CN200942782Y

CN200942782Y - 铁路机车动轮弛缓报警器

Info

Publication number: CN200942782Y
Application number: CN 200620127463
Authority: CN
Inventors: 李春亿
Original assignee: 李春亿
Current assignee: Beijing Benlong Electric Railway Equipment Co., Ltd.
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2016-08-25

Abstract

本实用新型涉及一种铁路机车动轮弛缓报警器，它由制动传感器、速度传感器、制动信号处理电路、比较整形电路、速度开关电路、选通电路、单片机、逻辑判断电路、语音报警电路、复位电路组成；本实用新型取得的有益效果是：与机车配套性好，安装简便。可有效的防止因乘务员误操作、误打手制动、制动系统故障等因素，造成的机车动轮弛缓故障，对铁路机车运用安全具有重大意义。

Description

铁路机车动轮弛缓报警器

技术领域

本实用新型涉及一种铁路机车动轮弛缓报警器，适用于各型内燃、电力机车。

背景技术

机车动轮弛缓是指机车在运行中，机车轮对轮箍与轮辐之间发生的相对位移。严重的动轮弛缓会使机车轮箍进裂或外窜，造成脱线或颠覆事故。因此机车动轮弛缓是影响机车运行安全的重大隐患之一。

目前在部分机车上安装试验的动轮弛缓报警器有两种：(1)检测制动管压力的压力式报警器。(2)检测轮箍温度的温度式报警器。上述动轮弛缓报警器各有特点，作为检测制动管压力的报警器安装简便，但不能检测手制动和单缸制动器故障造成的动轮弛缓故障，检测不全面，停车时也报警，不符合机车运用状态；检测轮箍温度的温度式报警器虽然可以全面预防机车动轮弛缓故障，但由于温度传感器采用非接触式，造价太高，装车难度较大。同时由于南北方温度差别大，报警器温度临界点不容易控制，容易产生误报警。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种既能检测空气制动状态，又能检测手动制动状态，而且只有在机车运行中超过了设定的制动距离的情况下才报警的铁路机车动轮弛缓报警器。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：

本实用新型由制动传感器、速度传感器、制动信号处理电路、比较整形电路、速度开关电路、选通电路、单片机、逻辑判断电路、语音报警电路、复位电路组成；制动传感器的输出端接制动信号处理电路的输入端，制动信号处理电路的一路输出接选通电路的输入端，其另一路输出接逻辑判断电路的输入端；速度传感器的输出端接比较整形电路的输入端，比较整形电路的一路输出端接选通电路的输入端，其另一路输出接速度开关电路的输入端；速度开关电路的输出接逻辑判断电路的输入端；选通电路的输出端接单片机的输入端，单片机的输出接逻辑判断电路的输入端，逻辑判断电路的一路输出接语音报警电路的输入端；逻辑判断电路的另一路输出经复位电路接单片机的复位端。

机车乘务员误操作、误带手制动运行，造成轮对轮箍与闸瓦长时间摩擦发热，是机车动轮弛缓的主要原因。

从动轮弛缓的原因分析，动轮弛缓必须具备三个条件：(1)机车运行中。(2)机车制动。(3)制动时间过长。本实用新型就是对上述三个条件的检测和判断，当检测到有动轮弛缓趋势时，产生报警信号，提醒司机注意，从而达到预防动轮弛缓的目的。

本实用新型取得的有益效果是：与机车配套性好，安装简便。可有效的防止因乘务员误操作、误打手制动、制动系统故障等因素，造成的机车动轮弛缓故障，对铁路机车运行安全具有重大意义。同时由于机车动轮弛缓后，必须对轮对进行修理，动轮弛缓报警器对节约成本也具有明显作用。按每年防止1000个动轮弛缓故障计算，可节约修理费用1000×10000＝10000000元。因此动轮弛缓报警器具有良好的安全和经济效益，有着广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

由图1、2所示的实施例可知，它由制动传感器、速度传感器、制动信号处理电路、比较整形电路、速度开关电路、选通电路、单片机、逻辑判断电路、语音报警电路、复位电路组成；制动传感器的输出端接制动信号处理电路的输入端，制动信号处理电路的一路输出接选通电路的输入端，其另一路输出接逻辑判断电路的输入端；速度传感器的输出端接比较整形电路的输入端，比较整形电路的一路输出端接选通电路的输入端，其另一路输出接速度开关电路的输入端；速度开关电路的输出接逻辑判断电路的输入端；选通电路的输出端接单片机的输入端，单片机的输出接逻辑判断电路的输入端，逻辑判断电路的一路输出接语音报警电路的输入端；逻辑判断电路的另一路输出经复位电路接单片机的复位端。

