專利名稱：內燃機車當量公里記錄儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于確定機車檢修周期的配套監(jiān)測儀器，特別是涉及一種實時監(jiān)測電傳動內燃機車各種工況負荷情況，從而得出一臺機車一定運用時間內負荷率、走行公里和當量公里的內燃機車當量公里記錄儀。
背景技術：
我國機車檢修采用計劃預防修體制，機車檢修周期依據走行公里或者時間，然而，機車在實際運用過程中，主要部件的耗損除了與走行公里或運用時間有關外，還與機車運行線路區(qū)段環(huán)境、擔當的客車貨車任務、牽引噸位等因素有關，這就使得進入相同修程的機車質量相差很大，一方面損耗程度較輕的機車過剩維修，浪費成本；另一方面，損耗程度較重的機車其質量嚴重惡化，成為鐵路運輸安全的隱患。
現在，大部分機務段在機車上都安裝了“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”，而“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”實際上就是一個能夠隨時給擴展提供電源和機車運用信息的擴展平臺。

發(fā)明內容
本實用新型需要解決的技術問題是提供一種內燃機車當量公里記錄儀，根據機車在不同線路區(qū)段運用中各種工況的負荷情況，結合機車的質量檢測，科學確定機車檢修的梯次周期結構，提高機車的可靠性，減少機車檢修成本。
本實用新型的技術解決方案是內燃機車當量公里記錄儀，它包括檢測主機板、轉儲器、傳感器、計算機處理設備；檢測主機板安裝在機車安全信息綜合監(jiān)測裝置擴展槽上，它由控制與存儲電路、模擬信號采集電路和機車工況信息采集電路組成。
本實用新型與現有技術有如下優(yōu)點1.提供了一套完整的監(jiān)測電傳動內燃機車當量公里記錄儀，可以根據機車各種運用工況數據的走行公里、當量公里及其牽引工況下的負荷率、累計負荷量等參數，科學確定機車檢修的梯次周期結構，提高機車的可靠性，減少機車檢修成本。
2.本實用新型解決了傳感器的漂移問題，使得系統性能穩(wěn)定，檢測準確能常年不間斷連續(xù)使用。
3.解決了小型系統的大量數據存儲問題，存儲數據容量大，保持時間長，并具有數據備份功能，能夠在出現故障后恢復記錄數據。
4.本系統解決了機車內部的強大電磁干擾問題，使得系統抗干擾能力強，符合車載設備要求。
5.結構簡單，安裝、維護方便，節(jié)省資源。
6.本系統可以應用記錄數據，結合油耗儀、壓力波、爆發(fā)壓力檢測儀的檢測數據，可以全面摸索機車負荷量與柴油機性能變化關系。
7.本系統具有硬件自檢功能，當系統出現故障時，可以報告故障位置及類型。
8.管理軟件能對檢測結果進行分析，輸出規(guī)范的報表。
9.本系統把檢測、處理、記錄系統集成一塊擴展板安在“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”上，不但可以隨時讀取機車運用信息如時間、公里標、速度，還可以實現記錄數據與LKJ-93所記錄信息的在時間、公里標上的統一性，實現機務部門對機車負荷情況的動態(tài)跟蹤管理，提高當量公里記錄儀所記錄數據的分析效率和利用率。
10.本實用新型“內燃機車當量公里記錄儀”不但可以和專用的轉儲器進行數據傳儲，實現與地面計算機的通訊，還可以通過“tax2箱”的通訊記錄單元進行數據記錄，從而與機務段現有的監(jiān)控裝置的轉儲器實現數據轉儲。


圖1為本實用新型內燃機車當量公里記錄儀硬件系統結構框圖。
圖2為本實用新型系統原理總圖。
圖3為本實用新型控制、存儲電路原理圖。
圖4為本實用新型RS232通訊電路原理圖。
圖5為本實用新型電流信號采集電路原理圖。
圖6為本實用新型電壓信號采集電路原理圖。
圖7為本實用新型RS485通信電路原理圖。
圖8為本實用新型機車工況信號采集電路原理圖。
圖9為本實用新型主機板狀態(tài)信號燈電路原理圖。
圖10為本實用新型主機板電源隔離電路原理圖。
圖11為本實用新型復位電路、硬件狗、電源監(jiān)視器電路原理圖。
