CN201117016Y - 一种机车记录仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种机车记录仪，它包括硬件部分和软件部分，硬件部分由CPU、总线接口、显示器和SD卡组成。总线接口包括USB总线接口和CAN总线接口。显示器由4个LED组成，显示记录仪工作状态，包括SD卡故障、SD卡记录已满、记录仪没收到数据和USB操作。软件部分包括基于单片机的数据记录软件和PC机分析软件。PC机分析软件包括数据读取、数据处理和故障分析。本实用新型可以及时解机车运行状态及故障信息，为机车检修提供准确可靠的历史数据及变化趋势，利于现场维护使用。本实用新型可广泛应用于铁路机车系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种记录仪，特别是关于一种机车记录仪。
背景技术
铁路机车运行监控记录仪(俗称黑匣子)主要用来记录机车运行数据，它可处理、保存和显示机车运行过程中的各种模拟量、开关量，诸如：机车运行速度、柴油机转速、列车管压力、制动缸压力、加载信号、警醒信号等。目前，记录仪主要用于国铁，造价成本和使用成本都非常高。我国有很多机车出口拉美及非洲国家，这些国家没有像我国这样的铁路信号系统，因此，不能使用机车运行监控记录仪，即使需要使用记录仪，也只是由某些工业用记录仪替代，但这些替代品往往并不适合铁路环境下使用，所以这些替代的工业用记录仪在记录数据和可靠性方面存在一系列问题。另外，记录数据分析软件也满足不了行车状况分析要求，比如出口古巴的机车上使用的记录仪就存在抗干扰能力差、记录“假数据”等问题，给使用带来了不少的麻烦。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种记录机车运行状态的记录仪。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种机车记录仪，其特征在于：它包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分CPU、总线接口、显示器和SD卡，所述总线接口包括USB总线接口和CAN总线接口，所述显示器由4个LED组成，包括所述SD卡故障显示、所述SD卡记录已满显示、记录仪没收到数据显示和USB操作显示；所述CPU一方面通过双端口与机车上的机车控制单元进行双向并行数据传输，另一方面又将本身存储的数据按一定的时间间隔记录到所述SD卡，所述USB总线接口连接所述CPU，完成与所述CPU之间的双向通信；所述CAN总线接口连接所述CPU，完成与所述CPU之间的双向数据通信；所述SD卡通过九针接口与CPU连接；软件部分包括基于单片机的数据记录软件和PC机分析软件，所述PC机分析软件包括数据读取模块、数据处理模块和故障分析模块，所述数据读取模块读取数据后，将数据传送至所述数据处理模块，经所述数据处理模块后的信息发送到所述故障分析模块。
所述数据记录软件每隔1秒向所述SD卡记录一次数据。
机车控制单元向记录仪发送数据，其标准形式包括85个字节，其中，报头码DE为记录开始标志，表格长度码NUM1、NUM2、NUM3和NUM4分别用一字节表示记录数据表格的字节数，表格码DB1、DB2、DB3和DB4为记录数据的表格，时间码TIME1、TIME2、TIME3、TIME4、TIME5和TIME6的格式为年、月、日、时、分和秒，每个时间码占1个字节，其中年、月、日、时和分采用压缩BCD码表示，秒采用十六进制码表示。
记录仪以1秒1次的频率从内部双端口相应地址取数，并以每满6秒向所述SD卡的一个扇区记录数据，下次6秒后向其下一个扇区记录，依次往下进行。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本实用新型能使用PC机显示、分析、处理微机时实存储的机车运行参数，所以可以及时解机车运行状态及故障信息，为机车检修提供准确可靠的历史数据及变化趋势，利于现场维护使用。2、由于本实用新型采用了USB总线接口和CAN总线接口，所以可以方便用户进行数据下载，也可扩展微机通讯功能。本实用新型可广泛应用于铁路机车系统。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图
图2是本实用新型与机车控制单元的通信示意图
图3为本实用新型PC机分析软件的软件流程图
