CN202189059U

CN202189059U - 一种机车轮径修正装置

Info

Publication number: CN202189059U
Application number: CN2011203676681U
Authority: CN
Inventors: 沈岭
Original assignee: Chengdu Changtong Railway Technology Exploitation Co Ltd
Current assignee: Chengdu Hongyuan Polytron Technologies Inc
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2021-09-29

Abstract

本实用新型公开了一种机车轮径修正装置，其特征在于：本装置由两套完全相同的电子插件构成，每套插件包括有电源模块、处理器模块、轮径设置模块以及用于存储轮径值的存储器模块、CAN通讯模块、指示灯和测试孔模块。（1）实时采集四路机车轴端转速传感器送来的信号；（2)能对采集到的机车转速信号进行轮径修正计算；（3）能实时输出修正处理后的四路转速信号，即机车的真实运行速度；（4)可采用键盘手动输入机车轮径值并存储记忆且掉电不丢失；（5)可实时显示输入的轮径值；（6)能对转速传感器进行故障界定并指示；（7）在面板上能对关键信号进行测量，方便装置维护。

Description

一种机车轮径修正装置

技术领域

本实用新型涉及一种轮径修正装置，具体来讲为一种铁道电力机车轮径修正装置。

背景技术

国产韶山交直型电力机车的轮径安全使用范围为1250～1150毫米，由于机车轮对经过自然磨损或镟修后会逐渐减小，致使同一机务段运用的机车轮径值差异较大。

机车通过无线重联牵引重载列车，对机车牵引、制动有很高的同步要求。若前部机车与中部机车轮径大小不同，会导致机车电子控制系统得到的转速信号有一定差异，引起两台机车在牵引工况和制动工况下给定的特性曲线不同（主要表现为本务车和重联车电流给定差异大），最终导致前后两台机车的功率发挥不同，容易引起列车纵向冲动及断钩；恶劣气候条件下容易引起机车大空转、大滑行。

据统计，我国大秦铁路就因为主从控机车电流不一致问题导致了多次的机破及列车分解运行事故。这种故障严重扰乱了正常的运输秩序，降低了运输效率，影响运输任务的顺利完成。并且，较大的电流偏差有很大的安全隐患，严重威胁行车安全，急需解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述问题，在此提供一种机车轮径修正装置。

本发明是这样实现的，构造一种机车轮径修正装置，其特征在于：本装置由两套完全相同的电子插件构成，每套插件包括有电源模块、处理器模块、轮径设置模块以及用于存储轮径值的存储器模块，存储器模块与处理器模块通过串行外围接口SPI通信，

所述插件还包括设有能够观察本机车轮径修正装置运行状态的指示灯和测试孔模块，该指示灯和测试孔模块通过驱动电路与处理器模块连接，

所述轮径设置模块包括有键盘调整电路和四位数码管轮径值显示模块。

根据本实用新型所述的一种机车轮径修正装置，其特征在于：处理器模块采用16位处理器MC9S12D64。

根据本实用新型所述的一种机车轮径修正装置，其特征在于，所述键盘调整模块包括有三个按键，每个按键通过对应的驱动电路分别连接处理器模块的三个I/O接口，所述数码管轮径值显示模块经过驱动电路与处理器模块连接。

根据本实用新型所述的一种机车轮径修正装置，其特征在于：所述电源模块包括有将DC110V电源滤波后转换为DC+15V的电源转换模块A，所述电源模块还包括有将电源转换模块A的输出转换成DC-15V的电源转换模块B，所述电源模块还包括有将电源转换模块A的输出转换成DC+5V的电源转换模C。

本实用新型的优点在于：（1）实时采集四路机车轴端转速传感器送来的信号；（2) 能对采集到的机车转速信号进行轮径修正计算；（3）能实时输出修正处理后的四路转速信号，即机车的真实运行速度；（4) 可采用键盘手动输入机车轮径值并存储记忆且掉电不丢失；（5) 可实时显示输入的轮径值；（6) 能对转速传感器进行故障界定并指示；（7）在面板上能对关键信号进行测量，方便装置维护。

附图说明

图1轮径修正装置电子插件结构图。

图2轮径修正装置电源模块原理框图。

图3轮径设置模块原理图。

图4 SPI模块原理图。

图5 CAN通信模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做出详细说明：

本实用新型在此提供一种机车轮径修正装置，该轮径修正装置的设计以TB/T 3021-2001铁道机车车辆电子装置、TB/T 2760-1996 机车轴端光电转速传感器等铁道标准为依据。

轮径修正装置主要技术指标：1)输入电源：DC 77～137.5V；2）输入功耗：< 30W；3)输入转速信号（速度传感器来的方波脉冲信号）：频率：0～2000Hz±0.5%，幅度：高电平≥9V，低电平≤2V，占空比：30%～50%，前后沿均小于周期的5%；4)输出速度信号：频率：0～2000Hz±0.5%，幅度：负载阻抗为3KΩ时，高电平≥9V，低电平≤1V，占空比：50%±0.5%；5）系统输入、输出响应的时间：≤70ms；6) 轮径修正范围：1253mm～1150mm 。轮径修正装置安装方式采用在电子柜2号内柜安装两块轮径修正插件。A组轮径修正插件安装在2号内柜第29号板位，B组轮径修正插件安装在2号内柜第37号板位。当电子柜A组工作时，A轮径修正插件工作；当电子柜B组工作时，B轮径修正插件工作。这样的双组冷冗余设计方式可以有效保证系统的可靠性，降低运行途中机破产生的风险。