圖12為本實用新型RS232與RS485兩通信通道切換電路原理圖。
圖13為本實用新型主程序流程圖。
圖14為本實用新型串行口通信-轉儲器與計算機程序流程圖。
圖15為本實用新型串行口通信-轉儲器主機程序流程圖。
圖16為本實用新型串行口通信-主機板和TAX2通信程序流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細描述本實用新型的實施例。
當量公里以走行公里為基礎，從機車部件損耗角度出發(fā)，綜合考慮機車負荷狀況、工作時間，對各種工況下的機車走行公里進行修正，從而得到確定機車檢修周期的量化指標。
它的數學模型是ΔSd＝k×ΔS。
其中ΔS為機車瞬時走行公里；K為機車當量公里系數，反映了單位走行公里機車部件的損耗程度；ΔSd為機車當量走行公里。
本內燃機車當量公里記錄儀分為檢測主機板1、傳感器3、計算機4和轉儲器2四部分(見圖1)。它們是這樣工作的機車工況識別電路采集機車柴油機啟動信號和電阻制動信號送主機板，同時傳感器采集機車電流電壓信號，經過隔離處理后，輸出穩(wěn)定低壓信號送主機板，主機板采集到上述信號后進行判別計算，進入相應的機車工況記錄程序，得到各工況所需計算和記錄的數據。同時，主機板每50ms接收一次TAX2箱傳來的機車信息，刷新主機板記錄信息坐標。當需要數據轉儲時，可用轉儲器轉儲主機板記錄數據，并傳給地面計算機。軟件由主機檢測軟件、轉儲器通信軟件、地面計算機管理分析軟件組成。
本系統由控制、存儲電路(U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8)RS232通訊電路(U10、C19、C20、C21、C22)、電流信號采集電路(U13、D3、D4等)、電壓信號采集電路(U13、D1、D2等)、RS485通信電路(U12、U11等)、機車工況信號采集電路(U14、TVS1、TVS2、EMI1、EMI2等)、主機板狀態(tài)信號燈電路(U1、CH1、CH2等)、主機板電源隔離電路(B1、B2、TVS7、TVS8等)、復位電路、硬件狗、電源監(jiān)視器電路(U3)、RS232與RS485兩通信通道切換電路(U9)等組成。
本系統的控制、存儲電路(圖3)，由U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8組成。U5為微處理器；U6、U7為鎖存器；U8為Nvram，容量512k；U4為數據備份芯片。
在圖4中，U10、C19、C20、C21、C22組成RS232通訊電路，RXD、TXD、232TD、232RD相互對應構成通訊回路。
本系統模擬信號采集處理由U13、D1、D2、D3、D4等組成，完成對傳感器輸出信號的采集和運算放大處理。保證數據采集的頻率和精度。它們工作過程是機車主發(fā)電機輸出的電流電壓進入傳感器，傳感器經過處理、隔離后輸出低壓信號Iin、Uin，送主機板運放電路。(見圖5、6)在圖7中，U12、U11等構成485通信電路，實現主機板與鐵道部株州電力機車研究所研制生產的“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”通信，CPU控制Q1端，當Q1端高電平時，選通U16的數據輸出功能，驅動COM2A、COM2A為輸出驅動器，實現數據由主機板到TAX2到主機板的傳輸。
在圖8中，U14、TVS1、TVS2、EMI1、EMI2等構成機車工況信號采集電路。他們工作過程是Chin、Dzin為柴油機啟動信號和電阻制動信號110V輸入，經過隔離后，驅動光耦動作，輸出開關量信號送微處理器U5。
在圖9中，U1、CH1、CH2等構成主機板狀態(tài)信號燈電路。當LED1、LED2、LED3、LED4中某個電平為高時，所對應的信號燈亮。
在圖10中，B1、B2、TVS7、TVS8構成電源隔離電路，防止主機板故障影響TAX箱。
在圖11中，U3、R9構成復位電路、硬件狗、電源監(jiān)視器電路，當系統重新上電、受到外界干擾或者系統電源故障時，U3在1.2秒內發(fā)出復位信號，使系統重新正常工作。
