CN200971457Y - 数字式养路机械记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字化养路机械记录仪。该数字式养路机械记录仪包括模拟信号转换卡，A/D转换卡，电子盘和计算机主板；模拟信号转换卡和A/D转换卡分别与计算机主板相连接，计算机主板连接电子盘；模拟信号转换卡分别与养路车辆上的传感器进行连接，接收来自其的模拟信号，模拟信号经模拟信号转换卡和A/D转换卡处理后转变成数字信号，并进入计算机主板，数字信号和触发脉冲信号在计算机主板中进行处理，转变成数据文件并保存在电子盘内。本数字化养路机械记录仪可实现铁路大型养路机械上多个通道信号的数字化采集、存储、显示、分析和打印等功能。

Description

数字式养路机械记录仪

技术领域

本实用新型涉及一种用于铁路养路机械的全数字化记录仪，属于铁路养路设备技术领域。

背景技术

在列车长时间运行和自然条件作用下，铁路线路会不可避免地发生变形或损坏。为了确保列车安全、平稳、快速运行，延长线路各组成部分的使用寿命，必须加强线路的养护和维修工作，使线路设备经常保持良好状态。作为铁路工务部门基本任务的铁路线路养护，成为铁路运输组织体系中一项基础性的工作，成为确保运输安全、运输效率、运输服务的前提。

由于铁路不断提速、加速建设客运专线、发展重载运输等因素，导致现有以捣固、清筛、打磨、轨道检测、钢轨探伤等为主体的大型养路机械无论在品种、数量，还是在部分机械的作业性能等方面，都将面临新的压力。

目前，用于轨道检测的大型铁路养路机械上普遍采用国外进口的电子多通道记录仪。这种电子多通道记录仪采集到多个通道信号后，用记录笔直接在记录纸上绘制信号曲线。它存在如下的问题需要解决：

1.在作业过程中，只能一次性绘制信号曲线，不可能第二次绘制同一信号曲线。如果绘制信号曲线的记录纸丢失或损坏，将造成数据的永久性丢失。

2.只能在记录纸上绘制信号曲线，不能在其它介质上绘制或显示信号曲线。同时，不能在纸上给出数字和标注性文字，不便于用户分析。

3.由于只有一份记录纸结果，在纸上也没有文字标注。只能由用户进行归档保存，查询数据非常不方便。

4.采用国外进口的专用绘图纸和喷墨式记录笔，保养要求高、价格昂贵、定货周期长、购买不易。

5.只能根据要记录的参数量选择使用2个或3个通道，通道扩展能力不够。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有电子多通道记录仪存在的不足，提供一种新型的数字化养路机械记录仪。该记录仪可实现对铁路大型养路机械上的多个通道信号(即线路参数，通常包括正矢信号和水平信号等)的数字化采集、存储、显示、分析和打印等功能。

为实现上述的发明目的，本实用新型采用下述的技术方案：

一种数字式养路机械记录仪，安装在养路车辆上，其特征在于：

所述数字式养路机械记录仪包括模拟信号转换卡，A/D转换卡，电子盘和计算机主板；

所述模拟信号转换卡和所述A/D转换卡分别与所述计算机主板相连接，所述计算机主板连接所述电子盘；

所述模拟信号转换卡分别与所述养路车辆上的传感器进行连接，接收来自其的模拟信号，所述模拟信号经所述模拟信号转换卡和A/D转换卡处理后转变成数字信号，并进入所述计算机主板，所述数字信号和触发脉冲信号在所述计算机主板中进行处理，转变成数据文件并保存在所述电子盘内。

所述数字式养路机械记录仪位于一个封闭、顶面倾斜的箱体内，所述箱体固定在一个安装支架上，所述安装支架的底部固定在所述养路车辆上。

所述箱体内具有一个工业控制计算机母板，所述模拟信号转换卡、A/D转换卡、计算机主板都插接在所述母板的插槽上。

所述箱体的顶面分布有液晶显示屏和薄膜键盘，所述液晶显示屏和薄膜键盘分别与所述计算机主板相连接。

所述计算机主板上集成有CPU模块、内存模块和显示控制模块。

所述计算机主板通过串行口连接热敏打印机。

所述计算机主板通过USB接口连接优盘。

所述传感器包括但不限于电子摆传感器、正矢传感器。

所述传感器中还包括脉冲轮传感器。

所述数字式养路机械记录仪中还包括一个台式机和一个连续纸彩色喷墨打印机。

本实用新型所述的数字式养路机械记录仪具有如下的优点：

1.在测量过程中随着养路车正向运行或反向运行，可以实时采集水平信号和正矢信号，将其转换成数字信号，以信号滚动的方式显示在屏幕上。

2.记录仪有两种工作方式：记录方式(描线测量方式)和作业方式(描点测量方式)。

3.采集的数字信号可以存储为电子文件的形式。电子文件可以随时调出来进行分析，可以依据测量日期和公里标来查询电子文件。

4.采用Flash作为存储介质，可以提高电子文件的存储可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型所述的数字式养路机械记录仪的车载部分的组成模块图；

