專利名稱：一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)車電氣設(shè)備，尤其是涉及一種應(yīng)用于鐵路機(jī)車車輛的電壓采集記錄(VCR, Voltage Collect Record)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前機(jī)車和動(dòng)車組上存在多種直流電壓，如蓄電池電源電壓、機(jī)車信號(hào)設(shè)備與列車控制設(shè)備之間的數(shù)字開關(guān)量電壓等，若這些電壓超過鐵路標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范規(guī)定的電壓范圍，將直接影響機(jī)車的正常運(yùn)行。目前市場上存在多種型號(hào)的電壓記錄設(shè)備，但并不適合應(yīng)用于機(jī)車電壓采集和記錄。其原因在于，其供電電源均為AC220V，而機(jī)車蓄電池的電源為DC110V、DC75V等。同時(shí)，現(xiàn)有電壓記錄設(shè)備還存在著以下技術(shù)缺陷:
(1)現(xiàn)有電壓記錄設(shè)備的電壓范圍不能在0.3Un 1.7Un的機(jī)車電源電壓范圍下正常工作，不能適用于O 180V的電壓范圍，不能連續(xù)100小時(shí)記錄4路以上的電壓值；
(2)現(xiàn)有電壓記錄設(shè)備的工作溫度范圍僅在O 50°C，不滿足《GB/T25119-2010軌道交通機(jī)車車輛電子裝置》對(duì)機(jī)車車載設(shè)備工作溫度范圍_25°C 70°C的要求，在_25°C 70°C的工作溫度下精度不能達(dá)到IV ；
(3)現(xiàn)有電壓記錄設(shè)備不能設(shè)定被測電壓的標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)被測電壓異常時(shí)，不能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，不能在電壓超出規(guī)定值時(shí)進(jìn)行聲音報(bào)警，不能在電壓異常之后在測試設(shè)備顯示異常電壓的通道名；
(4)現(xiàn)有電壓記錄設(shè)備無電壓記錄文件地面統(tǒng)計(jì)、分析軟件或軟件的顯示、查詢功能不全，不能將電壓記錄文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)到地面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，可以為機(jī)車上各種OV 180V的電壓適時(shí)顯示、記錄和分析提供解決方案，便于乘務(wù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，掌握機(jī)車上設(shè)備的工作情況，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決電源或電壓信號(hào)方面的問題，大幅提高了軌道交通車輛車載電氣設(shè)備的安全性和可靠性，從而提高了鐵路機(jī)車車輛運(yùn)營的安全性。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，包括:主控記錄模塊、電源模塊、轉(zhuǎn)換隔離模塊和操作顯示模塊。電源模塊的輸入為機(jī)車電源，所述電源模塊為所述主控記錄模塊和轉(zhuǎn)換隔離模塊提供電源，所述轉(zhuǎn)換隔離模塊對(duì)I至4路的被測電壓輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，并對(duì)被測電壓輸入信號(hào)進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換后輸出至所述主控記錄模塊。當(dāng)任一路被測電壓輸入信號(hào)超過設(shè)定的正常范圍，所述主控記錄模塊通過所述操作顯示模塊顯示故障報(bào)警信號(hào)。優(yōu)選的，所述主控記錄模塊包括USB接口，所述主控記錄模塊通過USB接口將電壓記錄文件存儲(chǔ)至可移動(dòng)磁盤，再通過所述可移動(dòng)磁盤轉(zhuǎn)儲(chǔ)至PC機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。優(yōu)選的，所述電源模塊的輸入電源電壓范圍為0.3Un 1.7Un, Un為機(jī)車電源標(biāo)稱電壓。
