CN206107261U - 一种基于dsp的机车打滑检测系统 - Google Patents

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何静
刘林凡
张昌凡
谭海湖
李祥飞
孙健
程翔
李鹏
李燕飞
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Abstract

本实用新型公开了一种基于DSP的机车打滑检测系统包括陀螺仪用于检测机车偏转、倾斜时的转动角速度，所述陀螺仪连接至处理器，处理器连接设置有显示模块、报警模块以及雷达，所述雷达用于对车身的速度进行检测，所述处理器采用TMS320F28335芯片。本实用新型通过陀螺仪用于检测机车转动角速度，通过编码器对轮对速度进行检测，通过加速度传感器对轮对加速度进行检测，并在显示模块上进行显示；处理器通过处理编码器、加速度传感器和雷达传递的信息输出蠕滑速度和粘着利用率，并在显示模块上进行显示，使得驾驶员清楚了解到机车的工作状态，同时还可以进行报警提示，提高机车运行的安全系数。

Description

一种基于DSP的机车打滑检测系统
技术领域
本实用新型属于轨道交通领域，具体涉及一种基于DSP的机车打滑检测系统。
背景技术
保障重载机车安全运行，对机车是否打滑进行检测非常有必要。机车打滑检测系统要求轨面发生变化时能够准确实时检测机车车轮状态，当轨面发生较大变化时，有可能产生机车打滑的现象，若没有及时检测并处理会造成较大安全问题。
现有的机车打滑检测系统，功能单一，多数只是用于检测机车的速度和加速度，进而提醒是否需要采取相应的控制策略，缺乏对机车工作时的其它状态的检测。因此，提供一种用于机车打滑检测系统，多方位检测机车的工作状态参数并显示出来，同时进行报警提示，提高机车运行的安全系数，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于DSP的机车打滑检测系统，多方位检测机车的工作状态参数并进行数据处理，提供报警提示，提高机车运行的安全系数。
本实用新型为了解决现有技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于DSP的机车打滑检测系统，所述机车打滑检测系统包括处理器模块、用于检测轮对加速度的加速度传感器、用于实时检测轮对的速度的编码器、用于检测车身速度的雷达、用于检测机车偏转、倾斜时的转动角速度的陀螺仪、用于存储蓄机车运行时的实时状态参数的RAM存储模块、用于存储机车运行状态的标准信息的ROM存储模块和报警模块；
所述处理器模块用于接收加速度传感器、编码器、雷达和陀螺仪上传的实时数据并进行数据处理，并与报警模块连接。
进一步地，为了保持系统长时间的流畅运行，还设有用于清除RAM存储模块中的历史记录的复位电路模块。
进一步地，还设有用于控制机车打滑检测系统的开与关的开关模块，实现对系统的实时控制。
进一步地，还设有显示模块，所述显示模块与处理器连接；并通过显示模块显示机车的轮对速度、加速度、蠕滑速度以及粘着利用率的当前数据以及历史数据，还可以显示车身速度、机车偏转、倾斜时转动角速度的当前数据和历史数据。
进一步地，还设有电源转换模块，所述电源转换模块用于转换各个模块运行时所需的电流及电压。
进一步地，所述编码器安装在机车车轴上。
进一步地，所述处理器模块为TMS320F28335或TMS320C2812芯片。
更进一步地，属于TMS320C28x系列的DSP处理都可以做为本装置的处理器芯片。
进一步地，所述报警模块包括喇叭、指示灯和报警器/振动器。
进一步地，所述机车打滑检测系统分散设置于机车车身。进一步地，所述编码器和加速度传感器设置于机车车轴，所述陀螺仪和雷达设置于机车车头，所述处理器、显示器和报警器，设置于机车驾驶室。
通过采用上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：
在本实用新型中，通过显示模块可以显示机车的轮对速度、加速度、蠕滑速度以及粘着利用率的当前数据以及历史数据，还可以显示车身速度、机车偏转、倾斜时转动角速度的当前数据和历史数据。在机车运行过程中，机车的速度、转动角速度以及蠕滑速度超出处理器中的设定值时，通过报警模块进行报警提示，以提醒驾驶员进行相应的操作，提高机车运行的安全系数。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为车轮蠕滑及牵引力产生示意图。
具体实施方式
实施例1
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，一种基于DSP的机车打滑检测系统，包括处理器模块、用于检测轮对加速度的加速度传感器、用于实时检测轮对的速度的编码器、用于检测车身速度的雷达、用于检测机车偏转、倾斜时的转动角速度的陀螺仪、用于存储机车运行时的实时状态参数的RAM存储模块、用于存储机车运行状态的标准信息的ROM存储模块和报警模块；
处理器模块用于接收加速度传感器、编码器、雷达和陀螺仪上传的实时数据并进行数据处理，得到机车的蠕滑速度、机车的粘着系数和粘着利用率；并与报警模块连接。
本实用新型还设有用于清除RAM存储模块中的历史记录的复位电路模块以及用于控制机车打滑检测系统的开与关的开关模块，实现对系统的实时控制。
另外，还设有显示模块，显示模块与处理器连接；并通过显示模块显示机车的轮对速度、加速度、蠕滑速度以及粘着利用率的当前数据以及历史数据，还可以显示车身速度、机车偏转、倾斜时转动角速度的当前数据和历史数据。
本实用新型设有电源转换模块，用于转换各个模块运行时所需的电流及电压。
编码器安装在机车车轴上。
处理器模块为TMS320F28335芯片；属于TMS320C28x系列的DSP处理都可以做为本装置的处理器芯片。
报警模块包括喇叭、指示灯和报警器/振动器。
机车打滑检测系统分散设置于机车车身。所述编码器和加速度传感器设置于机车车轴，所述陀螺仪和雷达设置于机车车头，所述处理器、显示器和报警器，设置于机车驾驶室。
本实用新型需要检测机车是否打滑时，具体的工作方法如下：
通过按键模块，打开DSP机车打滑检测装置，进入工作模式。处理器开始工作，开始接受编码器、加速度传感器、雷达和陀螺仪传送的实时数据，连接于处理器的显示模块开始显示机车运行的轮对速度vd、轮对加速度a、转动角速度ω和车身速度vs，同时处理器根据vs＝vd-vt即可获取机车的蠕滑速度vs根据公式(a,b,c,d为常数)获得机车的粘着系数和粘着利用率，在显示模块显示，并将这些信息实时存储到RAM存储模块。调出ROM存储模块存储的机车运行状态的标准信息，然后处理器将RAM存储模块实时数据和R0M存储模块的标准信息相比对，判别机车是否打滑。当机车发生打滑时，机车的蠕滑轮对速度，轮对加速度急剧增大，转动角速度出现异常，显示模块显示出机车打滑，同时报警器发出警告，提醒驾驶员采取相应的控制措施。
如图2所示，在机车轴重的作用下，轮轨接触部位发生弹性形变，形成椭圆形接触区。当车轮在驱动力矩T作用下向前滚动时，轮轨材料在接触面附近发生弹性变形，从而在接触面上产生切向力F，使车轮滚动前进。
由于粘着区的相对速度为零，滑动区相对速度不为零，使得列车牵引运行时，列车前进的速度vt，总是小于轮对的速度vd，蠕滑速度的大小用蠕滑速度vs表示：
vs＝vd-vt (1)
蠕滑速度的大小决定轮轨间的切向力。通常定义粘着牵引力和垂向荷重之比为粘着系数：
式中：F为机车牵引力(N)，W为轴重(kg),g为重力加速度(m/s2)。
粘着系数是分散的随机变量，通过大量的实验获得了蠕滑速度和粘着系数的经验曲线，即粘着特性曲线，由公式(2)可以看出机车的牵引力F和粘着系数μ成正比关系，粘着特性曲线反应牵引力的变化。
粘着系数的经验计算公式如下式所示：
式中：μ是粘着系数；a,b,c,d为相关计算参数，在不同轨面有不同参数值，表1列举了常见轨面状态下的计算参数：
表1常见轨面状态下的计算参数
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明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权利要求的保护之内。