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型包括硬件部分和软件部分，硬件部分由CPU1、总线接口2、显示器3和SD(Secure Digital Memory Card)卡4组成，总线接口2包括USB总线接口21和CAN总线接口22，显示器3由4个LED组成，显示记录仪工作状态，包括SD卡故障、SD卡记录已满、记录仪没收到数据和USB操作。CPU1一方面通过双端口与机车上的机车控制单元(LCU，Locomotive ControlUnit)进行双向通信，另一方面又将本身存储的数据按一定的时间间隔记录到SD卡4中；USB总线接口21连接CPU1，完成与CPU1之间的双向通信，提供使用U盘下载数据的接口；CAN总线接口22连接CPU1，完成与CPU1之间的双向数据通信；SD卡4通过九针接口连接CPU1，不需额外电源进行保持记忆的能量供给。软件部分包括基于单片机的数据记录软件和PC机分析软件，PC机分析软件包括数据读取模块、数据处理模块和故障分析模块(如图2所示)。PC机读取数据完成后，对数据进行存储、分类以及综合等处理，之后进入故障分析模块以判断机车的运行状况。
数据记录软件负责每隔1秒向双端口要一次数据，满6秒后向SD卡4一个扇区记录一次数据。每个SD卡4首扇区已经存储有车号的相关信息，如果本车记录仪读取SD卡4车号记录时，存储的车号与本车相一致则进行记录，不一致则不记录并报警。如果SD卡4装错或没装，记录仪的“SD卡故障”LED灯发亮；如果SD卡4记录存满后，软件会自动覆盖最早记录的数据。
如图3所示，机车控制单元和记录仪之间实现双向通信，包括8位并行地址总线、8位并行数据总线，所传输信息的标识符和数据格式可以自行定义。机车控制单元上电后，自动以每秒1次的频率，间续地向记录仪发送主机数据，记录仪以1秒1次的频率从内部双端口相应地址取数，并以每满6秒向SD卡4的一个扇区记录数据，下次6秒后向其下一个扇区记录，依次往下进行。
机车控制单元向记录仪发送数据标准形式如下，共85个字节：
| DE | NUM0 | DB0 | NUM1 | DB1 | NUM2 | DB2 | ... | NUM3 | DB3 | TIME1 | ... | TIME6 |
其中，报头码(DE)为记录开始标志，表格长度码(NUMX，X＝1，2，3，4)用一字节表示记录数据表格的字节数，表格码(DBX，X＝1，2，3，4)为记录数据的表格(对应的格式定义如表1所示)，时间码(TIMEY，Y＝1，2，…，6)依次为年、月、日、时、分和秒，每个时间码占1个字节，其中年、月、日、时和分采用压缩BCD码表示，秒采用十六进制码表示。
表1
| 序号 | 名称 | 标识符 | 字节数 | 单位 | 说明 |
| 1 | 机车工况1 | LOC01 | 1 | 注1 | |
| 2 | 机车工况2 | LOC02 | 1 | 注2 | |
| 3 | 机车工况3 | LOC03 | 1 | 注3 | |
| 4 | 机车工况4 | LOC04 | 1 | 注4 | |
| 5 | 机车工况5 | LOC05 | 1 | 注5 | |
| 6 | 机车工况6 | LOC06 | 1 | 注6 | |
| 7 | 故障代码1 | FAULT1 | 1 | 最高级故障 | |
| 8 | 故障代码2 | FAULT2 | 1 | 次最高级故障 | |
| 9 | 机车速度 | LOCOSPD | 1 | km/h | HEX码h100 |
| 10 | 柴油机转速 | ENGSPD | 2 | r/min | HEX码h1100 |
| 11 | 主整流器功率 | MRPOWER | 2 | kW | HEX码h2500 |
| 12 | 主整流器电压 | MRVOLT | 2 | V | HEX码h790 |
| 13 | 主整流器电流 | MRCRNT | 2 | A | HEX码h6300 |
| 14 | 1#电机电流 | TM1CRNT | 2 | A | HEX码h1050 |
| 15 | 2#电机电流 | TM2CRNT | 2 | A | HEX码h1050 |
| 16 | 3#电机电流 | TM3CRNT | 2 | A | HEX码h1050 |
| 17 | 4#电机电流 | TM4CRNT | 2 | A | HEX码h1050 |
| 18 | 5#电机电流 | TM5CRNT | 2 | A | HEX码h1050 |
| 19 | 6#电机电流 | TM6CRNT | 2 | A | HEX码h1050 |
| 20 | 制动励磁电流 | BRKEXC | 2 | A | HEX码h800 |
| 21 | 制动电枢电流 | BRKCRNT | 2 | A | HEX码h650 |
| 22 | 制动功率 | BRKPOW | 2 | kW | HEX码h3000 |