優(yōu)選的，所述I至4路的被測電壓輸入信號(hào)為OV 180V范圍的電壓信號(hào)，所述轉(zhuǎn)換隔離模塊對(duì)被測電壓輸入信號(hào)傳遞轉(zhuǎn)換和隔離后，輸出OV 3.3V的電壓模擬信號(hào)至所述主控記錄模塊。優(yōu)選的，所述電源模塊通過電源接口輸入機(jī)車蓄電池電源Un，經(jīng)過所述電源模塊轉(zhuǎn)換，輸出直流+5V、直流+12V為所述主控記錄模塊供電，輸出直流±15V為所述轉(zhuǎn)換隔離模塊供電，輸出直流+12V為所述轉(zhuǎn)換隔離模塊提供電壓采集通道自檢電壓。優(yōu)選的，在所述I至4路的被測電壓輸入信號(hào)中的某一路電壓超出0.8U 1.15U的范圍后啟動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，其中，U為正常電壓值。同時(shí)將所述操作顯示模塊界面上的通道名的背景色改為警示色以標(biāo)識(shí)異常通道，報(bào)警時(shí)按“確認(rèn)”按鈕停止報(bào)警。優(yōu)選的，在所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)裝車調(diào)試時(shí)設(shè)定好被測電壓輸入信號(hào)采樣通道的開啟或關(guān)閉，并設(shè)定開啟采樣通道的正常電壓值U，當(dāng)未設(shè)定正常電壓值時(shí)，以電壓采集開始后設(shè)定時(shí)間內(nèi)的電壓平均值作為正常電壓值。優(yōu)選的，所述電源模塊輸出一路直流+12V至所述轉(zhuǎn)換隔離模塊的多通道繼電器常開端口，被測電壓輸入信號(hào)與所述繼電器的常閉端口相連。當(dāng)所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)自檢時(shí)，所述主控記錄模塊輸出自檢指令導(dǎo)通所述多通道繼電器，所述轉(zhuǎn)換隔離模塊接入自檢標(biāo)準(zhǔn)電壓直流+12V，所述主控記錄模塊的采集電壓在允許的誤差范圍內(nèi)為工作正常狀態(tài)。優(yōu)選的，在所述I至4路的被測電壓輸入信號(hào)的采集電壓均正常時(shí)，所述主控記錄模塊以第一設(shè)定時(shí)間為間隔記錄一次采集電壓，對(duì)超出采集電壓范圍的采集通道以小于所述第一設(shè)定時(shí)間的第二設(shè)定時(shí)間為間隔記錄一次采集電壓，當(dāng)采集電壓每隔第三設(shè)定時(shí)間變化超過設(shè)定幅度時(shí)，以小于所述第一設(shè)定時(shí)間的設(shè)定時(shí)間四為間隔記錄一次采集電壓。

優(yōu)選的，在所述I至4路的被測電壓輸入信號(hào)的采集電壓均正常時(shí)，所述主控記錄模塊以Is為間隔記錄一次采集電壓，對(duì)超出采集電壓范圍的采集通道以20ms為間隔記錄一次采集電壓，當(dāng)采集電壓每隔20ms變化超過5%時(shí)，以20ms為間隔記錄一次采集電壓。優(yōu)選的，所述操作顯示模塊采用車載顯示界面，通過所述車載顯示界面設(shè)定時(shí)間、每一路被測電壓的正常電壓值；所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)正常工作時(shí)，車載顯示界面顯示包括系統(tǒng)時(shí)間、4路被測電壓的當(dāng)前電壓、本次運(yùn)行的最高電壓、最低電壓在內(nèi)的信息；所述主控記錄模塊包括時(shí)鐘芯片，在所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)安裝調(diào)試時(shí)，在車載顯示界面手動(dòng)設(shè)定系統(tǒng)時(shí)間。優(yōu)選的，所述電源模塊產(chǎn)生一個(gè)“斷電預(yù)警”中斷信號(hào)，并輸出至所述主控記錄模塊。在正常供電時(shí)“斷電預(yù)警”信號(hào)輸出正常電壓信號(hào)；當(dāng)所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)輸入電源異?；蜿P(guān)閉時(shí)，“斷電預(yù)警”在設(shè)定時(shí)間內(nèi)置為故障電壓信號(hào)，所述電源模塊的其他輸出電壓繼續(xù)輸出一定時(shí)間，以保證所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)完成采集過程，并存儲(chǔ)一次電壓信號(hào)和其他關(guān)鍵信息。通過實(shí)施上述本發(fā)明提供的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)的技術(shù)方案，具有如下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明能夠在機(jī)車電源電壓為0.3Un 1.7 Un的寬范圍下正常工作，且在機(jī)車供電電源突然異?；蜿P(guān)閉時(shí)再一次記錄電壓值，可靠性高；
