专利名称：内燃机车当量公里记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于确定机车检修周期的配套监测仪器，特别是涉及一种实时监测电传动内燃机车各种工况负荷情况，从而得出一台机车一定运用时间内负荷率、走行公里和当量公里的内燃机车当量公里记录仪。
背景技术：
我国机车检修采用计划预防修体制，机车检修周期依据走行公里或者时间，然而，机车在实际运用过程中，主要部件的耗损除了与走行公里或运用时间有关外，还与机车运行线路区段环境、担当的客车货车任务、牵引吨位等因素有关，这就使得进入相同修程的机车质量相差很大，一方面损耗程度较轻的机车过剩维修，浪费成本；另一方面，损耗程度较重的机车其质量严重恶化，成为铁路运输安全的隐患。
现在，大部分机务段在机车上都安装了“TAX2型机车安全信息综合监测装置”，而“TAX2型机车安全信息综合监测装置”实际上就是一个能够随时给扩展提供电源和机车运用信息的扩展平台。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种内燃机车当量公里记录仪，根据机车在不同线路区段运用中各种工况的负荷情况，结合机车的质量检测，科学确定机车检修的梯次周期结构，提高机车的可靠性，减少机车检修成本。
本实用新型的技术解决方案是内燃机车当量公里记录仪，它包括检测主机板、转储器、传感器、计算机处理设备；检测主机板安装在机车安全信息综合监测装置扩展槽上，它由控制与存储电路、模拟信号采集电路和机车工况信息采集电路组成。
本实用新型与现有技术有如下优点1.提供了一套完整的监测电传动内燃机车当量公里记录仪，可以根据机车各种运用工况数据的走行公里、当量公里及其牵引工况下的负荷率、累计负荷量等参数，科学确定机车检修的梯次周期结构，提高机车的可靠性，减少机车检修成本。
2.本实用新型解决了传感器的漂移问题，使得系统性能稳定，检测准确能常年不间断连续使用。
3.解决了小型系统的大量数据存储问题，存储数据容量大，保持时间长，并具有数据备份功能，能够在出现故障后恢复记录数据。
4.本系统解决了机车内部的强大电磁干扰问题，使得系统抗干扰能力强，符合车载设备要求。
5.结构简单，安装、维护方便，节省资源。
6.本系统可以应用记录数据，结合油耗仪、压力波、爆发压力检测仪的检测数据，可以全面摸索机车负荷量与柴油机性能变化关系。
7.本系统具有硬件自检功能，当系统出现故障时，可以报告故障位置及类型。
8.管理软件能对检测结果进行分析，输出规范的报表。
9.本系统把检测、处理、记录系统集成一块扩展板安在“TAX2型机车安全信息综合监测装置”上，不但可以随时读取机车运用信息如时间、公里标、速度，还可以实现记录数据与LKJ-93所记录信息的在时间、公里标上的统一性，实现机务部门对机车负荷情况的动态跟踪管理，提高当量公里记录仪所记录数据的分析效率和利用率。
10.本实用新型“内燃机车当量公里记录仪”不但可以和专用的转储器进行数据传储，实现与地面计算机的通讯，还可以通过“tax2箱”的通讯记录单元进行数据记录，从而与机务段现有的监控装置的转储器实现数据转储。
图1为本实用新型内燃机车当量公里记录仪硬件系统结构框图。
图2为本实用新型系统原理总图。
图3为本实用新型控制、存储电路原理图。
图4为本实用新型RS232通讯电路原理图。
图5为本实用新型电流信号采集电路原理图。
图6为本实用新型电压信号采集电路原理图。
图7为本实用新型RS485通信电路原理图。
图8为本实用新型机车工况信号采集电路原理图。
图9为本实用新型主机板状态信号灯电路原理图。
图10为本实用新型主机板电源隔离电路原理图。
图11为本实用新型复位电路、硬件狗、电源监视器电路原理图。
图12为本实用新型RS232与RS485两通信通道切换电路原理图。
图13为本实用新型主程序流程图。
图14为本实用新型串行口通信-转储器与计算机程序流程图。
图15为本实用新型串行口通信-转储器主机程序流程图。