图2为本数字式养路机械记录仪的台式机部分的组成模块图；

图3为本数字式养路机械记录仪的立体外观示意图；

图4为本数字式养路机械记录仪中，上面板的示意图；

图5为本数字式养路机械记录仪的内部安装结构示意图；

图6为本数字式养路机械记录仪的正面示意图；

图7为本数字式养路机械记录仪的左视图；

图8为本数字式养路机械记录仪的右视图；

图9为本数字式养路机械记录仪的后视图；

图10为本数字式养路机械记录仪的主体电路原理图；

图11为本数字式养路机械记录仪中，模拟信号转换卡的电路原理图；

图12为本养路机械记录仪工作时的主显示画面示例图。

具体实施方式

从功能实现的角度上分析，本实用新型所述的数字式养路机械记录仪主要包括图1所示的车载部分和图2所示的台式机部分。其中车载部分是整个记录仪的核心，其包括一个模拟信号转换卡，一个实现A/D转换的信号采集卡，一个计算机主板以及相应的热敏打印机、液晶显示屏、薄膜键盘、电子盘(Flash)等。此外，还包括电源、峰鸣器、并行口适配器、串行口适配器、USB接口适配器等组件。

本实用新型通过安装机架固定在养路车上，接收并处理该养路车所采集的多个通道信号。如图1所示，这些通道信号包括但不限于来自电子摆传感器的水平信号、来自正矢传感器的正矢信号、来自脉冲轮传感器的距离脉冲信号、运行方向信号、作业模式下的24V触发脉冲、加载信号等。这些信号被传送给模拟信号转换卡。同时，峰鸣器也与该模拟信号转换卡相连接。模拟信号转换卡通过并行口连接计算机主板。另外，另一路模拟信号在通过A/D转换信号采集卡转换成数字信号之后，也一并进入该计算机主板中进行处理。这样，输入的两路模拟信号，经过一块模拟信号转换卡和一块A/D转换信号采集卡的处理，转变成数字信号，这两路数字信号与输入的脉冲信号在计算机主板中经过处理，转变成数据文件保存在电子盘内。计算机主板通过计算机串行口连接热敏打印机，通过显示控制模块接口连接液晶显示屏。此外，该主板还通过数据总线连接电子盘，并可以通过USB接口连接作为外设的优盘。此处，采用基于Flash的电子盘进行数据存储是本实用新型的主要创新之一。与普通的硬盘存储设备相比，该电子盘不怕震动，可靠性高，特别适合在养路维护等频繁震动的环境下使用。

本实用新型中的计算机主板可以采用现有的工业控制用计算机主板，其上集成了CPU模块、内存模块和显示控制模块等。这些都是很普通的现有设备，在此就不一一详述了。

图2中所示的台式机部分主要包括一个台式机和一个连续纸彩色喷墨打印机。这一部分主要是针对现有的热敏纸打印机无法打印彩色图像的局限而开发的。本养路机械记录仪中的数据可以通过优盘转存到台式计算机内，在台式计算机上用连续纸彩色喷墨打印机可以打印出两路信号曲线(分别采用红、蓝两种颜色)，以及标记(黄色)、文字标注和数字等。需要强调的是，台式机部分只是本养路机械记录仪的可选组件，并不是必须的组成部分。

如图3所示，本数字式养路机械记录仪位于一个封闭的箱体内，其顶面为一倾斜的上面板。该上面板如图4所示，其上分布有前面提到的液晶显示屏和薄膜键盘。薄膜键盘用于输入使用者的指令，液晶显示屏向使用者显示检测的动态情况。

在图4中，薄膜键盘分为两组，分别是普通键盘和功能键F1至F10。其中，普通键盘用于输入日常的操作指令。功能键具体实现如下的用途：(1)文件按钮(“F1”键，实现文件的查询和调出)；(2)打印按钮(“F2”键，在热敏打印机上连续打印出信号曲线)；(3)查询按钮(“F3”键，查询某一点的信号值和该点附近的信号曲线)；(4)暂停浏览按钮(“F4”键，在浏览已经测量的文件时，暂停信号曲线的滚动，便于信号的细致分析。在暂停状态下，可以获取屏幕上任意一点的信号值。)；(5)向下浏览按钮(“F5”键，操纵信号曲线向下滚动)；(6)向上浏览按钮(“F6”键，操纵信号曲线向上滚动)；(7)标记按钮(“F7”键，在测量过程中，对某些感兴趣区做标记，便于以后的分析。)；(8)公里标按钮(“F8”键，人工输入公里标)；(9)测量按钮(“F9”键，测量开始)；(10)停止测量按钮(“F10”键，停止当前测量)。