制动传感器采用接近开关，接近开关安装在带手动制动的轮对闸缸鞲鞴上，每台机车安装两个接近开关；制动信号处理电路由晶体管V3、V4、V8、电阻R12、R13、R42-R44、R46-R48、发光二极管LD1、LD4组成；晶体管V3、电阻R42-R43、发光二极管LD1组成第一路制动传感信号的输入电路，晶体管V3的基极经电阻R42接接近开关的一端，晶体管V3的发射极接地，晶体管V3的集电极经电阻R44接+15V，电阻R42与发光二极管LD1串联后接在电阻R43与接近开关的节点与地之间；晶体管V4、电阻R46-R48、发光二极管LD4组成另一路制动信号输入电路，其结构与上述制动信号输入电路相同；晶体管V8、电阻R12、R13组成开关电路，晶体管V8的基极经电阻R12分别接晶体管V3、V4的集电极，晶体管V8的发射极接地，晶体管V8的集电极经电阻R13接+5V。

速度传感器采用原机车上的测速电机；比较整形电路由运算放大器U1B、电阻R1-R6、二极管D1、D2、电容C1组成；运算放大器U1B的正向输入端5脚经电阻R5接速度传感器的输出端4，运算放大器U1B的负向输入端6脚经电阻R2接速度传感器的另一输出端5，电阻R3与R4串联后接在+5V与地之间，运算放大器U1B的正向输入端5脚经电阻R5接在电阻R3与R4的节点上；电阻R1与速度传感器的输出端并联；二极管D1、D2及电容C1三者并联后接在速度传感器的输出端4与运算放大器U1B的负向输入端6脚之间；电阻R6接在运算放大器U1B的7脚与5脚之间。

速度开关电路由晶体管V1、非门U3B、电阻R7-R10、电容C2、C3、二极管D3、D4组成；晶体管V1的基极依次经二极管D4、电阻R7、电容C2接运算放大器U1B的输出端7脚，晶体管V1的发射极接地，晶体管V1的集电极依次经电阻R9、R10接+5V，电容C3接在电阻R9与电阻R10的节点与地之间，非门U3C的输入端5脚经电阻R9接晶体管V1的集电极；电阻R8接在晶体管V1的基极与地之间；二极管D3接在电阻R7与二极管D4的节点与地之间。

选通电路由与门U5B组成，与门U5B的一个输入端6脚接制动信号处理电路中的晶体管V8的集电极，与门U5B的另一个输入端5脚接运算放大器U1B的输出端7脚。

单片机U6采用89C2051，晶体X1、电容C22、C23、C25、电阻R16、R25、发光二极管LD3为其外围元件；单片机U6输入端8脚接与门U5B的输出端4脚；电阻R16与发光二极管LD3串联后接在+5V与单片机U6的6脚之间。

逻辑判断电路由与门U5C、U5D、非门U3B、U3F组成，与门U5C的输入端8脚接晶体管V8的集电极，与门U5C的输入端9脚接非门U3C的输出端6脚；与门U5C的输出端10脚接与门U5D的输入端13脚，与门U5C的输出端10脚接非门U3B的输入端3脚；与门U5D的输入端12脚接单片机U6的输出端11脚；与门U5D的输出端11脚接非门U3F的输出端13脚。

语音报警电路由语音芯片和放大电路组成；语音芯片U7采用PM5020；电阻R15、R50、发光二极管LD2为其外围元件；电阻R15与发光二极管LD2串联后接在+5V与语音芯片U7的16脚之间；语音芯片U7的输入端4、5脚分别接非门U3B、U3F的输出端4、12脚；放大电路由前置大器U2A及其外围元件电阻R31-R36、电容C4-C6、功率放大器U4及其外围元件电阻R37-R41、电容C8-C14、电位器RP1、扬声器SP组成；前置放大器U2A的正向输入端3脚依次经电阻R31、电阻C4接语音芯片U7的输出端13脚，前置放大器U2A的负向输入端2脚依次经电阻R32、电容C5接语音芯片U7的输出端14脚；前置放大器U7的输出端1脚依次经电容C8、电位器RP1接地；功率放大器U4的输入端1脚经电容C9接电位器RP1的动臂，电阻R39与电容C11串联后接在功率放大器U4的2脚与地之间；扬声器SP与电容C14串联后接在功率放大器U4的输出端4脚与地之间。

复位电路由晶体管V2、非门U3A、U3E、电阻R22-R24、电容C20、C24组成；晶体管V2的基极经电阻R24接与门U5C的输出端10脚，晶体管V2的集电极依次经电阻R23、非门U3E、非门U3A、电容C24接单片机U6的复位端1脚，晶体管V2的发射极接地。

