CN201712632U - 一种电力机车粘着控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力机车粘着控制装置，属于自动控制的领域。该装置包含数据采集单元和数据处理单元，其特征在于，数据采集单元包含转速传感器、加速度传感器、测速雷达、GPS、4个信号调理模块和FPGA，其中转速传感器、加速度传感器、测速雷达和GPS的输出端分别与4个信号调理模块的输入端相连接，4个信号调理模块的输出端与FPGA的输入端相连接；数据处理单元包含嵌入式系统，其中FPGA的输入端和输出端分别与嵌入式系统的输出端和输入端相连接。通过本实用新型，该装置能够将电力机车的牵引力控制在最大粘着力附近，从而提高了机车的运用效率；并且该装置还有体积小、成本低、安装方便的优点。

Description

一种电力机车粘着控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种自动控制装置，特别是一种电力机车粘着控制装置。

背景技术

近年来，我国铁路实施了高速和重载的重大策略。重载货运列车和高速动车组的开行，对缓解我国铁路运输紧张状况，提高铁路客、货运输效率，促进国民经济的发展，均起到了十分积极的意义并已产生深远影响。与此同时，高速和重载需要轮轨间提供更大的牵引力，轮轨之间的可用粘着成为了制约牵引功率发挥的重要因素。轮轨之间的粘着是一个具有较大不确定性的复杂、可变的过程，受到机车设计条件、环境条件和运用条件等诸多因素的影响。在机车上安装粘着控制装置是目前被大多数国家普遍采用的经济有效的粘着利用方法。由于粘着控制装置的使用，司机可以不必担心天气条件或轨面污染等因素引起粘着系数降低所造成的轮对空转，并且可以将手柄置于高位，通过粘着控制装置的作用使机车工作在轮轨间最大可用粘着系数附近，以达到充分利用轮轨间粘着力的目的。目前国外交直型机车的粘着控制装置已基本定型，并广泛应用于机车上。在这些粘着控制装置的基础上，我国也自主开发了一些粘着控制装置，例如TFX1型防滑器、SFH-2型防滑器，但主要都是校正型的粘着控制装置，由于校正型系统对边界条件的设定要求较严格，因此在未进行大量实验研究基础上调定的参数有可能影响机车的牵引性能发挥，甚至影响机车的正常运行。而且，目前国内的粘着控制装置多采用模拟电路的形式来对实现电力机车运行的控制，比较复杂，精确度也不高，因此有必要加紧内燃、电力机车的控制型粘着控制装置的研制。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够准确控制牵引力在最大粘着力附近，从而提高电力机车运用效率的电力机车粘着控制装置。

本实用新型采用的技术方案是这样的：该电力机车粘着装置包含数据采集单元和数据处理单元，数据采集单元包含转速传感器、加速度传感器、测速雷达、GPS、4个信号调理模块和FPGA，其中转速传感器、加速度传感器、测速雷达和GPS的输出端分别与4个信号调理模块的输入端相连接，4个信号调理模块的输出端与所述FPGA的输入端相连接。数据处理单元包含嵌入式系统，其中FPGA的输入端和输出端分别与嵌入式系统的输出端和输入端相连接。该装置还包含显示模块，其中显示模块的输入端与嵌入式系统的输出端相连接；还包含数据存储模块和接口，其中数据存储模块的输入端通过接口与嵌入式系统的输出端相连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中采用了转速传感器、加速度传感器，还采用了测速雷达和GPS，从中获得了多种信息，可以综合分析获得机车空转或滑行趋势，通过DSP或者其他嵌入式系统优化利用粘着力，从而更加准确地将牵引力控制在最大粘着力附近，提高机车的运用效率；

2、先前电力机车粘着控制装置采用诸如模拟电路的硬件电路形式来实现，而本实用新型中采用了DSP或者嵌入式系统来对牵引力是否在最大粘着力附近进行判定并加以控制，故相对于先前装置具有性能全面，可靠性高，体积小，方便安装使用的优点；

3、在本实用新型中采用了可编程的FPGA来对收集到的各种信号进行逻辑运算，提高了运算速度，另外由于FPGA是可编程的，当需要对逻辑运算进行调整时，只需重新编入代码，而不用像硬件系统一样重新进行设计，从而节约了成本。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例，一种电力机车粘着控制装置的结构示意图。