本实用新型所述轮径修正装置工作原理：

从轮对送来的四路转速信号首先进入轮径修正装置，装置通过预先设置的轮径值对四路转速信号进行修正，并对转速传感器信号是否故障进行判断（用LED进行指示）。经过轮径修正装置计算、处理后输出四路转速信号供电子柜采集，这样电子柜采集到的转速信号便是机车的真实速度。机车的轮径值可通过装置自带的键盘进行设置（装置内部带有掉电不丢失数据的FLASH存储器），修正后即使轮径大小不一致的机车进行无线重联时，电子柜采集到的转速信号也相同，前后机车电子柜计算出的控制特性曲线也将完全相同，因此电流及机车功率发挥也基本相同。

如图所示：机车轮径修正装置由两套完全相同的电子插件构成，每套插件包括电源模块、处理器模块、轮径设置模块、存储器模块、CAN通信模块、指示灯和测试孔模块组成。主要实现机车四路速度采集、四路速度输出、轮径实时显示、速度指示、速度故障指示等。其中硬件结构图如图1所示。

所述电源模块原理框图如图2，轮径修正装置所需工作电源由机车控制电源DC110V提供。电源模块包括有电源转换模块A（VI-JT2-CW）、电源转换模块B（VRB1215MP-8W）以及电源转换模C（VRB1205MP-8W）。首先将DC110V电源滤波后经过VOCOR电源转换模块VI-JT2-CW转换为DC+15V，再分别经过电源转换模块VRB1215MP-8W和VRB1205MP-8W转换成DC-15V和DC+5V。

所述处理器模块可以采用Freescale半导体公司的高性能16位处理器MC9S12D64。它既具有高速的数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特别适合于实时要求高、数据处理量大的测控场合。

要同时采集来自速度传感器的四路转速信号并回采四路速度输出信号（共8路），可利用处理器的频率捕捉中断功能。要输出四路速度信号，可利用处理器的PWM输出功能。

来自轮对的四路转速信号，分别经整形电路整形后由处理器进行频率捕捉。频率捕捉完成后将捕捉值经过修正后通过PWM输出四路路转速信号。处理器还负责对存储器的读写、键盘和数码管显示的处理、指示灯的控制、通过CAN模块和上位机通信等工作。

所述轮径设置模块包括键盘调整模块和四位数码管显示模块。

键盘调整模块由三个按键和驱动电路分别连接处理器的三个I/O口组成。三个按键分别实现轮径值的启动、移位、调整功能。

四位数码管显示模块由处理器输出八位段选信号和四位片选信号，这两路信号分别经过驱动电路后连接到四位数码管模块上，实时显示当前机车轮径值并设置轮径。轮径设置模块原理图如图3所示。

利用轮径设置模块可以非常直观地设置机车轮径值。三个按键可调整轮径值，四位数码管显示当前机车的轮径值。

机车新轮标准轮径为1250+3mm，报废下限标准为1150mm，轮径设置范围为1150～1253mm，设置轮径时超过此范围按1250mm计算。所以四位数码管显示时，千位固定显示1，百位只显示1～2，十位显示0～9，个位显示0～9。

三个按键分别为启动键（红）、移位键（绿）、调整键（绿）。轮径设置具体操作如下：

启动键：长按启动键3秒，此时数码管上个位开始闪烁，同时面板上指示灯28B亮，表示此时系统处于轮径设置状态。

移位键：轮径设置启动后，数码管上个位开始闪烁，每按一次移位键，数码管从个位、十位、百位依次循环闪烁，千位不参与移位操作。

调整键：在启动状态下按下调整键，对应闪烁数码管的显示值会依次加1，当达到对应位最大值时，再按一次调整键，显示值为对应位最小值，依次循环。

设置确定：轮径值调整确定后，再按一次启动键，数码管将停止闪烁，并将设置好的轮径值显示出来，同时面板上指示灯28B熄灭，表示轮径设置并保存成功。

存储器模块：在机车运行过程中，车轮轮径经过自然磨损或镟修后会减小，所以每次设置完轮径后需要存储轮径值，装置在下一次上电时需要读取上次设置好的轮径值并通过四位数码管显示出来且将该轮径值参与轮径修正。

利用处理器模块的串行外围接口SPI可访问SPI总线接口器件FM25CL256；存取轮径值；原理图如图4所示。

CAN通讯模块：

为了测试轮径修正装置电路板是否达到预期要求，利用轮径修正装置试验台和上位机测试软件，可实现轮径的设置、轮径读取、速度测试、速度故障测试等功能。使用CAN模块使处理器收到指令后会完成相应的动作，如图5所示。

指示灯和测试孔模块。

为了更加直观地观察轮径修正装置的运行状态，设置了电源指示灯、工作指示灯、转速信号正常指示灯、转速信号故障指示灯、频率信号输入测试孔、频率信号输出测试孔等，具体面板定义如表3所示。

Figure 2011203676681100002DEST_PATH_IMAGE001

Claims

1.一种机车轮径修正装置，其特征在于：本装置由两套完全相同的电子插件构成，每套插件包括有电源模块、处理器模块、轮径设置模块以及用于存储轮径值的存储器模块，存储器模块与处理器模块通过串行外围接口SPI通信，

2.根据权利要求1所述的一种机车轮径修正装置，其特征在于：处理器模块采用16位处理器MC9S12D64。

3.根据权利要求1所述的一种机车轮径修正装置，其特征在于，所述键盘调整模块包括有三个按键，每个按键通过对应的驱动电路分别连接处理器模块的三个I/O接口，所述数码管轮径值显示模块经过驱动电路与处理器模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种机车轮径修正装置，其特征在于：所述电源模块包括有将DC110V电源滤波后转换为DC+15V的电源转换模块A，所述电源模块还包括有将电源转换模块A的输出转换成DC-15V的电源转换模块B，所述电源模块还包括有将电源转换模块A的输出转换成DC+5V的电源转换模C。