本实施例的工作原理如下：

1、速度信号检测：

速度信号输入后，经过由U1B(LM158)等组成的比较器电路整形后，U1B的7脚输出幅值为+5V的脉冲信号。其频率与机车速度传感器输出信号的频率相同。其中R1、R2、D1、D2、C1构成限流、钳制保护电路，保护UIB。R3、R4、R5、R6和U1B组成迟滞比较器。

比较整形电路输出的脉冲信号分为两路，第一路输出到U5B(4081)的5脚，如果此时机车制动，即U5B的6脚为高电平，则此脉冲信号通过U5B的4脚输出到单片机电路U6的8脚，进行脉冲计数。

第二路输出通过C2输入到速度开关电路。当有速度脉冲时，脉冲为高电平时，V1导通，+5V电源R9、V1接地，U3C(40106)的5脚为低电平，U3C的6脚输出高电平；脉冲为低电平时，V1关闭，+5V电源R10向C3充电，当充电结束后，U3C(40106)的5脚由低电平变为高电平，由于R10向远远大于R9，因此当有脉冲电平时(最低对应机车速度3km/h)，此充电过程不能完成，因此U3C的5脚一直为低电平，U3C的6脚输出高电平，此高电平为速度开关信号SD，输入到逻辑判断电路U5C(4081)的9脚。

2、制动信号检测：

制动信号分两路输入，电路完全一致。以第一路信号为例，当有制动信号时，V3(8050)导通，V8的基极为低电平，V8不导通，+5V经过R13得到一个高电平作为制动信号ZD。一路到U5B(4081)的6脚，控制速度脉冲。另一路到逻辑判断电路U5C的8脚。任何一路制动信号输入，均可以控制V8关闭，从而得到制动信号ZD。

3、单片机电路：

单片机电路由U6(89C2501)等电路构成，主要是采集速度信号脉冲，计算制动距离。当制动距离达到设定值后，单片机U6的11脚输出高电平到逻辑判断电路U5D(4081)的12脚。

单片机电路采用硬件复位，当逻辑判断电路中的U5C的10脚输出一个低电平时，V2截止，+5V通过电阻R22向电容C20充电，通过U3E、U3A产生一个正脉冲输入到单片机U6的1脚，使单片机复位。由于复位信号的产生来自U5C的8脚(ZD)和9脚(SD)，只要任何一个为零，则产生复位信号，相当于实际运行中的机车停车或缓解。

4、逻辑判断电路：

当U5C的10脚输出高电平时，表示此时机车有速度信号和制动信号，通过U3B反向，向语音芯片U7输出驱动信号1。当U5D的11脚输出高电平时，表示此时机车有速度信号和制动信号，并且制动距离已经大于设定值，通过U3F反向，向语音芯片U7输出驱动信号2。

5、报警显示电路：

显示电路由LD1、LD2、LD3、LD4四个发光二极管组成，分别表示单片机工作、语音报警输出、制动信号1和制动信号2。

报警电路为语音报警，包括三个部分。

第一部分由语音芯片U7构成，其内部存储了需要报警的信息，通过逻辑判断电路触发。与逻辑判断电路的输出信号相对应。其中信号1为低电平触发，播放1遍，内容为“机车制动、机车制动、机车制动”；信息2为低电平触发，重复播放，内容为“注意，机车制动”。

第二部分由U2A(NE5532)等电路组成，是典型的音频前置放大电路。

第三部分由U4(TDA2030)等电路组成，是典型的音频功率放大电路。其

输出功率约为5W。电位器RP1用来调节音频电路音量。

Claims

1、铁路机车动轮弛缓报警器，其特征在于它由制动传感器、速度传感器、制动信号处理电路、比较整形电路、速度开关电路、选通电路、单片机、逻辑判断电路、语音报警电路、复位电路组成；制动传感器的输出端接制动信号处理电路的输入端，制动信号处理电路的一路输出接选通电路的输入端，其另一路输出接逻辑判断电路的输入端；速度传感器的输出端接比较整形电路的输入端，比较整形电路的一路输出端接选通电路的输入端，其另一路输出接速度开关电路的输入端；速度开关电路的输出接逻辑判断电路的输入端；选通电路的输出端接单片机的输入端，单片机的输出接逻辑判断电路的输入端，逻辑判断电路的一路输出接语音报警电路的输入端；逻辑判断电路的另一路输出经复位电路接单片机的复位端。

2、根据权利要求1所述的铁路机车动轮弛缓报警器，其特征在于制动传感器采用接近开关，接近开关安装在带手动制动的轮对闸缸鞲鞴上，每台机车安装两个接近开关；制动信号处理电路由晶体管V3、V4、V8、电阻R12、R13、R42-R44、R46-R48、发光二极管LD1、LD4组成；晶体管V3、电阻R42-R43、发光二极管LD1组成第一路制动传感信号的输入电路，晶体管V3的基极经电阻R42接接近开关的一端，晶体管V3的发射极接地，晶体管V3的集电极经电阻R44接+15V，电阻R42与发光二极管LD1串联后接在电阻R43与接近开关的节点与地之间；晶体管V4、电阻R46-R48、发光二极管LD4组成另一路制动信号输入电路，其结构与上述制动信号输入电路相同；晶体管V8、电阻R12、R13组成开关电路，晶体管V8的基极经电阻R12分别接晶体管V3、V4的集电极，晶体管V8的发射极接地，晶体管V8的集电极经电阻R13接+5V。