在圖12中，U9構成RS232與RS485兩通信通道切換電路，當系統使用兩個通信通道中的一個時，微處理器發(fā)出指令給1G或者2G，選通其中一路，實現通信。
本實用新型累計參數記錄輸出見表1。
表1



注P為同步主發(fā)電機整流后輸出功率，kW。
本實用新型瞬時參數記錄輸出見表2。
存儲區(qū)9EH--9FH分區(qū)標志，置1個0AA55H。A0H開始，每16個字節(jié)一個循環(huán)。
表2

本實用新型中U1為74LS04、U2為74LS32、U3為DS1232，U4為27128、U5為80C196KB、U6為74LS373、U7為74LS373、U8為DS1255、U9為74LS244、U10為MAX232E、U11為74LS04、U12為MAX1480，U13為LM158、U14為TLP521-2。
權利要求1.內燃機車當量公里記錄儀，它包括檢測主機板(1)、轉儲器(2)、傳感器(3)、計算機處理設備(4)；檢測主機板(1)安裝在機車安全信息綜合監(jiān)測裝置擴展槽上，其特征是它由控制與存儲電路、模擬信號采集電路和機車工況信息采集電路組成。
2.根據權利要求1所述的內燃機車當量公里記錄儀，其特征是它還包括電流信號采集電路、電壓信號采集電路。
3.根據權利要求1或2所述的內燃機車當量公里記錄儀，其特征是它還包括主機板狀態(tài)信號燈電路、主機板電源隔離電路、復位電路、硬件狗、電源監(jiān)視器電路、RS232通訊電路、485通信電路和通訊回路電路。
4.根據權利要求1所述的內燃機車當量公里記錄儀，其特征是所述的控制、存儲電路由U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8組成，所述的機車工況信號采集電路由U14、TVS1、TVS2、EMI1、EMI2組成，所述的模擬信號采集電路由U13、D1、D2、D3、D4組成。
5.根據權利要求2所述的內燃機車當量公里記錄儀，其特征是所述的電流信號采集電路由U13、D3、D4組成、電壓信號采集電路由U13、D1、D2組成。
6.根據權利要求3所述的內燃機車當量公里記錄儀，其特征是所述的主機板狀態(tài)信號燈電路由U1、CH1、CH2組成，所述的主機板電源隔離電路由B1、B2、TVS7、TVS8組成，所述的復位電路、硬件狗、電源監(jiān)視器電路由U3組成，所述的RS2 32電路由U10、C19、C20、C21、C22組成，所述的485通信電路由U12、U11組成，所述的通訊回路由RXD、TXD、232TD、232RD組成。
7.根據權利要求4所述的內燃機車當量公里記錄儀，其特征是U5為微處理器；U6、U7為鎖存器；U8為Nvram，容量512k；U4為數據備份芯片。
8.根據權利要求1所述內燃機車當量公里記錄儀，其特征是當量公里計算公式為ΔSd＝k×ΔS。其中ΔS為機車瞬時走行公里；K為機車當量公里系數，反映了單位走行公里機車部件的損耗程度；ΔSd為機車當量走行公里。
9.根據權利要求4或5或6所述的內燃機車當量公里記錄儀，其特征是U1為74LS04、U2為74LS32、U3為DS1232，U4為27128、U5為80C196KB、U6為74LS373、U7為74LS373、U8為DS1255、U9為74LS244、U10為MAX232E、U11為74LS04、U12為MAX1480，U13為LM158、U14為TLP521-2。
專利摘要內燃機車當量公里記錄儀，它包括檢測主機板、轉儲器、傳感器、計算機處理設備；檢測主機板安裝在機車安全信息綜合監(jiān)測裝置擴展槽上，它由控制與存儲電路、模擬信號采集電路和機車工況信息采集電路組成。本實用新型根據機車在不同線路區(qū)段運用中各種工況的負荷情況，結合機車的質量檢測，科學確定機車檢修的梯次周期結構，提高機車的可靠性，減少機車檢修成本。
文檔編號G01D21/02GK2627490SQ0326199
公開日2004年7月21日 申請日期2003年5月20日 優(yōu)先權日2003年5月20日
發(fā)明者曾凡志, 于東泉, 劉厚軍, 陳世永 申請人:哈爾濱鐵路局齊齊哈爾科學技術研究所