图16为本实用新型串行口通信-主机板和TAX2通信程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。
当量公里以走行公里为基�。踊挡考鸷慕嵌瘸龇ⅲ酆峡悸腔蹈汉勺纯�、工作时间，对各种工况下的机车走行公里进行修正，从而得到确定机车检修周期的量化指标。
它的数学模型是ΔSd＝k×ΔS。
其中ΔS为机车瞬时走行公里；K为机车当量公里系数，反映了单位走行公里机车部件的损耗程度；ΔSd为机车当量走行公里。
本内燃机车当量公里记录仪分为检测主机板1、传感器3、计算机4和转储器2四部分(见图1)。它们是这样工作的机车工况识别电路采集机车柴油机启动信号和电阻制动信号送主机板，同时传感器采集机车电流电压信号，经过隔离处理后，输出稳定低压信号送主机板，主机板采集到上述信号后进行判别计算，进入相应的机车工况记录程序，得到各工况所需计算和记录的数据。同时，主机板每50ms接收一次TAX2箱传来的机车信息，刷新主机板记录信息坐标。当需要数据转储时，可用转储器转储主机板记录数据，并传给地面计算机。软件由主机检测软件、转储器通信软件、地面计算机管理分析软件组成。
本系统由控制、存储电路(U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8)RS232通讯电路(U10、C19、C20、C21、C22)、电流信号采集电路(U13、D3、D4等)、电压信号采集电路(U13、D1、D2等)、RS485通信电路(U12、U11等)、机车工况信号采集电路(U14、TVS1、TVS2、EMI1、EMI2等)、主机板状态信号灯电路(U1、CH1、CH2等)、主机板电源隔离电路(B1、B2、TVS7、TVS8等)、复位电路、硬件狗、电源监视器电路(U3)、RS232与RS485两通信通道切换电路(U9)等组成。
本系统的控制、存储电路(图3)，由U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8组成。U5为微处理器；U6、U7为锁存器；U8为Nvram，容量512k；U4为数据备份芯片。
在图4中，U10、C19、C20、C21、C22组成RS232通讯电路，RXD、TXD、232TD、232RD相互对应构成通讯回路。
本系统模拟信号采集处理由U13、D1、D2、D3、D4等组成，完成对传感器输出信号的采集和运算放大处理。保证数据采集的频率和精度。它们工作过程是机车主发电机输出的电流电压进入传感器，传感器经过处理、隔离后输出低压信号Iin、Uin，送主机板运放电路。(见图5、6)在图7中，U12、U11等构成485通信电路，实现主机板与铁道部株州电力机车研究所研制生产的“TAX2型机车安全信息综合监测装置”通信，CPU控制Q1端，当Q1端高电平时，选通U16的数据输出功能，驱动COM2A、COM2A为输出驱动器，实现数据由主机板到TAX2到主机板的传输。
在图8中，U14、TVS1、TVS2、EMI1、EMI2等构成机车工况信号采集电路。他们工作过程是Chin、Dzin为柴油机启动信号和电阻制动信号110V输入，经过隔离后，驱动光耦动作，输出开关量信号送微处理器U5。
在图9中，U1、CH1、CH2等构成主机板状态信号灯电路。当LED1、LED2、LED3、LED4中某个电平为高时，所对应的信号灯亮。
在图10中，B1、B2、TVS7、TVS8构成电源隔离电路，防止主机板故障影响TAX箱。
在图11中，U3、R9构成复位电路、硬件狗、电源监视器电路，当系统重新上电、受到外界干扰或者系统电源故障时，U3在1.2秒内发出复位信号，使系统重新正常工作。
在图12中，U9构成RS232与RS485两通信通道切换电路，当系统使用两个通信通道中的一个时，微处理器发出指令给1G或者2G，选通其中一路，实现通信。
本实用新型累计参数记录输出见表1。
表1
注P为同步主发电机整流后输出功率，kW。
