CN201309484Y - 一种轻轨车防滑防空转控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种轻轨车防滑防空转系统，包括直流电源、数字信号处理器、转速传感器、转速检测电路、牵引逆变器－电动机及其传动机构系统和车辆轮对，电动机通过牵引逆变器和直流电源连接，电动机的输出与车辆轮对连接，车辆轮对与转速传感器联结，牵引逆变器、数字信号处理器、转速检测电路和转速传感器之间通过信号线连接，转速传感器是小型发电机，发电机与轮对联结，转速检测电路包括电压信号接收电路、波形转换电路和电平转换电路，数字信号处理器是双DSP系统。本实用新型具有系统构成简单可靠、维护保养工作量少、能有效保护轮对和铁轨等突出的优点，主要应用于轻轨电车、地铁等轨道交通领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及轨道交通设备的保护系统，特别涉及轻轨车辆防滑防空转控制系统。
背景技术
轨道交通运输，由于受雨雪、霜冻等自然条件的影响，车辆的牵引力和轮轨粘着力不平衡会导致轮对空转和滑行现象的产生，使车辆处于不可控状态，严重危害轮轨和行车安全。防止车辆的空转和滑行，可以避免轮轨严重擦伤，以延长轮轨的使用寿命，同时还可以保证行车的安全性。近几十年来，特别是随着交流传动技术的应用，轨道车辆防滑防空转控制的研究和应用受到人们的重视，产生了多种轨道车辆防滑防空转系统。目前使用的轨道车辆防滑防空转系统都是采用微机控制系统根据传感器获得的转速信号，进行运算处理，根据速度差、减速度等多个判据的变化进行防滑防空转控制。
现有的防滑防空转系统的不足之处是：控制系统的传感器的抗干扰能力差，由于普通编码的传感器需外接电源，其输出信号受供电电源质量影响，当供电电源波动较大时，可导致输出信号不稳定，从而使防滑防空转系统不能稳定可靠的工作。
实用新型内容
本实用新型的目的是为防止轨道交通车辆的空转或滑行提供一种抗干扰能力强的防滑防空转控制系统，通过改进传感器和转速检测方式实现对轨道交通车辆的空转或滑行的有效控制。
本实用新型的技术解决方案是这样实现的：一种轻轨车防滑防空转控制装置，由动力部份和数据控制处理部分构成，动力部分包括直流电源、牵引逆变器-电动机系统、传动机构和车辆轮对，电动机的电源通过牵引逆变器和直流电源连接，电动机的输出端通过传动机构与车辆轮对连接，数据控制处理部分包括转速传感器、转速检测电路、数字信号处理器和驱动电路，数字信号处理器、转速检测电路、转速传感器和驱动电路之间通过信号线连接，转速传感器与车辆轮对联结，数字信号处理器通过驱动电路与牵引逆变器联结，其特征在于所述的转速传感器是小型发电机，小型发电机的机体固接在车辆的车体上，小型发电机的转子与车辆轮对通过连轴节连接，所述的转速检测电路由电压信号接收电路、波形转换电路和电平转换电路构成，所述的数字信号处理器是双DSP系统，其中DSP1系统是系统控制和转速信号采集系统，DSP2系统是防滑防空转和电机控制算法系统，两个DSP系统之间通过双口RAM交换数据。
本实用新型所述的一种轻轨车防滑防空转控制系统，其特征在于所述转速传感器由两个或者两个以上组成。
本实用新型所述的一种轻轨车防滑防空转控制系统，其特征在于所述小型发电机与车辆轮对连接的连轴节是弹性连轴节。
本实用新型所述的一种轻轨车防滑防空转控制系统，其特征在于所述的数字信号处理器的双DSP系统，是TI 2000系列的DSP TMS320F2407和TI 3000系列的DSP TMS320VC33。
本实用新型的工作流程是：在捕获时间计算各轴转速，将计算的各轴转速作轮径修整后进行有效性判断及冗余替代，保存速度值并进行速度差和冲动量计算，根据计算结果进行空转、滑行等级判断，根据判断结果优化粘着力控制，输出转矩。
与现有技术相比较，本实用新型的优点在于：
(1)电气系统构成简单，维护保养工作量很少：电气系统的构成主要是数字信号处理器、转速传感器、转速检测电路和逆变器-电动机系统。
(2)抗干扰能力强：使用发电机作为车辆轮轴的转速传感器，无需使用额外的供电电源，信号稳定，抗干扰能力强。
(3)转速检测电路无需隔离：转速传感器不需要提供独立电源，不存在输出高电压(电平不匹配)和不同地电位的问题，所以无需隔离电路，进一步减少成本。
(4)系统还具有自检和故障存储功能，能进行轮径补偿，能充分利用粘着力的特点
附图说明
本实用新型共有附图四幅，其中
图1是防滑防空转控制系统结构示意图，
图2是防滑防空转控制系统工作流程示意图，
图3是数字信号处理器结构示意图，
图4是本实用新型的转速检测电路系统结构示意图。
附图中：1、直流电网电源，2、三相IGBT逆变器，3、三相交流牵引电动机，4、齿轮传动机构，5、车辆轮对，6、转速传感器，7、转速检测电路，8、数字信号处理器，9、IGBT驱动电路。
具体实施方式
