CN108844694B - 一种高速动车组运动中气密性检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种高速动车组气压泄漏点检测装置及其检测方法，包括分别位于动车组头尾机车的各两个气压变送器，各一个单片机。其优点在于结构简单，并且能实时显示气压泄漏信息。当发生气压泄漏时，可以计算出气压泄漏点位置，将数据存入CCU中央控制单元，并将数据通过与CCU相连接的MVB多功能车辆总线传入至DMI司机人机单元。其检测方法为当发生气压泄漏时，车头尾单片机将气压变送器测得的气压发生异常值及异常时刻发送给CCU，根据时间差，结合车速、车长、气压传播速度计算出气压泄露位置，并在DMI司机人机单元给出实时报警和显示，同时可以在动车组完成列车作业入段检修时启动CCU中央控制单元，调出气压泄露位置信息，在气密性检验一项节省了大量时间和人力。
Description
技术领域
本发明涉及高速动车组气密性检测技术领域,具体涉及一种高速动车组运动中气密性检测装置及检测方法。
背景技术
随着我国高速铁路客运事业的迅速发展,对车辆运行的可靠性和舒适性要求越来越高。列车密封性对车内压力变化有很大的影响，将最终决定车内压力舒适度。而现有的高速动车组在运行时，当发生气压泄漏时，不能给出报警并显示气压泄漏位置信息，且现有的高速动车组在车辆段进行检修时，气密性泄漏点检测主要使用耳听、手摸、肥皂水的方法比较原始且效率较低下,气压泄漏点不易查找。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有高速动车组气压泄漏位置检测方法效率低下、运行途中不能给出报警等缺点，本发明提供了一种简单、有效的高速动车组运动中气密性检测装置。
本发明的另一目的是提供上述高速动车组运动中气密性检测装置的检测方法。
一种高速动车组运动中气密性检测装置，包括在动车组头部安装的车头位置单片机和车头位置气压变送器，所述车头位置两组气压变送器连接车头位置单片机并将车头位置车外和车内气压信息传送给车头位置单片机，所述动车组尾部安装车尾位置单片机和车尾位置气压变送器，所述车尾位置单片机连接车尾位置气压变送器并将车尾位置车外和车内气压信息传送给车尾位置单片机，车头和车尾位置单片机通过判断车内外气压变送器检测气压信息是否发生趋近判断是否发生气压泄漏，所述车头位置单片机和车尾位置单片机分别连接各自的CCU中央控制单元和ATP控制单元，车头位置单片机和车尾位置单片机连接ATP核心单元用于接收动车组运行速度信息，并配合接收到的车头位置气压变送器和车尾位置气压变送器的气压信息进行运算，确定出气压泄漏点的位置，CCU中央控制单元连接WTB绞线式列车总线和MVB多功能车辆总线，通过WTB绞线式列车总线使车头位置单片机和车尾位置单片机互相发送和接收信息，MVB多功能车辆总线将气压泄漏位置信息传送给DMI司机人机单元用于实时显示气压泄漏位置信息和报警。
所述车头位置单片机连接两组车头位置气压变送器，所述车尾位置单片机连接两组车尾位置气压变送器。车头位置单片机和车尾位置单片机均为MC68332单片机。
所述车头位置单片机连接两组车头位置气压变送器，所述车尾位置单片机连接两组车尾位置气压变送器，所述两组车头位置气压变送器分别安装在车头的车外和车内，用于检测车头位置车外和车内的气压信息，车头位置单片机实时对比两组车头位置气压变送器检测气压信息，车头位置单片机通过判断车头位置车外和车内气压变送器检测气压信息是否发生趋近,从而判断车头位置是否接收到气压泄漏信息，所述两组车尾位置气压变送器分别安装在车尾的车外和车内，用于检测车尾位置车外和车内的气压信息，车尾位置单片机实时对比两组车尾位置气压变送器检测气压信息，车尾位置单片机通过判断车尾位置车外和车内气压变送器检测气压信息是否发生趋近，从而判断车尾位置是否接收到气压泄漏信息。
上述高速动车组气压泄漏点检测装置气压泄漏点位置的计算方法，假设动车组车长为L米，车头位置单片机和车尾位置单片机连接ATP核心单元用于接收动车组运行速度信息，假设接收到的车速为vkm/h，即v/3.6m/s，假设在动车组距车头X米处发生压力泄漏，则传导至列车尾部所需要时间如式3.1所示：
由此推算，由于X的值在0-L米之间变化，因此泄漏位置X传导至列车尾的时间取值范围如式3.2所示：
传导至列车头部所需要时间如式3.3所示：