| 23 | 润滑油压/进口 | OILPRS | 2 | kPa | HEX码180 |
| 24 | 辅助转移功率 | AUXPOW | 2 | kW | HEX码h300 |
| 25 | 辅发电压 | AUXVOLT | 2 | V | HEX码h600 |
| 26 | 辅发电流 | AUXCRNT | 2 | A | HEX码h600 |
| 27 | 主发励磁电流 | MGEXC | 2 | A | HEX码h400 |
| 28 | 控制励磁电流 | LCEXC | 2 | mA | HEX码h5000 |
| 29 | 控制电压 | AGVOLT | 1 | V | HEX码h125 |
| 30 | 润滑油温 | OILTEMP | 1 | ℃ | HEX码h88 |
| 31 | 柴油机水温 | ENGTEMP | 1 | ℃ | HEX码h88 |
| 32 | 中冷水温 | COLTEMP | 1 | ℃ | HEX码h80 |
| 33 | 传动箱油温 | CRNKTEMP | 1 | ℃ | HEX码h110 |
| 34 | 恒速基准 | CSREF | 1 | km/h | HEX码h100 |
| 35 | 主整限电基准 | MRVREF | 2 | V | HEX码h775 |
| 36 | 主整限流基准 | MRCREF | 2 | A | HEX码h6310 |
| 37 | 主整功率基准 | MRPREF | 2 | kW | HEX码h2500 |
| 38 | 制动电流基准 | BACREF | 2 | A | HEX码h650 |
| 39 | 制动励磁基准 | BECREF | 2 | A | HEX码h750 |
| 40 | 电机最大电流 | TMCMAX | 2 | A | HEX码h1050 |
| 41 | 电机最小电流 | TMCMIN | 2 | A | HEX码 |
| 42 | 电机平均电流 | TMVAVG | 2 | A | HEX码h1050 |
| 43 | 最大电流差 | TMCDM | 2 | A | HEX码h200 |
| 44 | 不平衡系数 | TMCX | 1 | ％ | HEX码h20 |
| 45 | PWM输出宽度 | PWMWIDE | 1 | ％ | HEX码110 |
| 46 | 实投电机数目 | TMCONT | 1 | ％ | HEX码 |
其中，FAULT1、FAULT2(如表2所示)
表2
| 序号 | 故障名称 | 相关变量代号 |
| 1 | 主发电流过流 | 9，10，12，13，14，27，28，29 |
| 2 | 牵引电机过流 | 9，10，14，15，16，17，18，19 |
| 3 | 控制励磁电流过流 | 9，10，11，12，13，27，28，29 |
| 4 | 接地 | 1，2，3，4，9，10，11，12 |
| 5 | 通风机故障 | 1，2，3，4，9，10，11，25 |
| 6 | 柴油机水温过热 | 9，10，11，12，24，25，31，32 |
| 7 | 柴油机滑油过热 | 9，10，11，12，23，24，25，30 |
| 8 | 柴油机曲轴箱超压 | 9，10，11，12，23，24，29，30 |
| 9 | 油压保护 | 9，10，11，12，23，24，29，30 |
| 10 | 主发电压过压 | 9，10，12，13，14，27，28，29 |
| 11 | 高转速油压保护 | 9，10，11，12，23，24，29，30 |
| 12 | 制动过流 | 9，10，12，13，20，21，22，28 |
| 13 | 制动失风 | 9，10，12，13，20，21，22，28 |
| 14 | 传动箱油温过热 | 1，2，3，4，9，10，30，33 |
| 15 | 风压保护 | 1，2，3，4，9，10，30，33 |
| 16 | 未定义故障8 | |
| 17 | 柴油机水温高 | 9，10，11，12，24，25，31，32 |
| 18 | 柴油机滑油温高 | 9，10，11，12，23，24，25，30 |
| 19 | 严重空转 | 9，11，14，15，16，17，18，19 |
| 20 | 空转 | 9，11，14，15，16，17，18，19 |
| 21 | 故障励磁 | 1，2，3，4，9，10，11，12 |
| 22 | 水位低 | 1，2，3，4，9，10，11，12 |
| 23 | 柴油机超速 | 9，10，11，12，13，27，28，29 |
| 24 | 辅发过压 | 1，3，9，10，11，24，25，29 |
