CN1899870A - 一种机车遥测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机车遥测预警装置，属于电子信息领域，它由主机11、气压检测器12、电机检测器13、温度检测器14组成；主机11分别安装在机车第一、第二驾驶室内；在每个机车受电弓和主风泵气管上加装气压检测器12，在每个电机上安装电机检测器13，在主变压器上安装温度检测器14；装有该装置的机车运行后，安装在各部位的对应检测器便自动工作，对机车设备的气压、温度、电机故障进行实时检测，并将通过无线传输相应数据给两驾驶室车内的主机11；当某一机车设备超出正常数值时，两主机11便会发出对应的语音提示、数字显示；受电弓气压过低时会自动切换机车电源；主机11可与铁路其它设备实现多频点双向数字通讯；从而保证机车的最佳性能及安全。

Description

一种机车遥测预警系统

技术领域

本发明涉及一种机车遥测预警系统，属于电子信息领域，是提高现有铁路机车安全性能的多功能装置。

背景技术

中国铁路的发展速度已占据世界榜首，但仍未能满足国民经济发展的需求。因此，中国铁路提出了高速、重载的发展战略方向。在不断提速、加载的前提下，要保障铁路运输的安全生产，就必须对机车的关键设备进行更可靠的监测、提示预警。目前，机车关键设备的检测和预警方法有以下缺陷：①受电弓气压的检测是通过查看气压表实现的，这种方式对于处在行车状态的司乘人员极为不便；另一方面气压表检测的数据不精确，容易产生误操作。受电弓气压的状态决定着机车运行的供电效果，直接影响机车的性能和运行安全。当气压过高时，受电弓与高压导线的摩擦增大，损坏机车受电弓和导线；当气压过低时，受电弓与高压导线接触不良，造成电火花损坏机车内部设施。②当受电弓气压过低被发现时，由人工手动把机车控制电源切换到车内电源，造成故障处理不及时。③当主变压器温度过高时便断电停车，没有提前预警功能，这样容易造成机车中途停车。④电机缺相故障只有达到相当严重的程度，即电机被烧毁的情况下才会被发现，不能实时检测预警。⑤机车的刹车风管压力监测不便，导致机车的刹车风管压力过高造成机车刹车抱死，压力过低造成制动力不足。⑥刹车风管轻缓漏气的情况不易被察觉。

近年来，随着铁路运输的日新月异，列车运输向高速重载和长途客运趋势发展，利用先进科学技术来减少临时维修、机车损耗，进一步提高机车性能，确保行车安全成为铁路管理部门的重要任务。及时掌握每台机车的实际运行状况，对机车性能进行实时跟踪记录，对故障机车进行早期预警和修理是减少机车损耗，提高机车性能的关键。其次，改变传统的计划维修体制，科学的实施机车状态检修，降低了检修成本，提高了机车的寿命。这一切都需要准确、系统的对机车性能进行检测和数据积累分析，从而形成状态检修的技术方案。

发明内容

本发明机车遥测预警系统的目的是提供高精度、多功能、安装简便的铁路机车安全遥测预警系统。本发明的技术方案包括主机11、气压检测器12、电机检测器13、温度检测器14；主机11分别安装在机车第一、第二驾驶室内；在每个机车受电弓和主风泵气管上加装气压检测器12，在每个电机上安装电机检测器13，在主变压器上安装温度检测器14；装有该装置的机车运行后，安装在各部位的对应检测器便自动工作，对机车设备的气压、温度、电机故障进行实时检测，并无线传输相应的数据给两驾驶室车内的主机11；当某一机车设备超出正常数值时，两主机11便会发出对应的语音提示、数字显示；受电弓气压过低时会自动切换机车电源；主机11可与铁路其它设备实现多频点双向数字通讯；从而保证机车的最佳性能及安全。

本发明的优点在于：

①系统可对铁路机车上的20余个关键设备进行无线遥测和预警，安装采用非接触方式，在机车原基础上增加各种无线遥测传感器，无需改变机车的线路和原工作模式，两驾驶室的主机对各种故障进行提前语音提示预警。