同理由于X的值在0-L米之间变化，因此由泄漏位置X传导至列车头的时间取值范围如式3.4所示：
车头位置气压变送器和车尾位置气压变送器在1秒内读数1000次，也就是1毫秒读取一次压力值，考虑到数据读取和平滑滤波，准确的读到数据需要延迟50毫秒，在上述条件下，车尾位置读取到异常压力波信号的时间t1如式3.5所示
车头位置读取到异常压力波信号的时间t2如式3.6所示：
在实际行车中，由于很难测得动车组气压值开始出现异常到传输到气压变送器的时间，即无法确定t1和t2的具体大小，但是可以测得t1和t2的时间差，算得出气压泄漏点位置X；
当t1≥t2时，即t1-t2≥0时，设t'＝t1-t2，根据t1和t2的表达式可得X的表达式如式3.7所示：
当t1＜t2时，即t2-t1＞0时，设t”＝t2-t1，根据t1和t2的表达式可得X的表达式如3.8所示：
假设车头位置单片机率先接收到气压变送器传送的气压异常信息，当车头位置单片机先接收到车头位置气压变送器传送的压力异常信息时，车头位置单片机记录接收到压力异常信息的时刻，并经CCU中央控制单元和WTB绞线式列车总线给车尾位置单片机传送车头位置气压异常时刻；当车尾位置单片机接收到车尾位置气压变送器传送的压力异常信息时，车尾位置单片机记录接收到压力异常信息的时刻，并经CCU中央控制单元和WTB绞线式列车总线给车头位置单片机传送车尾位置气压异常时刻。再根据上述公式，两个单片机可算得头尾时间差和气压泄漏位置X，同理，当车尾位置单片机先接收到气压异常信息时，也按照同样的方法即可算得气压泄漏位置X。
车头位置单片机和车尾位置单片机算得气压泄漏位置X传给CCU中央控制单元，然后传送给DMI司机人机单元显示X的数值，即可确定实际气压泄漏位置为距车头X m处，算得X的值保存在CCU中央控制单元中，当动车组完成列车作业进入动车段后，维修检测人员可以通过启动CCU中央控制单元和DMI司机人机单元显示X的数值，找出气压泄漏位置X。
本发明结构简单，并且能在动车组运动中实时显示气压泄漏信息。当发生气压泄漏时，可以计算出气压泄漏点位置，将数据存入CCU(Central Control Unit)中央控制单元，并将数据通过与CCU相连接的MVB(Multifunction Vehicle Bus)多功能车辆总线传入至DMI(Driver-Machine Interface)司机人机单元。其检测方法为当发生气压泄漏时，车头尾MC68832单片机将气压变送器测得的气压发生异常值及异常时刻发送给CCU，根据时间差，结合车速、车长、气压传播速度计算出气压泄露位置，并在DMI司机人机单元给出实时报警和显示，同时可以在动车组完成列车作业入段检修时启动CCU中央控制单元，调出气压泄露位置信息，在气密性检验一项节省了大量时间和人力。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明做进一步说明：
图1为本高速动车组运动中气密性检测装置结构示意图。
图2为本高速动车组运动中气密性检测装置位置示意图。
图中各件号说明：
1-WTB列车总线；2-MVB车辆总线；3-ATP核心单元；4-车头位置气压变送器；5-车头位置单片机；6-DMI司机人机界面；7-CCU中央控制单元；8-车尾位置气压变送器；9-车尾位置单片机。
具体实施方式
结合图1和图2，对高速动车组运动中气密性检测方法和装置进行详细说明。
如图1和图2所示，一种高速动车组运动中气密性检测装置，包括在动车组头部安装的车头位置单片机5和车头位置气压变送器4，车头位置单片机5连接两组车头位置气压变送器4，车头位置气压变送器4连接车头位置单片机5并将车头位置车外和车内气压信息传送给车头位置单片机5，在动车组尾部安装的车尾位置单片机9和车尾位置气压变送器8，车尾位置单片机9连接两组车尾位置气压变送器8，车尾位置气压变送器8连接车尾位置单片机9并将车尾位置车外和车内气压信息传送给车尾位置单片机9，车头位置单片机5和车尾位置单片机9分别连接各自的CCU中央控制单元7和ATP控制单元3，车头位置单片机5和车尾位置单片机9连接ATP核心单元3用于接收动车组运行速度信息，并配合接收到的车头位置气压变送器4和车尾位置气压变送器8的气压信息进行运算，确定出气压泄漏点的位置，CCU中央控制单元7连接WTB绞线式列车总线1和MVB多功能车辆总线2，通过WTB绞线式列车总线1使车头位置单片机5和车尾位置单片机9互相发送和接收信息，MVB多功能车辆总线2将气压泄漏位置信息传送给DMI司机人机单元6用于实时显示气压泄漏位置信息和报警。