如图5所示，本数字式养路机械记录仪将工业用的液晶显示器、计算机主板、触摸键盘和微型打印机等几部分都集成在一个工业计算机机箱内。该机箱具有良好的电磁屏蔽作用，在工业计算机母板的适配槽上插有上述的主板、信号转换卡、信号采集卡等。通过安装机架把本记录仪固定在养路车上，同时该安装机架具有减震的作用。

本实用新型中，记录仪的工作电源可以直接利用养路车上的24伏直流电源，并不需要逆变器转换成220伏交流电源。此外，如图1所示，针对计算机主板、液晶显示屏、键盘等的特殊电压要求，本实用新型中还包括将24V转换为5V和12V的稳压电源。这种稳压电源作为常规技术，在此就不赘述了。

图6至图9分别为本数字式养路机械记录仪的正面、左侧、右侧和后侧的示意图。其中，在图9所示的后侧视图中，分别分布有峰鸣器、电源插头、地线、作业触发信号插头、距离信号插头、正矢信号插头、水平信号插头、后接线端子等。其中，各信号插头分别与养路车上的有关传感器相连接。

图10是本实用新型的主体电路原理图。其中1b51接入作业时产生的24V触发脉冲，1b52接入距离传感器的信号，1b54接入正矢信号，1b56接入水平信号。D1～D9分别表示转接板上的插头接线，分别为：

D1--------24V

D2--------OD

D3--------+15V

D4--------OA

D5----------15V

D6--------+5V

D7--------蜂鸣器(-)

D8--------蜂鸣器(+)

D9--------加载信号

此外，主板与信号采集卡之间的电气连接关系在图10中显示得很清楚，在此就不赘述了。

图11为图10中的模拟信号转换卡的电路原理图。图中的7805和DC/DC电路主要起电平转换作用，图中下半部分的以运算放大器LM148为核心的信号转换电路用于将图10中所示的正矢信号1b54和水平信号1b56转换为计算机主板所接收的信号。而位于图11中间的1b52-3和1b52-1信号是直通的。

图11中分别显示了P1～P7共7个电位器。它们在本实用新型中的作用分别是：

P1-----右夹轨(L9接24V)基准下的正矢信号调零

P2-----左夹轨(L9接OD)基准下的正矢信号调零

P3-----输入1b54-6的电压为负值时，正矢信号比例调节

P4-----输入1b54-6的电压为正值时，正矢信号比例调节

P5-----水平信号调零(电子摆)

P6-----输入1b56-5的电压为负值时，水平信号比例调节(电子摆)

P7-----输入1b56-5的电压为正值时，水平信号比例调节(电子摆)

下面，具体介绍本数字式养路机械记录仪的具体功能和工作方式。

本数字式养路机械记录仪在测量过程中，随着养路车正向运行或反向运行，可以实时采集水平信号和正矢信号，将其转换成数字信号，以信号滚动的方式显示在屏幕上，并能够将数字信号存储为电子文件的形式。该电子文件由三个部分组成：文件名(反映了测量日期和测量方式)、公里标和信号数据。测量中如出现信号超标，系统会显示报警的文字提示，同时有声音报警。信号超标的标准可以人为设定。

记录仪有两种工作方式：记录方式(描线测量方式)和作业方式(描点测量方式)。在记录工作方式下，测量方向有两种：正向测量和反向测量。而在作业工作方式下，测量方向只有正向。在测量过程中，某些地段如果需要重新测量，但又不希望中断测量过程，这时养路车后退，信号滚动方向也跟着改变，到达预定的重测起点后，养路车继续前进，重新测量的信号会覆盖原有的信号，而不需要重新测量的地段，其信号保持不变。

测量后的电子文件可以随时调出来进行分析，还可以依据测量日期和公里标来查询电子文件。当调出某一电子文件后，不仅可以用曲线滚动的方式显示信号，同时可以测出任意点的信号值。另外，还可以直接查询任意点附近的曲线。

图12所示为本养路机械记录仪工作时的主显示画面。在主显示画面的中间是两路信号显示区域。本实用新型中，两路信号共享显示区域，其显示零点不重合。水平信号曲线用兰色表示，正矢信号曲线用红色表示。显示区域有垂直刻度(代表测量距离)和水平刻度(代表信号幅度)。