(2)本發(fā)明能夠在被測電源出現(xiàn)異常時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，并進(jìn)一步標(biāo)識(shí)出發(fā)生故障的通道;
(3)本發(fā)明可以使用可移動(dòng)磁盤轉(zhuǎn)儲(chǔ)電壓記錄文件，并能夠通過電壓記錄分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析；
(4)本發(fā)明顯示界面直觀，操作簡單，提供了機(jī)車電壓異常報(bào)警、電壓記錄文件地面統(tǒng)計(jì)、分析，提供了快速、準(zhǔn)確的機(jī)車電壓異常的定位方法和故障判定依據(jù)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖中:1_機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，2-主控記錄模塊，3-電源模塊，4-轉(zhuǎn)換隔離模塊，5-操作顯不模塊,6-PC機(jī)。
具體實(shí)施例方式為了引用和清楚起見，將下文中使用的技術(shù)名詞、簡寫或縮寫記載如下:
PC 機(jī):Personal Computer,個(gè)人計(jì)算機(jī)；
VCR:Voltage Collect Record,系統(tǒng)電壓采集記錄系統(tǒng)；
DC:Direct Current,直流電;AC !Alternating Current,交流電；
USB !Universal Serial Bus,通用串行總線；
TFT-LCD:Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display,薄膜晶體管液晶顯不器； RAM:Random Access Memory,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器；
LED:Light Emitting Diode,發(fā)光二極管；
FLASH:Flash Memory,快閃存儲(chǔ)器；
FPGA:Field Programmable Gate Array,即現(xiàn)場可編程門陣列；
LVDS:Low Voltage Differential Signaling,低壓差分信號(hào)。為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如附圖1所示，給出了本發(fā)明一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)的具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如附圖1所示的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
，機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I包括:主控記錄模塊2、電源模塊3 、轉(zhuǎn)換隔離模塊4和操作顯示模塊5。電源模塊3的輸入為機(jī)車電源，電源模塊3為主控記錄模塊2和轉(zhuǎn)換隔離模塊4提供電源。轉(zhuǎn)換隔離模塊4對(duì)I至4路的被測電壓輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，并對(duì)被測電壓輸入信號(hào)進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換后輸出至主控記錄模塊2。當(dāng)任一路被測電壓輸入信號(hào)超過設(shè)定的正常范圍，主控記錄模塊2通過操作顯示模塊5顯示故障報(bào)警信號(hào)。機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I在接口設(shè)置上，具體包括:3芯電源接口 XlUO芯信號(hào)輸入接口 X2和10芯串行通信接口 X4 (圖中未示出)。機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I通過3芯電源接口 Xl輸入機(jī)車蓄電池電源Un,通過10芯信號(hào)輸入接口 X2采集4路電壓信號(hào)，10芯串行通信接口 X4從主控記錄模塊2上引出，為系統(tǒng)預(yù)留的RS485接口，可以根據(jù)需要用來獲取時(shí)間、公里標(biāo)等信息。主控記錄模塊2進(jìn)一步還包括USB接口 X3，主控記錄模塊2通過USB接口 X3將電壓記錄文件存儲(chǔ)至可移動(dòng)磁盤，再通過可移動(dòng)磁盤轉(zhuǎn)儲(chǔ)至PC機(jī)6進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，同時(shí)還可以通過可移動(dòng)磁盤更換主控記錄軟件。