3、根据权利要求2所述的铁路机车动轮弛缓报警器，其特征在于速度传感器采用原机车上的测速电机；比较整形电路由运算放大器U1B、电阻R1-R6、二极管D1、D2、电容C1组成；运算放大器U1B的正向输入端5脚经电阻R5接速度传感器的输出端(4)，运算放大器U1B的负向输入端6脚经电阻R2接速度传感器的另一输出端(5)，电阻R3与R4串联后接在+5V与地之间，运算放大器U1B的正向输入端5脚经电阻R5接在电阻R3与R4的节点上；电阻R1与速度传感器的输出端并联；二极管D1、D2及电容C1三者并联后接在速度传感器的输出端(4)与运算放大器U1B的负向输入端6脚之间；电阻R6接在运算放大器U1B的7脚与5脚之间。

4、根据权利要求3所述的铁路机车动轮弛缓报警器，其特征在于速度开关电路由晶体管V1、非门U3B、电阻R7-R10、电容C2、C3、二极管D3、D4组成；晶体管V1的基极依次经二极管D4、电阻R7、电容C2接运算放大器U1B的输出端7脚，晶体管V1的发射极接地，晶体管V1的集电极依次经电阻R9、R10接+5V，电容C3接在电阻R9与电阻R10的节点与地之间，非门U3C的输入端5脚经电阻R9接晶体管V1的集电极；电阻R8接在晶体管V1的基极与地之间；二极管D3接在电阻R7与二极管D4的节点与地之间。

5、根据权利要求4所述的铁路机车动轮弛缓报警器，其特征在于选通电路由与门U5B组成，与门U5B的一个输入端6脚接制动信号处理电路中的晶体管V8的集电极，与门U5B的另一个输入端5脚接运算放大器U1B的输出端7脚。

6、根据权利要求5所述的铁路机车动轮弛缓报警器，其特征在于单片机U6采用89C2051，晶体X1、电容C22、C23、C25、电阻R16、R25、发光二极管LD3为其外围元件；单片机U6输入端8脚接与门U5B的输出端4脚；电阻R16与发光二极管LD3串联后接在+5V与单片机U6的6脚之间。

7、根据权利要求6所述的铁路机车动轮弛缓报警器，其特征在于逻辑判断电路由与门U5C、U5D、非门U3B、U3F组成，与门U5C的输入端8脚接晶体管V8的集电极，与门U5C的输入端9脚接非门U3C的输出端6脚；与门U5C的输出端10脚接与门U5D的输入端13脚，与门U5C的输出端10脚接非门U3B的输入端3脚；与门U5D的输入端12脚接单片机U6的输出端11脚；与门U5D的输出端11脚接非门U3F的输出端13脚。

8、根据权利要求7所述的铁路机车动轮弛缓报警器，其特征在于语音报警电路由语音芯片和放大电路组成；语音芯片U7采用PM5020；电阻R15、R50、发光二极管LD2为其外围元件；电阻R15与发光二极管LD2串联后接在+5V与语音芯片U7的16脚之间；语音芯片U7的输入端4、5脚分别接非门U3B、U3F的输出端4、12脚；放大电路由前置大器U2A及其外围元件电阻R31-R36、电容C4-C6、功率放大器U4及其外围元件电阻R37-R41、电容C8-C14、电位器RP1、扬声器SP组成；前置放大器U2A的正向输入端3脚依次经电阻R31、电阻C4接语音芯片U7的输出端13脚，前置放大器U2A的负向输入端2脚依次经电阻R32、电容C5接语音芯片U7的输出端14脚；前置放大器U7的输出端1脚依次经电容C8、电位器RP1接地；功率放大器U4的输入端1脚经电容C9接电位器RP1的动臂，电阻R39与电容C11串联后接在功率放大器U4的2脚与地之间；扬声器SP与电容C14串联后接在功率放大器U4的输出端4脚与地之间。

9、根据权利要求8所述的铁路机车动轮弛缓报警器，其特征在于复位电路由晶体管V2、非门U3A、U3E、电阻R22-R24、电容C20、C24组成；晶体管V2的基极经电阻R24接与门U5C的输出端10脚，晶体管V2的集电极依次经电阻R23、非门U3E、非门U3A、电容C24接单片机U6的复位端1脚，晶体管V2的发射极接地。