其中车尾位置单片机9均为MC68332单片机。
车头位置单片机连接两组车头位置气压变送器，所述车尾位置单片机连接两组车尾位置气压变送器，所述两组车头位置气压变送器分别安装在车头的车外和车内，用于检测车头位置车外和车内的气压信息，车头位置单片机实时对比两组车头位置气压变送器检测气压信息，车头位置单片机通过判断车头位置车外和车内气压变送器检测气压信息是否发生趋近,从而判断车头位置是否接收到气压泄漏信息，所述两组车尾位置气压变送器分别安装在车尾的车外和车内，用于检测车尾位置车外和车内的气压信息，车尾位置单片机实时对比两组车尾位置气压变送器检测气压信息，车尾位置单片机通过判断车尾位置车外和车内气压变送器检测气压信息是否发生趋近，从而判断车尾位置是否接收到气压泄漏信息。
上述高速动车组气密性的检测方法。高速动车组气压泄漏点的计算原理是气压泄漏位置传导至车头和车尾时间不同，根据车头尾位置首先接收到异常气压的时间差可算出气压泄露位置。设动车组车长为L米，车头位置单片机5和车尾位置单片机9可以从ATP核心单元3接收速度信息，假设接收到的车速为v(km/h)，即v/3.6(m/s)。且车头位置气压变送器4和车尾位置气压变送器8可以在1秒内读数1000次，也就是1毫秒读取一次压力值，考虑到数据取和平滑滤波，准确的读到数据需要延迟50毫秒。假设压力泄露位置距动车组车头X米，则传导至列车尾部所需要的时间t1如式(1)所示：
由于X的值在0-L米之间变化，因此t2的取值范围如式(2)所示：
同理可算出传导至列车头部所需要时间t2及其取值范围分别如式(3)和式(4)所示：
在实际行车中，由于很难测得动车组气压值开始出现异常到传输到气压变送器的时间，即无法确定t1和t2的具体大小，但是可以测得t1和t2的时间差，通过时间差算得出气压泄漏点位置X。
当t1＞＝t2时，即t1-t2＞＝0时，设t'＝t1-t2，根据t1和t2的表达式可算得气压泄漏位置X如式(5)所示：
当t1＜t2时，即t2-t1＞0时，设t”＝t2-t1，根据t1和t2的表达式可算得气压泄漏位置X如式(6)所示：
设车头位置单片机5率先接收到气压变送器传送的气压异常信息，当车头位置单片机5先接收到车头气压变送器4传送的压力异常信息时，记录时间点信息，并经CCU中央控制单元7和WTB列车总线1给车尾位置单片机9传送时间点信息；当车尾位置单片机9接收到车尾气压变送器8传送的压力异常信息时，记录时间点信息，并经CCU中央控制单元7和WTB列车总线1给车尾位置单片机9传送时间点信息，这样车头位置单片机5、车尾位置单片机9即可算得气压传送到车头气压变送器4和车尾气压变送器8的时间差，再根据上述公式(5)(6)，两个单片机即可算得气压泄漏位置X。同理，当车尾位置单片机9先接收到气压异常信息时，也按照同样的方法即可算得气压泄漏位置X。
算得X的值后，数据信息保存在CCU中央控制单元7中，当动车组完成列车作业进入动车段后，维修检测人员可以通过启动CCU中央控制单元7和DMI司机人机界面6显示X的数值，找出气压泄漏位置X。
具体方法为，假设高速动车组车长L为200米，车尾位置单片机9接收到速度传感器的速度值v为240km/h，假设动车组运行时某一时刻发生气压泄漏，假设车尾位置单片机9先接收到气压泄漏信息，车头位置单片机5后接收到气压泄漏信息，车头位置单片机5、9车尾位置单片机9计算得头尾位置接收到故障压力波时刻差t”为0.051s，分别将t”和L代入式(6)中算得X为88.72，可得气压泄露位置位于距动车组车头88.72米处。
Claims (5)
1.一种高速动车组运动中气密性检测装置，包括动车组车头位置单片机(5)和车头位置气压变送器(4)，动车组车尾位置单片机(9)和车尾位置气压变送器(8)，所述车头位置气压变送器(4)将气压信息传送给车头位置单片机(5)，所述车尾位置气压变送器(8)将气压信息传送给车尾位置单片机(9),所述车头位置单片机(5)和车尾位置单片机(9)分别连接各自的CCU中央控制单元(7)和ATP核心单元(3)，车头位置单片机(5)和车尾位置单片机(9)连接ATP核心单元(3)用于接收动车组运行速度信息，并配合接收到的车头位置气压变送器(4)和车尾位置气压变送器(8)的气压信息进行运算，确定出气压泄漏点的位置，CCU中央控制单元(7)连接WTB绞线式列车总线(1)和MVB多功能车辆总线(2)，通过WTB绞线式列车总线(1)使车头位置单片机(5)和车尾位置单片机(9)互相发送和接收信息，MVB多功能车辆总线(2)将气压泄漏位置信息传送给DMI司机人机单元(6)用于实时显示气压泄漏位置信息和报警。