图中标记：1为数据采集单元；以及2为数据处理单元。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在先前的电力机车粘着控制装置中，通常只采用了传感器、或者测速雷达、或者GPS来采集电力机车运行中的数据，还不存在将其等相结合的装置，而且先前装置常采用硬件电路的形式来对采集到的信号进行判定并加以控制，还不存在使用诸如DSP的嵌入式系统。

如图1所示，该电力机车粘着控制装置包含数据采集单元1和数据处理单元2。数据采集单元1包含转速传感器、加速度传感器、诸如多普勒雷达的测速雷达、GPS、信号调理模块和现场可编程门阵列FPGA，其中上述转速传感器、加速度传感器、测速雷达和GPS的输出端分别与一个信号调理模块的输入端相连接，而各个信号调理模块的输出端与FPGA的输入端相连接。转速传感器用来获得电力机车车轮的角速度；加速度传感器用来获得电力机车运行的加速度，主要是纵向加速度；测速雷达用来获得电力机车运行的绝对速度；并且GPS包含全球定位系统接收器和接收天线，用来实时确定机车的位置。上述转速传感器、加速度传感器、测速雷达和GPS获得的各种信号经由各信号调理模块的放大和过滤等处理转换为适合FPGA模块处理的电信号输入给FPGA。FPGA是可编程的，能对采集到的各个电信号进行特定的逻辑运算，从而进行整合；并且还有记忆的功能，能够记录电力机车在指定轨道运行过程中采集到的数据。本实用新型中采用的FPGA是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

数据处理单元2包含DSP或者其他嵌入式系统。除了上述两个单元，该电力机车粘合控制装置还包括显示模块、数据存储模块和接口。DSP的输出端与显示模块和数据存储模块(诸如U盘)的输入端相连接，FPGA的输入端和输出端分别与DSP的输出端和输入端相连接。在DSP的输入端给出了一个表示电力机车运行范围的给定信号，一般给定信号是电流信号。DSP根据经FPGA处理后的数据来判断空转和滑行趋势，由给定信号来判定牵引力是否在最大粘着力附近，如果牵引力在最大粘着力附件，DSP就不发挥作用，反之得到控制信号来消减上述电流信号的大小。DSP还将数据传送给诸如触摸显示屏、LED指示灯的显示模块来显示，通过该装置上具有的诸如USB接口、RS232接口和网络接口等的各种接口将数据传送给诸如数据存储器的数据存储模块来存储。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力机车粘着控制装置，包含数据采集单元和数据处理单元，其特征在于，所述数据采集单元包含转速传感器、加速度传感器、测速雷达、GPS、4个信号调理模块和FPGA，其中所述转速传感器、所述加速度传感器、所述测速雷达和所述GPS的输出端分别与所述4个信号调理模块之一的输入端相连接，所述4个信号调理模块的输出端与所述FPGA的输入端相连接。

2.如权利要求1所述的电力机车粘着控制装置，其特征在于，所述数据处理单元包含嵌入式系统，其中所述FPGA的输入端和输出端分别与所述嵌入式系统的输出端和输入端相连接。

3.如权利要求2所述的电力机车粘着控制装置，其特征在于，所述电力机车粘着控制装置还包含显示模块，其中所述显示模块的输入端与所述嵌入式系统的输出端相连接。

4.如权利要求2所述的电力机车粘着控制装置，其特征在于，所述电力机车粘着控制装置还包含数据存储模块和接口，其中所述数据存储模块的输入端通过所述接口与所述嵌入式系统的输出端相连接。

5.如权利要求2所述的电力机车粘着控制装置，其特征在于，所述嵌入式系统是DSP。

6.如权利要求1所述的电力机车粘着控制装置，其特征在于，所述测速雷达是多普勒雷达。

7.如权利要求1所述的电力机车粘着控制装置，其特征在于，所述GPS包含全球定位系统接收器和接收天线。

8.如权利要求4所述的电力机车粘着控制装置，其特征在于，所述接口包含USB接口、RS232接口和网络接口。