②该系统主机采用无线多频点数字收发模块，不但能处理关键设备的遥测和预警，而且能与车站、道口、其它机车无线联动实现数据交换记录和安全预警。

③气压检测器12实现了微型化、低功耗、高精度对受电弓和主风泵气管气压检测、抗干扰可靠通讯等功效。

④温度检测器14实现了对机车主变压器温度的实时检测、提前预警，克服了温度过高导致机车运行途中的停车现象。

⑤电机检测器13采用非接触方式跟踪判断电机的工作状态，实现对电机的缺相、过载、空载预警。

附图说明

图1是本发明的组成图

图2是本发明主机的方框图

图3是本发明气压检测器的方框图

图4是本发明电机检测器的方框图

图5是本发明温度检测器的方框图

具体实施方式

本发明的组成图1中包括：主机11、气压检测器12、电机检测器13、温度检测器14组成。

本发明的技术方案包括主机11、气压检测器12、电机检测器13、温度检测器14；主机11分别安装在机车第一、第二驾驶室内；在每个机车受电弓和主风泵气管上加装气压检测器12，在每个电机上安装电机检测器13，在主变压器上安装温度检测器14；装有该装置的机车运行后，安装在各部位的对应检测器便自动工作，对机车设备的气压、温度、电机故障进行实时检测，并无线传输相应的数据给两驾驶室车内的主机11；当某一机车设备超出正常数值时，两主机11便会发出对应的语音提示、数字显示；受电弓气压过低时主机11会自动切换机车电源；主机11可与铁路其它设备实现多频点双向数字通讯；从而保证机车的最佳性能及安全。

图2是本发明主机11的方框图，包括：中央处理器21、显示屏22、电源模块23、无线收发模块24、联动模块25、语音电路26、喇叭27。

主机11安装在机车第一、第二驾驶室内，第一、第二驾驶室内的工作人员可以共享报警信息和利用主机11询问机车运行的当前状况。电源模块23与第一或第二驾驶室内的电源接通，将机车电源电压转换成主机适合电压，从而为主机11各单元供电。

当无线收发模块24接收到气压、温度、缺相等信息时，无线收发模块24将信息送给中央处理器21，中央处理器21运算判断后控制显示屏22显示预警信息，并通过语音电路26控制喇叭27语音报出预警信息。

通过按键28可以控制中央处理器21查询气压检测器12、电机检测器13、温度检测器14发送给主机11的历史信息数据；通过按键28可以控制中央处理器21与无线收发模块24配合发送询问指令给不同位置的气压检测器12、电机检测器13、温度检测器14，从而实现机车运行过程中的主机11主动预警询问。

当中央处理器21通过无线收发模块24接收到受电弓处的气压检测器12发送的气压过低信息时，中央处理器21通过联动模块25给机车配电柜开关信号使机车自动切换供电方式。

主机11的无线收发模块24通过中央处理器21的程序设定，实现与其他无线设备的数据共享。

图3是本发明气压检测器12的组成部分，包括：压力传感器31、运算放大器32、温度传感器33、震动传感器34、中央处理器35、收发模块36、锂亚电池37。

震动传感器34有两个电极，在静止状态不导通，当有轻微震动时，震动传感器34间断导通，使中央处理器35外部中断控制端获取行车信号，中央处理器35控制锂亚电池37给气压检测器12各模块供电，使气压检测器12各模块进入工作；在机车停止运行后，延时数分钟掉电，从而实现气压检测器12的自动工作控制；各气压检测器12采用了专用锂亚电池37，使电量、工作温度范围性能比锂锰电池更高。

中央处理器35的看门狗每数秒钟从睡眠状态转为间断工作状态，在工作状态分别访问压力传感器31、温度传感器33的是否变化超过一定量；当有不正常数据时，便控制发射模块36给主机11发送报警数据；从而实现低功耗节电效果。

在每个机车受电弓和主风泵气管上加装气压检测器12，在中央处理器35工作时，压力传感器31将受电弓或主风泵气管的气压模拟信号输入给运算放大器32放大后，发送给中央处理器35，中央处理器35将该气压数据与记存的所检测容器的气压数据对比后计算变化量，当所测受电弓或主风泵气管处气压变化量超过一定值时，控制发射模块36向主机11发射报警数据，从而实现检测容器的气压变化。

在中央处理器35工作时，温度传感器33将检测容器的温度信号输入给中央处理器35，中央处理器35将该温度数据与前数分钟已存储的温度数据对比后判别容器是否温升太快；若容器温升太快或超过一定温度数值，中央处理器35则控制发射模块36给主机11发送报警数据；从而实现检测容器的高温故障。

中央处理器35可以根据温度传感器33检测的温度信息对压力传感器31检测的压力数据进行温度参数补偿，得出更精确的气压检测数据。

每次机车运行数分钟时，气压检测器12工作时，中央处理器35按照软件程序访问压力传感器31、温度传感器33，将容器的气压数据发送给主机11，由主机11判别完成对分机31的自检功能。

气压检测器12由中央处理器35按照软件程序与发射模块36完成多组抗干扰编码及低功耗高效射频发射，能在恶劣的屏蔽环境下进行数传，在报警状态会连续发射预警数据，从而实现安全可靠预警。

在机车运行过程中，当工作人员控制主机11给气压检测器12发送检测询问信号时，收发模块36接收到此信号后发送给中央处理器35，中央处理器35将当时压力传感器31和温度传感器33检测的信号通过收发模块36发送给主机11，从而实现主机11的主动询问检测。

