CN1136112C - 内燃机车的综合功能监测器 - Google Patents

Abstract

一种内燃机车的综合功能监测器，主机电路包括由供油齿条、油马达、机车功率、机车过载、欠载监测显示电路组成的恒功操纵部分，和由机车前进、后进、起机及低油压保护、励磁机励磁、主发电机励磁、走车控制及高油压保护监测显示电路、语音提示电路组成的故障定位部分。本发明采用了科学的动态监测方式，使得内燃机车能够实现恒功操纵和具有故障定位的功能，有效地发挥了机车的动力性、经济性，同时确保了机车的安全运行。

Description

内燃机车的综合功能监测器

技术领域：

本发明涉及内燃机车运行功能的监测设备，是一种可充分发挥内燃机车的动力性、经济性，提高机车的安全性、可靠性的综合功能监测器。

背景技术：

目前，内燃机车担负着我国铁路干线客货运营的主体运输任务，它是直接产生铁路运营效益的动力系统。内燃机车在牵引运行中，存在着影响机车动力性、经济性、安全性和可靠性的诸多因素，归纳起来内燃机车存在有“恒功状态”不良和“突发性故障”较多两大类问题。所谓恒功状态即恒功率特性，简单地讲，它是柴油机和主发电机之间保持平衡关系的特性。这种恒功特性是机车在厂、架修时整定的，机车运行时牵引环境的不同、操纵水平的差异、机车保养好坏等因素，都会影响机车的恒功率，尤其是柴油机系统容易发生变化。例如喷油器发生雾化不良现象，直接会影响柴油机的功率。因此，运用机车不同程度地处于不恒功状态运行，影响着机车的动力性能，危及着机车本身的安全。内燃机车存在的另一个共性问题就是突发性故障较多，尤其是机车的电器电路部分，更容易发生突发性故障。这类突发性故障是造成机车临修、机故、途停、运缓等事故的重要因素。针对“恒功状态不良”问题，现有技术尚无指导乘务人员恒功操纵机车的监测仪器，来发挥机车的最大运输效益，防范隐患，保障安全。针对“突发性故障多”的问题，现有技术主要采取停机检查，使用一般测试仪器通过电阻值的变化来检测故障，尚无动态监测手段。现有技术也有一些功能单一或彼此独立的故障监测方法，尚无能够对机车的各部件、各线路实施全方位的综合监测的技术方案，来解决内燃机车恒功状态不良以及突发性故障较多的问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种内燃机车的综合功能监测器，监测机车各主要部件及电路的动态变化，实现恒功操纵和故障定位，从而更有效地发挥机车的动力性、经济性，同时确保机车的安全运行。

本发明为解决上述任务，采取的技术方案如下：

一种内燃机车的综合功能监测器，包括：机车电器监测点以及传感器、接口电路、驱动电路和显示电路，是由机车电器监测点以及传感器，将各类信号经电缆输送给位于司机室内的主机进行处理，然后在显示面板上分类显示。其主机电路包括恒功操纵和故障定位两大部分。恒功操纵主要由供油齿条、油马达、机车功率、机车过载、机车欠载五部分监测电路组成，是通过信号采样、放大、数模转换等不同电路，把油马达动态变化的实际位置和供油齿条的实际刻度，通过光电二极管直观地显示在监测器面板上；而过载和欠载则是通过两个红灯直接显示；机车动态功率是用数字直接显示其功率数。故障定位主要由机车前进、后进、起机及低油压保护、励磁机励磁、主发电机励磁、走车控制及高油压保护六部分监测电路组成，是分别由15个光电二极管点灯显示得电情况或故障位置。当光电二极管显示绿灯时，电路正常工作，发生故障时立即变成红灯显示，这些显示全部设计在监测器的面板上，同时，由14个光电耦合器分别触发语音电路，发出语音提示。

本发明由于通过对机车主要部件柴油机、联调器、主发电机等的跟踪监测(如柴油机的供油量及变化、联调器油马达功调电阻的动态位置、主发电机通过1ZL的动态输出功率等)，司机就能全面及时地了解自己所操纵的机车的运行状态。当机车处于不恒功状态时，柴油机必然处于过载或欠载两种状态，当监测器过载灯亮时，司机及时提手柄，增加柴油机的功率，使机车回到恒功功运行状态；当欠载灯亮时，司机回手柄，减少柴油机的功率，使机车回到恒功运行状态。因此，监测器科学地应用了机车的恒功特性，充分有效地发挥了机车的动力性，同时消除了事故隐患。由于监测器对机车电器电路实行跟踪监测，通过光电显示和语音提示双重功能，做到故障定位，使乘务人员能及时快速地处理故障，确保运用机车的安全。总之，本发明采用了科学的动态监测方式，从而使得内燃机车能够实施恒功操纵和具有故障定位的功能，有效地发挥了机车的动力性、经济性、同时确保了机车的安全运行。