更換主控記錄軟件時(shí)進(jìn)行加密處理以防止異常的程序更換，文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)可以選擇轉(zhuǎn)儲(chǔ)最新文件或全部文件。機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I通過可移動(dòng)磁盤實(shí)現(xiàn)快速、方便的轉(zhuǎn)儲(chǔ)電壓記錄文件，文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)可以選擇轉(zhuǎn)儲(chǔ)最新文件或全部文件，每個(gè)電壓采集通道單獨(dú)記錄成一個(gè)文件，再通過電壓記錄分析軟件處理電壓記錄文件。電壓記錄分析軟件通過表格、圖形方式顯示電壓值，統(tǒng)計(jì)欄顯示過壓次數(shù)、欠壓次數(shù)等，提供過/欠壓等組合查詢顯示方式。根據(jù)不同的機(jī)車蓄電池，電源模塊3可能有3種不同的設(shè)計(jì)方案，其3種不同方案之間的區(qū)別在于電源模塊3的額定輸入電壓分別為DC24V、DC75V和DC110V。電源模塊3的輸入電源電壓范圍進(jìn)一步為0.3Un 1.7Un，UnS機(jī)車電源標(biāo)稱電壓。不同車型可以選擇不同的電源模塊3，而每種電源模塊3均可達(dá)到0.3Un 1.7Un的電壓輸入范圍要求。同時(shí)，輸入轉(zhuǎn)換隔離模塊4的I至4路的被測電壓輸入信號(hào)為OV 180V范圍的電壓信號(hào)。輸入轉(zhuǎn)換隔離模塊4的信號(hào)采樣采用精密電阻分壓、高精度線性光耦器件HCNR201隔離的方案。電源模塊輸出共有4路，分別是:DC土 15V對(duì)轉(zhuǎn)換隔離模塊4進(jìn)行供電、DC+12V對(duì)轉(zhuǎn)換隔離模塊4的電壓采集記錄通道自檢及繼電器進(jìn)行供電、DC+5V電源和DC+12V對(duì)主控記錄模塊2進(jìn)行供電、DC+24V對(duì)蜂鳴器進(jìn)行供電。電源模塊3通過電源接口 Xl輸入機(jī)車蓄電池電源Un,經(jīng)過電源模塊3轉(zhuǎn)換，輸出直流+5V、直流+12V為主控記錄模塊2供電，輸出直流± 15V為轉(zhuǎn)換隔離模塊4供電，輸出直流+12V為轉(zhuǎn)換隔離模塊4提供電壓采集通道自檢電壓。根據(jù)具體的機(jī)車信號(hào)選定電源 模塊3，電源模塊3根據(jù)額定輸入電壓DC24V、DC75V、DC110V分為3種，每種電源模塊3均可達(dá)到0.3Un 1.7Un的電壓輸入范圍要求。同時(shí)，電源模塊3設(shè)計(jì)有輸入過欠壓保護(hù)、輸入短路保護(hù)、防反接保護(hù)、防沖擊保護(hù)、5V輸出過壓保護(hù)，以確保電源的穩(wěn)定工作。轉(zhuǎn)換隔離模塊4傳遞轉(zhuǎn)換、隔離后的4路OV 3.3V的電壓模擬信號(hào)到主控記錄模塊2。在操作顯示模塊5的液晶顯示界面分別顯示這4路電壓的當(dāng)前電壓、本次運(yùn)行的最高電壓、最低電壓，并用紅色圓圈標(biāo)識(shí)電壓范圍超出規(guī)定值的通道。在I至4路的被測電壓輸入信號(hào)中的某一路電壓超出0.8U 1.15U的范圍后啟動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)將操作顯示模塊5界面上的通道名的背景色改為警示色以標(biāo)識(shí)異常通道，報(bào)警時(shí)按“確認(rèn)”按鈕停止報(bào)警，其中，U為正常電壓值。在機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I裝車調(diào)試時(shí)設(shè)定好被測電壓輸入信號(hào)采樣通道的開啟或關(guān)閉，并設(shè)定開啟采樣通道的正常電壓值U，當(dāng)未設(shè)定正常電壓值時(shí)，以電壓采集開始后設(shè)定時(shí)間內(nèi)的電壓平均值作為正常電壓值。作為本實(shí)施例中一種典型的實(shí)施方式，在I至4路的被測電壓輸入信號(hào)的采集電壓均正常時(shí)，主控記錄模塊2每隔Is記錄一次采集電壓，對(duì)超出采集電壓范圍的采集通道每隔20ms記錄一次采集電壓，當(dāng)采集電壓每隔20ms變化超過5 %時(shí),每隔20ms記錄一次采集電壓。本發(fā)明機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I自帶512MByteFLASH和64MByte RAM，具備連續(xù)100小時(shí)的數(shù)據(jù)采集記錄能力，在4路電壓全部超出規(guī)定范圍的情況下可以連續(xù)記錄IOOh以上。