图4是本发明电机检测器13的方框图，包括：中央处理器41、电源模块42、三相交流互感器43、收发模块44。

中央处理器41由电源模块42供电，被检测交流电机的三根电源线分别穿过三相交流互感器43后与电机连接，当电机供电时三相交流互感器43可感应出三根电源线电压信号，来触发中央处理器41由睡眠状态转为工作状态，实现自动唤醒功能。

电机启动正常工作时三相交流互感器43会感应出3组一定数值的电压信号，中央处理器41寄存并跟踪该3组电压数值；当电机发生缺相时对应的电压数值变为零，中央处理器41便控制收发模块44发出相应报警数据给主机11，实现缺相预警功能。

电机检测器13初次安装在被检测电机上后，中央处理器41通过三相交流互感器43连续3次感应电机启动和运行状态的电压数值，便计算并记存该数据的平均数值为标准数据，并驱动收发模块44发送相应数据给主机11记存，使电机检测器14和主机11均实现该电机标准数据的学习和记存功能。

若电机出现过载时，三相交流互感器43检测出电压信号长时间高于中央处理器41寄存的标准数据；若电机出现空载时，三相交流互感器43检测出电压信号长时间低于中央处理器41寄存的标准数据；中央处理器41会控制收发模块44发出相应报警数据给主机11，实现电机过载、空载的预警功能。

电源模块42由中央处理器41检测电压变化，当电源电压低于设定值时，中央处理器41控制收发模块44发送报警信号给主机11。

图5是温度监测器14的方框图，包括：中央处理器51、温度传感器52、震动传感器53、锂亚电池54、收发模块55。

温度检测器14安装在主变压器上，震动传感器53有两个电极，在静止状态不导通，当有轻微震动时，震动传感器53间断导通，使中央处理器51外部中断控制端获取行车信号，中央处理器51控制锂亚电池54给温度监测器14各模块供电，使温度监测器14各模块进入工作；在机车停止运行后，延时数分钟掉电，从而实现温度监测器14的自动工作控制；温度监测器14采用了专用锂亚电池54，使电量、工作温度范围性能比锂锰电池更高。

当温度传感器52检测到温度变化信号时，将此温度信号发送给中央处理器51，中央处理器51判断温度超过设定变化范围时，控制收发模块55发送温度信号给主机11，实现主变压器温度预警功能。

当主机11发送查询当前主变压器温度信息给收发模块55时，收发模块55将此信号发送给中央处理器51，中央处理器51将当前温度传感器52检测的温度信息通过收发模块55发送给主机11，从而实现主机11主动查询主变压器当前温度的功能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明技术实施的任何简单修改、变更与等效结构变化，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种机车遥测预警系统：其特征是：由主机11、气压检测器12、电机检测器13、温度检测器14；主机11分别安装在机车第一、第二驾驶室内；在每个机车受电弓和主风泵气管上加装气压检测器12，在每个电机上安装电机检测器13，在主变压器上安装温度检测器14；装有该装置的机车运行后，安装在各部位的对应检测器便自动工作，对机车设备的气压、温度、电机故障进行实时检测，并将通过无线传输相应数据给两驾驶室车内的主机11；当某一机车设备超出正常数值时，两主机11便会发出对应的语音提示、数字显示；受电弓气压过低时主机11会自动切换机车电源；主机11可与铁路其它设备实现多频点双向数字通讯；从而保证机车的最佳性能及安全。

2.如权利要求1所述的一种机车遥测预警系统，其特征在于：所述的主机11通过按键28可以控制中央处理器21查询气压检测器12、电机检测器13、温度检测器14发送给主机11的历史信息数据；通过按件28可以控制中央处理器21与无线收发模块24配合发送询问指令给不同位置的气压检测器12、电机检测器13、温度检测器14，从而实现机车运行过程中的主机11的主动询检。

3.如权利要求1所述的一种机车遥测预警系统，其特征在于：所述的主机11当中央处理器21通过无线收发模块24接收到受电弓处的气压检测器12发送的气压过低信息时，中央处理器21通过联动模块25给机车配电柜开关信号使机车自动切换供电方式。

4.如权利要求1所述的一种机车遥测预警系统，其特征在于：所述的电机检测器13安装在每个电机上，被检测交流电机的三根电源线分别穿过三相交流互感器43后与电机连接，当电机供电时三相交流互感器43可感应出三根电源线电压信号；电机启动正常工作时三相交流互感器43会感应出3组一定数值的电压信号，中央处理器41寄存并跟踪该3组电压数值；电机电源线中任何一根的电压出现变化时三相交流互感器43都可以检测出来，中央处理器41便控制收发模块44发送相应报警数据给主机11，实现过载、空载、缺相预警功能。

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