2.根据权利要求1所述的一种高速动车组运动中气密性检测装置，其特征在于：所述车头位置单片机(5)和车尾位置单片机(9)的型号均为MC68332。
3.根据权利要求1或2所述的一种高速动车组运动中气密性检测装置，其特征在于：所述车头位置单片机(5)连接两组车头位置气压变送器(4)，所述车尾位置单片机(9)连接两组车尾位置气压变送器(8)，所述两组车头位置气压变送器(4)分别安装在车头的车外和车内，用于检测车头位置车外和车内的气压信息，车头位置单片机(5)实时对比两组车头位置气压变送器(4)检测气压信息，车头位置单片机(5)通过判断车头位置车外和车内气压变送器(4)检测气压信息是否发生趋近,从而判断车头位置是否接收到气压泄漏信息，所述两组车尾位置气压变送器(8)分别安装在车尾的车外和车内，用于检测车尾位置车外和车内的气压信息，车尾位置单片机(9)实时对比两组车尾位置气压变送器(8)检测气压信息，车尾位置单片机(9)通过判断车尾位置车外和车内气压变送器(8)检测气压信息是否发生趋近，从而判断车尾位置是否接收到气压泄漏信息。
4.根据权利要求3所述的一种高速动车组运动中气密性检测装置的检测方法，其特征在于：假设动车组车长为L米，车头位置单片机(5)和车尾位置单片机(9)连接ATP核心单元(3)用于接收动车组运行速度信息，假设接收到的车速为v km/h，即v/3.6m/s，假设在动车组距车头X米处发生压力泄漏，则传导至列车尾部所需要时间如式3.1所示：
由此推算，由于X的值在0-L米之间变化，因此泄漏位置X传导至列车尾的时间取值范围如式3.2所示：
传导至列车头部所需要时间如式3.3所示：
同理由于X的值在0-L米之间变化，因此由泄漏位置X传导至列车头的时间取值范围如式3.4所示：
车头位置气压变送器(4)和车尾位置气压变送器(8)在1秒内读数1000次，也就是1毫秒读取一次压力值，考虑到数据读取和平滑滤波，准确的读到数据需要延迟50毫秒，在上述条件下，车尾位置读取到异常压力波信号的时间t1如式3.5所示
车头位置读取到异常压力波信号的时间t2如式3.6所示：
在实际行车中，由于很难测得动车组气压值开始出现异常到传输到气压变送器的时间，即无法确定t1和t2的具体大小，但是可以测得t1和t2的时间差，算得出气压泄漏点位置X；
当t1≥t2时，即t1-t2≥0时，设t'＝t1-t2，根据t1和t2的表达式可得X的表达式如式3.7所示：
当t1＜t2时，即t2-t1＞0时，设t”＝t2-t1，根据t1和t2的表达式可得X的表达式如3.8所示：
假设车头位置单片机(5)率先接收到气压变送器传送的气压异常信息，当车头位置单片机(5)先接收到车头位置气压变送器(4)传送的压力异常信息时，车头位置单片机(5)记录接收到压力异常信息的时刻，并经CCU中央控制单元(7)和WTB绞线式列车总线(1)给车尾位置单片机(9)传送车头位置气压异常时刻；当车尾位置单片机(9)接收到车尾位置气压变送器(8)传送的压力异常信息时，车尾位置单片机(9)记录接收到压力异常信息的时刻，并经CCU中央控制单元(7)和WTB绞线式列车总线(1)给车头位置单片机(5)传送车尾位置气压异常时刻；再根据上述公式，两个单片机可算得头尾时间差和气压泄漏位置X，同理，当车尾位置单片机(9)先接收到气压异常信息时，也按照同样的方法即可算得气压泄漏位置X。
5.根据权利要求4所述的一种高速动车组运动中气密性检测装置的检测方法，其特征在于：车头位置单片机(5)和车尾位置单片机(9)算得气压泄漏位置X传给CCU中央控制单元(7)，然后传送给DMI司机人机单元(6)显示X的数值，即可在动车组运动中确定实际气压泄漏位置为距车头X m处，算得X的值保存在CCU中央控制单元(7)中，当动车组完成列车作业进入动车段后，维修检测人员可以通过启动CCU中央控制单元(7)和DMI司机人机单元(6)显示X的数值，找出气压泄漏位置X。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20200414 |