Claims (9)

1.一种基于DSP的机车打滑检测系统，其特征在于，所述机车打滑检测系统包括处理器模块、用于检测轮对加速度的加速度传感器、用于实时检测轮对的速度的编码器、用于检测车身速度的雷达、用于检测机车偏转、倾斜时的转动角速度的陀螺仪、用于存储蓄机车运行时的实时状态参数的RAM存储模块、用于存储机车运行状态的标准信息的ROM存储模块和报警模块；所述处理器模块用于接收加速度传感器、编码器、雷达和陀螺仪上传的实时数据并进行数据处理，并与报警模块连接。
2.根据权利要求1所述机车打滑检测系统，其特征在于，还设有用于清除RAM存储模块中的历史记录的复位电路模块。
3.根据权利要求1所述机车打滑检测系统，其特征在于，还设有用于控制机车打滑检测系统的开与关的开关模块。
4.根据权利要求1所述机车打滑检测系统，其特征在于，还设有显示模块，所述显示模块与处理器连接。
5.根据权利要求1所述机车打滑检测系统，其特征在于，还设有用于转换各个模块所需的电流及电压的电源转换模块，所述电源转换模块与处理器连接。
6.根据权利要求1所述机车打滑检测系统，其特征在于，所述编码器安装在机车车轴上。
7.根据权利要求1所述机车打滑检测系统，其特征在于，所述处理器模块为TMS320F28335或TMS320C2812芯片。
8.根据权利要求1所述机车打滑检测系统，其特征在于，所述报警模块包括喇叭、指示灯和报警器/振动器。
9.根据权利要求1～8任意一项所述机车打滑检测系统，其特征在于，所述编码器和加速度传感器设置于机车车轴，所述陀螺仪和雷达设置于机车车头，所述处理器、显示器和报警器，设置于机车驾驶室。
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