部包含一个基于ARM核的微处理器，数据信号采集方式包括模拟信号的采集和开关量信号的采集，模拟信号采集的是自动过分相控制系统的供电输出，其是将系统的供电输出通过调理电路后输入微处理器的片上A/D进行采集的，开关量信号的采集是通过光电隔离器件将自动过分相控制系统的向前、向后、四个车载信号接收设备的接收情况、系统的工作情况、预告信号、强迫信号及地面定点设备丢失与否情况输入到微处理器进行采集的，记录器设置有数据存储部分、时钟信息记录部分、基于USB的存储数据输出部分、复位电路、有源晶体振荡器和基于LED的人机接口。
进一步地，存储部分由掉电数据不丢失的FRAM存储单元和SPI接口的FLASH组成，微处理器内部RTC、RTC供电切换电路和基于RS232总线的时钟校正电路组成记录数据的时钟记录部分，存储数据是通过HOSTUSB接口对外接存储设备即U盘进行输出的。
进一步地，使用方法如下：记录器上电后，基于ARM核的微处理器进行系统和相应外设的合理化配置。记录器不断检测是否有U盘连接在记录器上，当不需要对存储的数据进行取出时即没有U盘连接在记录器上时，微处理器以1 kHz的采集频率采集自动过分相控制系统的供电输出和自动过分相控制系统的向前、向后、四个车载信号接收设备的接收情况、系统的工作情况、预告信号、强迫信号及地面定点设备丢失与否情况。微处理器将采集到的数据及通过RTC得到的时间数据通过无损压缩算法（自行设计的压缩算法）进行压缩并以事先设计好的数据帧格式将数据存储在非易失性存储器件FRAM和SPI口的FLAH中。当有U盘插入到记录器的USB口时，记录器停止数据采集并通过基于LED的人机接口告知U盘插入者U盘已与记录器连接完好。随后记录器将在U盘中查找是否有名为CGFX加数字（数字为0000～9999）的文本文件，文件名例如：CGFX0000.TXT。从CGFX0000.TXT、CGFX0001.TXT、CGFX0002.TXT一直到CGFX9999.TXT逐一查找，如果存在的话，文件跳过创建新文件。例如，U盘中存在CGFX0000.TXT则在U盘中创建CGFX0001.TXT，每次创建数字加1。文件创建好后记录器将解压后的存储数据存储在创建好的文件中，并关闭文件。此时基于LED的人机接口告知U盘插入者记录数据已存储在U盘中，可以拔下U盘。U盘插入者将U盘被拔下，此时记录器又处在没有U盘连接的状态，重新开始采集数据和数据处理，等待下一次U盘的插入。
工作原理如下：记录器为独立结构，当它故障时不会影响整个自动过分相控制系统的工作。记录事件以时间为坐标。记录器可存储50000条记录，记录时间约为30天。需要转储记录数据时，将U盘插入主机USB接口即可自动进行数据转储，转储完毕后转存完毕指示灯亮即可拔下U盘。采集到的数据通过地面数据分析处理系统进行回放与解析，为系统的维护和故障定位提供有效手段。
记录器不属于安全功能，因此只使用一个基于ARM核的微处理器实现控制功能。具体实现如下：
a)电源部分
记录器采用动车组自动过分相控制系统所用PLC输出的24 V电源供电，记录器上隔离电源模块输出5 V电源，用于给USB接口供电。板上另有一路高效的开关电源将5 V转换为3.3 V，供给记录器其他功能模块使用。电源转换电路设计了过压、过流防护功能；
b)系统电源状态的采集
采用精密电阻对动车组自动过分相控制系统的供电电源进行分压以达到微处理器片上A/D输入能接受的幅值，后通过电压跟随器隔离后输入微处理器片上A/D端口；
c)动车组自动过分相控制系统输入、输出信息的采集
记录器通过光电隔离器件将向前、向后、四个车载信号接收设备的接收情况、系统的工作情况、预告信号、强迫信号及地面定点设备丢失与否等自动过分相控制系统运行时的输入、输出信息采集到微处理器；
d)记录器记录事件时间的获取
记录器所用的基于ARM核的未处理器拥有内部RTC,可对记录事件赋予时间。RTC在记录器有3.3V供电时用3.3 V供电，当3.3 V断电后有切换电路切换到锂电池供电；
e)记录器记录事件时间的初始化与校正
记录器通过RS232总线与计算机连接，将获取的计算机时间传送给记录器进行RTC初始化与校正；
f)存储介质与数据转存方法