| 25 | 柴油机水温低 | 1，2，3，4，9，10，31，32 |
| 26 | 起动时间过长 | 1，2，3，4，9，10，29，31 |
| 27 | 传动箱油温高 | 1，2，3，4，9，10，29，29 |
| 28 | 未定义故障10 | 1，2，3，4，9，10，11，29 |
| 29 | 未定义故障11 | 1，2，3，4，9，10，11，29 |
| 30 | 未定义故障12 | 1，2，3，4，9，10，11，29 |
首扇区正常记录数据标准形式如下：
如图4所示，PC机分析软件主要使用组态软件对数据进行分析和处理，包括如下步骤：将SD卡4或U盘记录的二进制数据进行相应的处理和转化，形成运行记录的文本文件；通过对文本文件提取的故障形式代码形成故障记录文本文件。对运行记录可通过曲线的形式显示出来，纵轴为记录信息的标定值，最小刻度为信息的物理单位值，横轴为时间，最小刻度为秒；可在同一个坐标下显示不同的运行曲线，也可分别显示运行曲线，并对曲线进行相应的分析，如：可以通过机车速度曲线分析机车运行里程，通过柴油机转速曲线分析各转速下柴油机运用时间和带载时间等。
将SD卡4通过读卡器插到PC机的USB接口，打开PC机分析软件；单击“读取数据”按钮并进行“设备选择”(如选定读卡设备USB)，读取SD卡4内存储的数据操作，同时可以对SD卡4做清空或保留数据操作；读取数据后，系统将对数据进行处理，包括数据库对采集上来的大量、连续、动态变化的数据进行优化压缩存储、快速查询、历史分析等，同时可查询参数汇总表中选定参数的记录值，自动获取或手动设置记录起始时间和结束时间，查看该时间段内的记录值；通过对参数数据的分析来判断机车的运行情况以及实时工作状态，通过“分析曲线”界面查看机车运行趋势，其纵轴为记录信息的标定值，最小刻度为信息的物理单位值，横轴为时间，最小刻度为秒。在运行曲线上的任何一点上可获取机车上其余参数在这一时间的运行值及故障信息。
尽管为说明目的公开了本实用新型的具体实施例和附图，其目的在于帮助理解本实用新型的内容并据以实施，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于最佳实施例和附图所公开的内容，要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (1)
1. 一种机车记录仪，其特征在于：它包括CPU、总线接口、显示器和SD卡，所述总线接口包括USB总线接口和CAN总线接口，所述显示器由4个LED组成，包括所述SD卡故障显示、所述SD卡记录已满显示、记录仪没收到数据显示和USB操作显示；所述CPU一方面通过双端口与机车上的机车控制单元进行双向并行数据传输，另一方面又将本身存储的数据按一定的时间间隔记录到所述SD卡，所述USB总线接口连接所述CPU，完成与所述CPU之间的双向通信；所述CAN总线接口连接所述CPU，完成与所述CPU之间的双向数据通信；所述SD卡通过九针接口与CPU连接。
Priority Applications (1)
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| CNU2007201699076U CN201117016Y (zh) | 2007-07-26 | 2007-07-26 | 一种机车记录仪 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CNU2007201699076U CN201117016Y (zh) | 2007-07-26 | 2007-07-26 | 一种机车记录仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN201117016Y true CN201117016Y (zh) | 2008-09-17 |
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Family Applications (1)
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| CNU2007201699076U Expired - Fee Related CN201117016Y (zh) | 2007-07-26 | 2007-07-26 | 一种机车记录仪 |
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2007
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