下面将结合附图和通过实施例作进一步的说明。

附图说明：

图1是显示机车动态功率的电路方框图；

图2是显示柴油机供油量动态变化的电路方框图；

图3是显示油马达动态工作位置的电路方框图；

图4是显示机车过载时的电路方框图；

图5是显示机车欠载时的电路方框图；

图6是综合功能监测器面板显示框图；

图7是机车功率电路图；

图8是综合功能监测器的主电路图。

具体实施方式：

如图1所示，机车动态功率显示电路：机车在正常牵引运行中，柴油机在某一特点转速下，功率的大小直接表明了机车的质量状况，所以要科学地运用机车，就必须随时掌握机车的动态功率。图1给出了监测器直接显示机车动态功率的电路方框图，图内的监测点是指主发电机经1ZL后的电流和电压的测点。

如图2所示，柴油机供油量的动态变化显示电路：柴油机是内燃机车的动力源，它本身的工作质量，直接影响着机车的动力性，如果供油量发生异常变化，就有可能危及行车安全，机车在牵引运行时，司机要想了解柴油机的供油量，只能靠付司机到动力间巡视完毕后再向司机报告，这样，就不能及时全面掌握柴油机供油量的动态参数。而这一动态参数，是司机恒功操纵机车的重要依据，同时也是保证机车安全，降低燃油消耗，充分发挥机车经济性的关键所在。图2是这一功能电路的方框图，图内14灯采用直线排列连续点灯动态显示，参看图6，灯上的数字表明供油齿条的实际刻度，而16和17灯采用了红灯警告显示，提醒司机供油刻度接近最大位，防止了事故发生。

如图3所示，联调器油马达的动态工作位置显示电路：联调器是内燃机车的心脏，它的作用是否良好，直接危及着柴油机的安全运行。而油马达工作位置的变化，即代表着联调器工作的状态，油马达工作的动态位置和柴油机供油量的动态变化，是判断机车是否恒功运行的重要标志。图3给出了联调器油马达动态参数显示方框图，油马达动态位置采用了11灯直线排列连续点灯显示，参看图6，灯上1、2、3、4、5字样表明油马达实际位置，共五大格，每半格设一灯。

如图4、5所示，机车过载和欠载状态显示电路：当机车不恒功运行时，柴油机则处于过载或欠载状态，而监测器对这两个状态能够作出自动判断显示，这就给乘务人员提供了一个恒动操纵机车的科学依据。司机根据这一显示，能及时地对柴油机的转速(供油量)做出升或降的调整，及时地调整了机车的状态，保证了机车在恒功范围内运行。图4给出了机车过载时的功能显示电路方框图，光电显示指的是监测器面板上的过载红灯。图5给出了机车欠载时的功能显示电路的方框图，光电显示指的是监测面板上的欠载红灯。

如图6所示，起机电路和低油压保护电路的工作显示和语音提示电路：监测器对起机电路的监测，主要放在DLS在起机时和起机后的得电显示，以便确认经济电阻是否投入工作。在机车运用中，因经济电阻故障使DLS损坏而停机或起不了机的现象时有发生，这就给运用机车的安全带来了一定的威胁，所以本发明设计了对起机电路的监测显示及语音提示电路。同时，为了准确判断停机故障的原因，本发明还设计了对低油压保护电路的监测显示及语言提示电路。图6中给出了该功能电路的面板显示框图。

如图6所示，换向(前进或向进)电路的监测显示和语音提示电路：为了确保换向，防止逆电事故的发生，本发明设计了显示电路，当确保换向后电磁伐保持得电的工作显示绿灯，一旦没能换好向，或者换向后电磁伐掉电，就立即显示红灯，并且发出语音提示。根据显示，乘务员在换好向或处理好掉电故障后方可动车，即可避免发生逆电事故。图6中给出了该功能电路的面板显示框图。

如图6所示，走车控制电路和高油压保护电路的监测显示和语音提示电路：这部分电路是监测重点，这是因为走车控制及高油压保护电路的故障发生率最高，故障发生的原因复杂，且隐蔽性、突发性强，在机车运行中因时间紧促，不易处理；这类故障是造成临修、机故、途停、运缓事故的重要因素。因此，本发明采用“动态监测”电路来发现和防止这类故障，采用光电二极管点灯显示和语音提示来“故障定位”，便于处理上述故障。图6中给出了这部分电路的面板显示框图，从272点灯显示到374点灯显示过程如下：例如374在正常时，应显示绿灯，发生故障时显示红灯，而325在正常工作时无灯光显示，若发生故障后变为绿灯显示，其故障点便定位在红灯与绿灯之间的接点5-6C处。

如图6所示，励磁电路的监测显示和语音提示电路：励磁机和主发电机是电传动内燃机车的重要部件，在机车运用中，由于其励磁电路故障引发途停、运缓的现象较多。本发明设计了励磁机励磁和主发电机励磁电路的显示电路和语音提示电路，以确定励磁回路是否正常。图6中给出了这部分电路的面板显示框图，当励磁电路正常时，绿灯显示，励磁电路发生故障时变为红灯显示。