其中，電壓文件存儲(chǔ)空間512MByte，在4路電壓均異常的情況下按照每20ms存儲(chǔ)一次電壓信息，每個(gè)電壓信息占用2Byte，即每秒鐘4X2X50=400Byte，每小時(shí)1440000Byte，即1.373MByte，按照40%其他信息計(jì)算，每小時(shí)占用存儲(chǔ)空間1.923MByte, 512MB的存儲(chǔ)控空間可以存儲(chǔ)266小時(shí)電壓信息。電源模塊3輸出一路DC+12V至轉(zhuǎn)換隔離模塊4的2個(gè)4通道繼電器的常開端口，被測電壓輸入信號(hào)與繼電器的常閉端口相連。當(dāng)機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I進(jìn)行自檢時(shí)，主控記錄模塊2輸出自檢指令導(dǎo)通繼電器，轉(zhuǎn)換隔離模塊4接入自檢標(biāo)準(zhǔn)電壓直流+12V，主控記錄模塊2的采集電壓在允許的誤差范圍內(nèi)為工作正常狀態(tài)。操作顯示模塊5采用車載顯示界面，車載顯示界面進(jìn)一步采用車載液晶顯示界面，通過車載液晶顯示界面設(shè)定時(shí)間、每一路被測電壓的正常電壓值。機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)正常工作時(shí)，車載液晶顯示界面顯示包括系統(tǒng)時(shí)間、4路被測電壓的當(dāng)前電壓、本次運(yùn)行的最高電壓、最低電壓在內(nèi)的信息。主控記錄模塊2包括時(shí)鐘芯片，時(shí)鐘芯片進(jìn)一步采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片M41ST85W。在機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I安裝調(diào)試時(shí)，在車載液晶顯示界面手動(dòng)設(shè)定系統(tǒng)時(shí)間。機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I采用5.7寸液晶顯示器，主控記錄模塊2通過LVDS接口控制操作顯示模塊5的液晶顯示器。機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I具有“運(yùn)行”和“設(shè)定”兩個(gè)工作界面，運(yùn)行界面在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)能夠同時(shí)顯示4路電壓的“當(dāng)前電壓”、“最小電壓”、“最大電壓”。設(shè)定界面能夠?qū)C(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I的系統(tǒng)時(shí)間、開啟或關(guān)閉某一電壓采集通道、設(shè)定各電壓通道的正常電壓(機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I裝車調(diào)試時(shí)，設(shè)定好4路電壓采樣通道的開啟/關(guān)閉，并設(shè)定開啟通道的正常電壓值U;未設(shè)定正常電壓時(shí)，在機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I正常工作2分鐘后，采樣I分鐘內(nèi)的電壓平均值作為電壓通道的正常電壓)，參數(shù)一旦設(shè)定可以長期保存。操作顯示模塊5還進(jìn)一步包括操作按鈕。機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I具有“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“確認(rèn)”5個(gè)操作按鈕，五個(gè)按鈕呈“十”字型排布，操作簡單、方便。操作顯示模塊5通過一片F(xiàn)PGA芯片完成系統(tǒng)邏輯控制、FLASH控制和鍵盤輸入控制。由主控記錄模塊2的處理器芯片SPC5200以PCI總線控制器為接口，與操作顯示模塊5的液晶顯示器富士通的MB86296S通過SN65LVDS84AQ-Q1驅(qū)動(dòng)芯片相連，PCI總線數(shù)據(jù)、地址與本地總線的數(shù)據(jù)、地址共用。機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I通過包括U盤在內(nèi)的可移動(dòng)磁盤實(shí)現(xiàn)快速、方便的轉(zhuǎn)儲(chǔ)電壓文件和更換主控記錄軟件。機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I根據(jù)機(jī)車蓄電池選定電源模塊3，在0.3Un 1.7Un的寬電源電壓輸入范圍內(nèi)能夠保持正常工作，在電源模塊3斷電時(shí)，電源模塊3需能夠繼續(xù)工作40ms，記錄一次各通道電壓，該功能是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。