主显示画面的下方是两个状态栏区域，分别显示当前文件名称、公里标、报警提示以及当前测量点的信号值等。画面上还指示出当前是否打开声音报警(主画面上方)和曲线滚动速度(主画面左下)。另外，在主画面上方用绿色汉字标示最近的操作状态。

液晶显示器上的纵坐标表示距离，信号显示的纵坐标可以选择四种比例：1∶1、1∶5、1∶20和1∶50。1∶1、1∶5、1∶20和1∶50的含义分别是：显示器上一屏可以显示40米、200米、800米和2000米距离的信号。信号分析时，可以先选择1∶50或1∶20的比例来粗略了解整个测量信号的变化，再选择1∶1或1∶5的比例对信号进行详细分析。在测量过程中，信号纵坐标的显示比例固定为1∶1。信号横坐标表示信号的幅度大小(分别对应电子摆和正矢传感器的测量值)，有三个显示等级：1∶1、1∶2和1∶3。1∶3表示最大显示范围为-180mm～+180mm之间，横向分为120格，每格表示3mm；1∶2表示最大显示范围为-120mm～+120mm之间，横向分为120格，每格表示2mm；1∶1表示最大显示范围为-60mm～+60mm之间，横向分为120格，每格表示1mm。在每次测量开始时，默认选择1∶1的横向显示比例(最大显示范围为-60mm～+60mm)。如果在测量过程中有一段信号(4米以上)的幅度超过-60mm～+60mm的显示范围，则自动调整为1∶2的横向显示比例(最大显示范围为-120mm～+120mm)。如果在测量过程中有一段信号(4米以上)的幅度超过-120mm～+120mm的显示范围，则自动调整为1∶3的横向显示比例(最大显示范围为-180mm～+180mm)。用户也可以在测量开始时，直接选择1∶2和1∶3的显示比例。

电子文件中的测量信号可以随时调出进行打印。打印机可以采用内置的热敏打印机，也可以采用外接的连续纸彩色喷墨打印机。打印功能使本数字式养路机械记录仪完全保留了原电子记录仪的功能，并在此基础上进行了功能扩展。

为了提高数据文件的存储可靠性，本数字式养路机械记录仪采用基于Flash的电子盘作为存储介质。另外，可以在记录仪上增加USB接口，并配置优盘，记录仪中的数据文件可以备份到优盘内，通过优盘可以把这些数据文件转移到其它设备上。

以上通过具体的实施例对本实用新型的实施方式进行了详细的解说。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数字式养路机械记录仪，安装在养路车辆上，其特征在于：

所述数字式养路机械记录仪包括模拟信号转换卡，A/D转换卡，电子盘和计算机主板；

所述模拟信号转换卡和所述A/D转换卡分别与所述计算机主板相连接，所述计算机主板连接所述电子盘；

所述模拟信号转换卡分别与所述养路车辆上的多个传感器进行连接。

2.如权利要求1所述的数字式养路机械记录仪，其特征在于：

所述数字式养路机械记录仪位于一个封闭、顶面倾斜的箱体内，所述箱体固定在一个安装支架上，所述安装支架的底部固定在所述养路车辆上。

3.如权利要求2所述的数字式养路机械记录仪，其特征在于：

所述箱体内具有一个工业控制计算机母板，所述模拟信号转换卡、A/D转换卡、计算机主板都插接在所述母板的插槽上。

4.如权利要求2所述的数字式养路机械记录仪，其特征在于：

所述箱体的顶面分布有液晶显示屏和薄膜键盘，所述液晶显示屏和薄膜键盘分别与所述计算机主板相连接。

5.如权利要求1或3或4所述的数字式养路机械记录仪，其特征在于：

所述计算机主板上集成有CPU模块、内存模块和显示控制模块。

6.如权利要求1所述的数字式养路机械记录仪，其特征在于：

所述计算机主板通过串口连接热敏打印机。

7.如权利要求1所述的数字式养路机械记录仪，其特征在于：

所述计算机主板通过USB接口连接优盘。

8.如权利要求1所述的数字式养路机械记录仪，其特征在于：

所述传感器包括但不限于电子摆传感器、正矢传感器。

9.如权利要求8所述的数字式养路机械记录仪，其特征在于：

所述传感器中还包括脉冲轮传感器。

10.如权利要求1所述的数字式养路机械记录仪，其特征在于：

所述数字式养路机械记录仪中还包括一个台式机和一个连续纸彩色喷墨打印机。

Images