本实用新型瞬时参数记录输出见表2。
存储区9EH--9FH分区标志，置1个0AA55H。A0H开始，每16个字节一个循环。
表2
本实用新型中U1为74LS04、U2为74LS32、U3为DS1232，U4为27128、U5为80C196KB、U6为74LS373、U7为74LS373、U8为DS1255、U9为74LS244、U10为MAX232E、U11为74LS04、U12为MAX1480，U13为LM158、U14为TLP521-2。
权利要求1.内燃机车当量公里记录仪，它包括检测主机板(1)、转储器(2)、传感器(3)、计算机处理设备(4)；检测主机板(1)安装在机车安全信息综合监测装置扩展槽上，其特征是它由控制与存储电路、模拟信号采集电路和机车工况信息采集电路组成。
2.根据权利要求1所述的内燃机车当量公里记录仪，其特征是它还包括电流信号采集电路、电压信号采集电路。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机车当量公里记录仪，其特征是它还包括主机板状态信号灯电路、主机板电源隔离电路、复位电路、硬件狗、电源监视器电路、RS232通讯电路、485通信电路和通讯回路电路。
4.根据权利要求1所述的内燃机车当量公里记录仪，其特征是所述的控制、存储电路由U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8组成，所述的机车工况信号采集电路由U14、TVS1、TVS2、EMI1、EMI2组成，所述的模拟信号采集电路由U13、D1、D2、D3、D4组成。
5.根据权利要求2所述的内燃机车当量公里记录仪，其特征是所述的电流信号采集电路由U13、D3、D4组成、电压信号采集电路由U13、D1、D2组成。
6.根据权利要求3所述的内燃机车当量公里记录仪，其特征是所述的主机板状态信号灯电路由U1、CH1、CH2组成，所述的主机板电源隔离电路由B1、B2、TVS7、TVS8组成，所述的复位电路、硬件狗、电源监视器电路由U3组成，所述的RS2 32电路由U10、C19、C20、C21、C22组成，所述的485通信电路由U12、U11组成，所述的通讯回路由RXD、TXD、232TD、232RD组成。
7.根据权利要求4所述的内燃机车当量公里记录仪，其特征是U5为微处理器；U6、U7为锁存器；U8为Nvram，容量512k；U4为数据备份芯片。
8.根据权利要求1所述内燃机车当量公里记录仪，其特征是当量公里计算公式为ΔSd＝k×ΔS。其中ΔS为机车瞬时走行公里；K为机车当量公里系数，反映了单位走行公里机车部件的损耗程度；ΔSd为机车当量走行公里。
9.根据权利要求4或5或6所述的内燃机车当量公里记录仪，其特征是U1为74LS04、U2为74LS32、U3为DS1232，U4为27128、U5为80C196KB、U6为74LS373、U7为74LS373、U8为DS1255、U9为74LS244、U10为MAX232E、U11为74LS04、U12为MAX1480，U13为LM158、U14为TLP521-2。
专利摘要内燃机车当量公里记录仪，它包括检测主机板、转储器、传感器、计算机处理设备；检测主机板安装在机车安全信息综合监测装置扩展槽上，它由控制与存储电路、模拟信号采集电路和机车工况信息采集电路组成。本实用新型根据机车在不同线路区段运用中各种工况的负荷情况，结合机车的质量检测，科学确定机车检修的梯次周期结构，提高机车的可靠性，减少机车检修成本。
文档编号G01D21/02GK2627490SQ0326199
公开日2004年7月21日 申请日期2003年5月20日 优先权日2003年5月20日
发明者曾凡志, 于东泉, 刘厚军, 陈世永 申请人:哈尔滨铁路局齐齐哈尔科学技术研究所
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