電源模塊3產(chǎn)生一個(gè)“斷電預(yù)警”中斷信號(hào)，并輸出至主控記錄模塊2，在正常供電時(shí)“斷電預(yù)警”信號(hào)輸出+5V電壓信號(hào)。當(dāng)機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I輸入電源異?；蜿P(guān)閉時(shí)，“斷電預(yù)警”5ms內(nèi)置為0V，電源模塊3的其他輸出電壓繼續(xù)輸出40ms，以保證機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I完成采集過程，并存儲(chǔ)一次電壓信號(hào)和其他關(guān)鍵信息。機(jī)車電壓采集記 錄系統(tǒng)I的主控記錄模塊2采用飛思卡爾的Power PC高性能處理器SPC5200，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速記錄、轉(zhuǎn)儲(chǔ)。機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)I自帶512MByte FLASH和64MByte RAM，在4路電壓全部超出規(guī)定范圍的極端情況下可以連續(xù)記錄100小時(shí)。操作顯示模塊5的液晶顯示器采用富士通車載圖像處理芯片MB86296S進(jìn)行顯示界面圖形繪制，通過LVDS接口外接LED背光的TFT-1XD彩色液晶顯示器。主控記錄模塊2的處理器芯片SPC5200具有豐富的外部接口，本發(fā)明具體實(shí)施方式
還外接USB、RS485兩路外部通信電路，并利用SPC5200B的SPI接口外接A/D轉(zhuǎn)換電路，可完成外部被測電壓的數(shù)字化輸入。同時(shí)，本發(fā)明利用I2C總線接口外接實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，為系統(tǒng)提供高精度時(shí)鐘。本發(fā)明可以為機(jī)車上各種OV 180V的電壓適時(shí)顯示、記錄、地面分析提供解決方案，在機(jī)車某一路電壓異常時(shí)適時(shí)報(bào)警，有利于乘務(wù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。可以采用可移動(dòng)磁盤轉(zhuǎn)儲(chǔ)電壓記錄文件，并能通過電壓記錄分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析。通過對(duì)輸入電壓信號(hào)的高精度記錄，以及電壓記錄文件的快速轉(zhuǎn)儲(chǔ)，使得能夠在地面對(duì)電壓記錄文件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以掌握機(jī)車上設(shè)備的工作情況，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決電源或電壓信號(hào)方面的問題。本發(fā)明可以在機(jī)車電源電壓0.3Un 1.7Un的寬范圍下正常工作，能夠在寬范圍的供電電源電壓下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出，并實(shí)現(xiàn)寬電壓范圍的電壓轉(zhuǎn)換和隔離。被測電壓信號(hào)發(fā)生異常時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)聲音自動(dòng)報(bào)警、故障通道標(biāo)識(shí)。本發(fā)明在電源模塊3突然異常或關(guān)閉時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)斷電預(yù)警、電源輸出延時(shí)，在電源模塊3突然異?；蜿P(guān)閉時(shí)再一次記錄電壓值，可靠性高。本發(fā)明具體實(shí)施方式
技術(shù)方案中的轉(zhuǎn)換隔離模塊4還可以使用高性能的霍爾電壓傳感器替代實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，主控記錄模塊2也可以采用其他嵌入式系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