附图给出的实施方式是用于轻轨车防滑防空转控制系统。系统是用数字信号处理器加转速传感器的组合，嵌入三相IGBT逆变器-交流牵引电动机系统构成。用于调节电动机输出转矩，防止车辆空转或滑行。防滑防空转控制系统包括直流电源1、数字信号处理器8、转速传感器6、转速检测电路7、牵引逆变器-电动机及其传动机构系统2、3、4和车辆轮对5，电动机3的电源通过牵引逆变器2和直流电源1连接，电动机的输出端通过传动机构4与车辆轮对5连接，牵引逆变器2、数字信号处理器8、转速检测电路7和转速传感器6之间通过信号线连接，转速传感器6为一小型发电机，小型发电机的机体固接在车辆的车体上，小型发电机的转子和车辆轮对之间通过弹性连轴节同轴连接，发电机和连轴节、轮对和连轴节均通过螺钉固定，螺钉直接紧固在发电机转子和轮对轴上。小型发电机随车辆轮对的转动输出正弦波电压信号，输出的正弦波电压信号就是转速信号，正弦波频率随转速的变化而变化。由于转速传感器6自身是发电机，所以无需为它提供额外的电源。数字信号处理器8是美国德州仪器公司生产的TI 2000系列的DSP TMS320F2407和TI 3000系列的DSPTMS320VC33构成的双DSP系统，TI 2000系列的DSP TMS320F2407进行系统控制和转速信号采集，DSP TMS320VC33进行转速冗余算法和防滑防空转控制算法。TI 2000系列的DSP TMS320F2407和TI 3000系列的DSP TMS320VC33之间通过双口RAM交换数据。转速检测电路是将正弦波电压信号转换为电平脉冲信号的转换电路，转换电路包括转速信号采集、整形和驱动三个模块，三个模块之间通过信号线连接。信号采集模块是电压接收电路，整形模块是将正弦电压信号转换成相同频率、幅值基本不变的脉冲信号的波形转换电路，驱动模块是将脉冲信号进行电平转换并提供驱动能力的转换电路。信号采集模块先接收转速传感器输出的正弦波，并将正弦波传输给整形模块，整形模块将正弦波转换成相同频率且幅值基本不变的脉冲，脉冲再经驱动模块的驱动芯片转换为数字信号处理器可以接受的电平传输到数字信号处理器。数字信号处理器进行计算和控制。滑防空转控制系统同时连接两个或者两个以上的转速传感器时，系统还具有转速检测硬件冗余功能。将两个传感器送回的转速信号分别送入数字信号处理器TMS320F2407的捕获单元进行计算，通过比较判断各传感器反馈的转速有效性确定及定位传感器故障，并通过相应的替代原则获得可以接受的反馈转速的组合，再进行计算和控制，可以大大提高系统的可靠性和稳定性。牵引逆变器为由IGBT和其辅助电路构成的两相输入三相输出的两电平通用桥式电路。
本实施例的工作程序是：转速检测电路7将转速传感器6得到的车辆轮对5的转速信号传输给数字信号处理器8，数字信号处理器8通过预置的防滑防空转程序运算得出合适的电压矢量PWM脉冲，数字信号处理器8将运算得出的合适的电压矢量PWM脉冲经IGBT驱动电路9传输给三相IGBT逆变器2，逆变器将直流电网电源1转换为频率可调的交流电供给三相交流牵引电动机3。电动机输出的转矩经齿轮传动机构4传递给车辆轮对5，使车辆获得相应的牵引力。由于转速传感器获得的转速信号频率随车辆轮对的转速变化，防滑防空转装置将采集不同轮对的转速信号(一般为动轴和拖轴)，先经有效性判断和冗余处理，再通过防滑防空转算法，计算输出电压矢量PWM脉冲，调节电动机的输出转矩，使车辆不断地调节相应的牵引力，从而防止车辆的空转或滑行。
Claims (4)
1、一种轻轨车防滑防空转控制装置，由动力部份和数据控制处理部分构成，动力部分包括直流电源(1)、牵引逆变器-电动机系统(2、3)、传动机构(4)和车辆轮对(5)，电动机(3)的电源通过牵引逆变器(2)和直流电源(1)连接，电动机(3)的输出端通过传动机构(4)与车辆轮对(5)连接，数据控制处理部分包括转速传感器(6)、转速检测电路(7)、数字信号处理器(8)和驱动电路(9)，数字信号处理器(8)、转速检测电路(7)、转速传感器(6)和驱动电路(9)之间通过信号线连接，转速传感器(6)与车辆轮对(5)联结，数字信号处理器(8)通过驱动电路(9)与牵引逆变器(2)联结，其特征在于所述的转速传感器(6)是小型发电机，小型发电机的机体固接在车辆的车体上，小型发电机的转子与车辆轮对(5)通过连轴节连接，所述的转速检测电路(7)由电压信号接收电路、波形转换电路和电平转换电路构成，所述的数字信号处理器(8)是双DSP系统，其中DSP1系统是系统控制和转速信号采集系统，DSP2系统是防滑防空转和电机控制算法系统，两个DSP系统之间通过双口RAM交换数据。
2、根据权利要求1所述的一种轻轨车防滑防空转控制系统，其特征在于所述转速传感器由两个或者两个以上组成。
3、根据权利要求1或2所述的一种轻轨车防滑防空转控制系统，其特征在于所述小型发电机与车辆轮对连接的连轴节是弹性连轴节。
4、根据权利要求1所述的一种轻轨车防滑防空转控制系统，其特征在于所述的数字信号处理器的双DSP系统，是TI 2000系列的DSP TMS320F2407和TI 3000系列的DSP TMS320VC33。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108556854A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-21 | 石家庄国辰知识产权服务有限公司 | 一种轻轨车防滑防空转控制系统 |
| CN113050520A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-29 | 安徽理工大学 | 一种基于dsp的机车防空转装置 |
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2008
- 2008-11-12 CN CNU2008202191573U patent/CN201309484Y/zh not_active Expired - Fee Related
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