记录器采用大容量掉电数据不丢失的存储单元做存储介质来存储数据，采用USB通信手段对数据进行转储。
记录器的工作主要是两个部分即数据的存储和转储。对于数据的存储采用堆栈的方式循环储存即“新进旧出”的方法。对于数据的转储采用查询U盘是否挂载的查询方式，没挂载继续查询，检测到挂载后在U盘中创建记录文件进行转储。图3为记录器工作流程图。
记录器地面数据分析处理系统对所记录的数据进行分析和处理。系统结构如图4所示，从总体上看，主要包括：计算机、软件锁、数据记录和USB转存设备、打印机和网络设备等。
利用相应的数据转存设备将记录数据以指定类型的文件形式转存到计算机中，并可利用系统对相应的文件进行分析。在分析过程中，用户可直接通过显示器与计算机之间进行信息交互；设置参数；选择分析功能；控制分析过程；查看分析结果，并将分析结果通过打印机进行打印输出。此外，还可以在确保上网的前提下，通过网络设备，将相应的指定文件上传到指定的服务器上。
Claims (3)
1.一种动车组自动过分相控制系统记录器，通过数据信号采集方式接收动车组自动过分相控制系统运用中工作数据并记录，其特征在于：记录器内部包含一个基于ARM核的微处理器，数据信号采集方式包括模拟信号的采集和开关量信号的采集，模拟信号采集的是自动过分相控制系统的供电输出，其是将系统的供电输出通过调理电路后输入微处理器的片上A/D进行采集的，开关量信号的采集是通过光电隔离器件将自动过分相控制系统的向前、向后、四个车载信号接收设备的接收情况、系统的工作情况、预告信号、强迫信号及地面定点设备丢失与否情况输入到微处理器进行采集的，记录器设置有数据存储部分、时钟信息记录部分、基于USB的存储数据输出部分、复位电路、有源晶体振荡器和基于LED的人机接口。
2.根据权利要求1所述的一种动车组自动过分相控制系统记录器，其特征在于：存储部分由掉电数据不丢失的FRAM存储单元和SPI接口的FLASH组成，微处理器内部RTC、RTC供电切换电路和基于RS232总线的时钟校正电路组成记录数据的时钟记录部分，存储数据是通过HOSTUSB接口对外接存储设备即U盘进行输出的。
3.根据权利要求1所述的一种动车组自动过分相控制系统记录器的使用方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一：记录器上电后，基于ARM核的微处理器进行系统和相应外设的合理化配置，记录器不断检测是否有U盘连接在记录器上，当不需要对存储的数据进行取出时即没有U盘连接在记录器上时，微处理器以1 kHz的采集频率采集自动过分相控制系统的供电输出和自动过分相控制系统的向前、向后、四个车载信号接收设备的接收情况、系统的工作情况、预告信号、强迫信号及地面定点设备丢失与否情况；
步骤二：微处理器将采集到的数据及通过RTC得到的时间数据通过无损压缩算法进行压缩并以事先设计好的数据帧格式将数据存储在非易失性存储器件FRAM和SPI口的FLAH中；
步骤三：当有U盘插入到记录器的USB口时，记录器停止数据采集并通过基于LED的人机接口告知U盘插入者U盘已与记录器连接完好，随后记录器将在U盘中查找是否有名为CGFX加数字（数字为0000～9999）的文本文件，文件名例如：CGFX0000.TXT，从CGFX0000.TXT、CGFX0001.TXT、CGFX0002.TXT一直到CGFX9999.TXT逐一查找，如果存在的话，文件跳过创建新文件；
步骤四：文件创建好后记录器将解压后的存储数据存储在创建好的文件中，并关闭文件，此时基于LED的人机接口告知U盘插入者记录数据已存储在U盘中，可以拔下U盘，U盘插入者将U盘被拔下，此时记录器又处在没有U盘连接的状态，重新开始采集数据和数据处理，等待下一次U盘的插入。
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| CN110069052A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-07-30 | 广东铁峰信息技术有限公司 | 动车自动过分相系统的行车数据管理方法 |
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