中描述的各種芯片型號(hào)也可以采用其他類似器件替代，操作顯示模塊5的顯示器也可以采用其他各種不同尺寸的顯示屏。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。以上所 述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和技術(shù)方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)包括:主控記錄模塊(2)、電源模塊(3)、轉(zhuǎn)換隔離模塊(4)和操作顯示模塊(5)，所述電源模塊(3)的輸入為機(jī)車電源，所述電源模塊(3)為所述主控記錄模塊(2)和轉(zhuǎn)換隔離模塊(4)提供電源，所述轉(zhuǎn)換隔離模塊(4)對(duì)I至4路的被測電壓輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，并對(duì)被測電壓輸入信號(hào)進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換后輸出至所述主控記錄模塊(2)，當(dāng)任一路被測電壓輸入信號(hào)超過設(shè)定的正常范圍，所述主控記錄模塊(2)通過所述操作顯示模塊(5)顯示故障報(bào)警信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:所述主控記錄模塊(2)包括USB接口(X3)，所述主控記錄模塊(2)通過USB接口(X3)將電壓記錄文件存儲(chǔ)至可移動(dòng)磁盤，再通過所述可移動(dòng)磁盤轉(zhuǎn)儲(chǔ)至PC機(jī)(6)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊(3)的輸入電源電壓范圍為0.3Un 1.7Un, Un為機(jī)車電源標(biāo)稱電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:所述I至4路的被測電壓輸入信號(hào)為OV 180V范圍的電壓信號(hào),所述轉(zhuǎn)換隔離模塊(4)對(duì)被測電壓輸入信號(hào)傳遞轉(zhuǎn)換和隔離后，輸出OV 3.3V的電壓模擬信號(hào)至所述主控記錄模塊(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4中任一權(quán)利要求所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊(3 )通過電源接口(Xl)輸入機(jī)車蓄電池電源Un，經(jīng)過所述電源模塊(3 )轉(zhuǎn)換，輸出直流+5V、直流+12V為所述主控記錄模塊(2)供電，輸出直流土 15V為所述轉(zhuǎn)換隔離模塊(4)供電，輸出直流+12V為所述轉(zhuǎn)換隔離模塊(4)提供電壓采集通道自檢電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:在所述I至4路的被測電壓輸入信號(hào)中的某一路電壓超出0.8U 1.15U的范圍后啟動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警,其中，U為正常電壓值；同時(shí)將所述操作顯示模塊(5)界面上的通道名的背景色改為警示色以標(biāo)識(shí)異常通道，報(bào)警時(shí)按“確認(rèn)”按鈕停止報(bào)警。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6中任一權(quán)利要求所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:在所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)(I)裝車調(diào)試時(shí)設(shè)定好被測電壓輸入信號(hào)采樣通道的開啟或關(guān)閉，并設(shè)定開啟采樣通道的正常電壓值(U)，當(dāng)未設(shè)定正常電壓值時(shí)，以電壓采集開始后設(shè)定時(shí)間內(nèi)的電壓平均值作為正常電壓值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊(3)輸出一路直流+12V至所述轉(zhuǎn)換隔離模塊(4)的多通道繼電器常開端口，被測電壓輸入信號(hào)與所述繼電器的常閉端口相連，當(dāng)所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)自檢時(shí)，所述主控記錄模塊(2)輸出自檢指令導(dǎo)通所述多通道繼電器，所述轉(zhuǎn)換隔離模塊(4)接入直流+12V的自檢電壓，所述主控記錄模塊(2)的采集電壓在允許的誤差范圍內(nèi)為工作正常狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6中任一權(quán)利要求所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:在所述I至4路的被測電壓輸入信號(hào)的采集電壓均正常時(shí)，所述主控記錄模塊(2)以第一設(shè)定時(shí)間為間隔記錄一次采集電壓，對(duì)超出采集電壓范圍的采集通道以小于所述第一設(shè)定時(shí)間的第二設(shè)定時(shí)間為間隔記錄一次采集電壓，當(dāng)采集電壓每隔第三設(shè)定時(shí)間變化超過設(shè)定幅度時(shí)，以小于所述第一設(shè)定時(shí)間的設(shè)定時(shí)間四為間隔記錄一次采集電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:在所述I至4路的被測電壓輸入信號(hào)的采集電壓均正常時(shí)，所述主控記錄模塊(2)以Is為間隔記錄一次采集電壓，對(duì)超出采集電壓范圍的采集通道以20ms為間隔記錄一次采集電壓，當(dāng)采集電壓每隔20ms變化超過5%時(shí)，以20ms為間隔記錄一次采集電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6、8、10中任一權(quán)利要求所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:所述操作顯示模塊(5)采用車載顯示界面，通過所述車載顯示界面設(shè)定時(shí)間、每一路被測電壓的正常電壓值；所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)正常工作時(shí)，車載顯示界面顯示包括系統(tǒng)時(shí)間、4路被測電壓的當(dāng)前電壓、本次運(yùn)行的最高電壓、最低電壓在內(nèi)的信息；所述主控記錄模塊(2 )包括時(shí)鐘芯片，在所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)安裝調(diào)試時(shí)，在車載顯示界面手動(dòng)設(shè)定系統(tǒng)時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6、8、10中任一權(quán)利要求所述的一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊(3)產(chǎn)生一個(gè)“斷電預(yù)警”中斷信號(hào)，并輸出至所述主控記錄模塊(2)，在正常供電時(shí)“斷電預(yù)警”信號(hào)輸出正常電壓信號(hào)；當(dāng)所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)(I)輸入電源異?；蜿P(guān)閉時(shí)，“斷電預(yù)警”在設(shè)定時(shí)間內(nèi)置為故障電壓信號(hào)，所述電源模塊(3)的其他輸出電壓繼續(xù) 輸出一定時(shí)間，以保證所述機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)(I)完成采集過程，并存儲(chǔ)一次電壓信號(hào)和其他關(guān)鍵信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)車電壓采集記錄系統(tǒng)，包括主控記錄模塊、電源模塊、轉(zhuǎn)換隔離模塊和操作顯示模塊。電源模塊的輸入為機(jī)車電源，電源模塊為主控記錄模塊和轉(zhuǎn)換隔離模塊提供電源，轉(zhuǎn)換隔離模塊對(duì)1至4路的被測電壓輸入信號(hào)采樣，并對(duì)被測電壓輸入信號(hào)進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換后輸出至主控記錄模塊，當(dāng)任一路被測電壓輸入信號(hào)超過設(shè)定的正常范圍，主控記錄模塊通過操作顯示模塊顯示故障報(bào)警信號(hào)，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明可以為機(jī)車上各種0V～180V的直流電壓適時(shí)顯示、記錄、地面分析提供解決方案，便于乘務(wù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，掌握機(jī)車上設(shè)備的工作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決電源或電壓信號(hào)方面的問題，大幅提高了鐵路機(jī)車車輛運(yùn)營的安全性。
文檔編號(hào)B61C17/00GK103223948SQ20131014928
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者陳李根, 羅永升, 李輝, 匡晉湘, 劉海軍, 宋俊輝, 楊念豐, 黃愛萍, 鐘真, 歐盛芬, 汪樂聲, 申竹林, 殷源, 張艷, 劉公卿, 劉旭君, 周曉, 文瑋 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司