如图8、7所示，一种内燃机车的综合功能监测器，其主机电路包括恒功操纵和故障定位两部分，恒功操纵电路由供油齿条、油马达、机车功率、机车过载、机车欠载监测显示电路组成。油马达工作位置显示电路是：由油马达传感器Y送来的动态信号，经电阻1R2、二极管D1、电阻1R3进入集成电路LM3914的5脚，处理后输出，分别供给11个光电二极管1D1至光电二极管1D11连续点灯显示。供油齿条显示电路是：由柴油机供油传感器C送来的信号，经电阻2R2、二极管D2入两块集成电路LM3914的5脚，处理后输出，分别供给14个光电二极管2D1至光电二极管2D14点灯显示。机车的过载和欠载显示电路是：由油马达工作位置和柴油机供油量的信号电压，经门电路输给光电显示电路。参见图7，机车功率显示电路是：由机车主电路传感器送来的电压信号V和电流信号I，分别经电阻R1、R2输入集成电路MC₁1495的4脚和9脚，经信号处理后分别由2脚和14脚输入放大器μA741的3脚和2脚，经放大后由其6脚输出，经电位器输入数字表直接显示。故障定位电路由机车前进、后进、起机及低油压保护监测显示电路组成。由15个光电二极管3D1至3D15分别点灯显示，同时由14个光电耦合器BG1至BG14分别触发语音电路提示。15个光电二极管分别是：励磁机励磁电路监测光电二极管3D1，它由机车主电路采集的信号，经2CZ8、9、10三点输入；主发电机励磁电路的监测光电二极管3D2，它由2CZ17、18、19三点输入；机车前进和后进电路的监测光电二极管3D4、光电二极管3D3，分别由1CZ13、14，和1CZ15、16点输入；起机电路的监测光电二极管3D5由1CZ12、1CZ8输入；低压油保护电路的监测光电二极管3D6、光电二极管3D7，由1CZ9、10、11输入；走车控制和高油压保护电路的监测光电二极管3D8、光电二极管3D9、光电二极管3D10、光电二极管3D12、光电二极管3D13、光电二极管3D14、光电二极管3D15，分别由1CZ8、1CZ7、1CZ6、1CZ5、1CZ4、1CZ3、1CZ2、1CZ1输入。

Claims (3)

1、一种内燃机车的综合功能监测器，包括：机车电器监测点以及传感器、接口电路、驱动电路和显示电路，其特征在于：所述的电路包括恒功操纵和故障定位两部分，恒功操纵电路由供油齿条、油马达、机车功率、机车过载、机车欠载监测电路组成，经信号采样、放大、数模转换电路，把油马达动态变化位置和供油齿条实际刻度，通过光电二极管在面板上显示，把过载、欠载状态通过两个红灯显示，把机车功率用数字显示；故障定位电路由机车前进、后进、起机及低油压保护、励磁机励磁、主发电机励磁、走车控制及高油压保护监测电路组成，由15个光电二极管分别点灯显示，同时由14个光电耦合器分别触发语音电路提示。

2、按照权利要求1所述的内燃机车的综合功能监测器，其特征在于：所述的恒功操纵部分的油马达工作位置显示电路是：由油马达传感器(Y)送来的动态信号，经电阻(1R2)、二极管(D1)、电阻(1R3)进入集成电路(LM3914)处理后输出，分别供给11个光电二极管连续点灯显示；供油齿条显示电路是：由柴油机供油传感器(C)送来的信号，经电阻(2R2)、二极管(D2)进入两块集成电路(LM3914)处理后输出，分别供给14个光电二极管点灯显示；机车功率数字显示电路是：由机车电路传感器送来的电压信号(V)和电流信号(I)，分别经电阻(R1)、(R2)输入集成电路(MC₁1495)的4脚和9脚，经信号处理后由2脚和14脚输入放大器(μA741)的3脚和2脚，经放大后由其6脚输出，经电位器输入数字表直接显示；机车的过载和欠载显示电路是：由油马达工作位置和柴油机供油量的信号电压，经门电路输给光电显示电路。

3、按照权利要求1所述的内燃机车的综合功能监测器，其特征在于：所述的故障定位电路的15个光电二极管，其励磁机励磁电路的监测光电二极管(3D1)，由机车主电路采集的信号经2CZ8、9、10三点输入；主发电机励磁电路的监测光电二极管(3D2)，由2CZ17、18、19三点输入；机车前进和后进电路的监测光电二极管(3D4)、光电二极管(3D3)，分别由1CZ13、14，和1CZ15、16点输入；起机电路的监测光电二极管(3D5)，由1CZ12、1CZ8输入；低压油保护电路的监测光电二极管(3D6)、光电二极管(3D7)，由1CZ9、10、11输入；走车控制和高油压保护电路的监测光电二极管(3D8)、光电二极管(3D9)、光电二极管(3D10)、光电二极管(3D12)、光电二极管(3D13)、光电二极管(3D14)、光电二极管(3D15)，分别由1CZ8、1CZ7、1CZ6、1CZ5、1CZ4、1CZ3、1CZ2、1CZ1输入。

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