[发明专利]一种铁路车辆轴温探测系统的探头数字化方法

说明书

技术领域

本发明属于列车安全监控技术领域，具体涉及一种铁路车辆轴温探测系统的探头数字化方法。

背景技术

运行中的列车，车轮轴承与轴颈或轴承本身产生摩擦会使列车轴箱发热，热量传至轴箱与外界环境达成平衡，轴箱表面温度趋于稳定值。当轴箱内部出现故障时，摩擦加剧，单位时间内产生的热量增加，温度突升。可能造成列车出轨，引起人身伤亡及货车、车辆、铁路、建筑物的破坏。由于红外测温具有可以进行远距离非接触测量、响应速度快、测温范围广、精度高等优点，所以目前检测列车轴承温度普遍采用红外线轴温探测系统，该系统中，轨边探头将车辆轴承温度红外辐射信号转换为电压信号，通过长电缆线将模拟电压信号传输至探测站设备控制箱进行限幅和低通滤波等调理操作。主控计算机通过A/D采集卡对控制箱调理后的模拟信号进行采样和A/D转换，之后进行数据处理。此方案存在的缺点为：（1）探头电压信号以模拟信号方式直接通过长电缆线进行传输，由于轨边电磁环境恶劣，模拟电压信号极容易引入噪声干扰。（2）模拟电压信号需要多次调理操作，易引入误差和噪声干扰。（3）模拟电压传输通道独立，电缆线路资源有限。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种铁路车辆轴温探测系统的探头数字化方法，通过对光子探头输出信号的数字化，提高信号质量和传输的可靠性，将先进的数字化采集和传输方案应用于车辆轴温探测系统中，克服现有系统在现场应用当中的信号质量下降和传输易受干扰的缺点。

本发明提出一种铁路车辆轴温探测系统的探头数字化方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：位于轨边的探测箱内的信号采集模块对探测器输出的车辆轴承温度电压信号进行A/D采样，向数据存储模块并行输出采样数据；

步骤二：所述的数据存储模块由可编程门阵列FPGA模块A和存储芯片组成，可编程门阵列FPGA模块A负责接收信号采集模块输出的采样数据，存储芯片对采样数据存储，并和以太网通讯模块的进行数据交换；

步骤三：以太网通讯模块由以太网数据发送部分和以太网数据接收部分两部分组成，以太网数据发送部分位于探测箱内，由控制器A和以太网控制器组成，控制器A通过FSMC接口与可编程门阵列FPGA模块A通信，读取采样数据，控制器A控制以太网控制器，并通过室外电缆线向以太网数据接收部分发送采样数据，实现与位于主控计算机内的以太网数据接收部分进行网络数据传输，位于主控计算机内的以太网数据接收部分由控制器B构成，负责接收通过试过室外电缆线发送的采样数据，并将收到的采样数据输出到主控计算机的PCI通讯模块；

步骤四：所述的PCI传输模块由可编程门阵列FPGA模块B和PCI总线桥芯片组成，可编程门阵列FPGA模块B负责从以太网数据接收部分读取网络数据，之后可编程门阵列FPGA模块B控制PCI总线桥芯片与PCI总线进行数据传输。

本发明的优点在于：

（1）本发明提出一种铁路车辆轴温探测系统的探头数字化方法，车辆轴承温度电压信号在探头内直接进行高速采样和A/D转换，以数字信号方式进行传输，避免了模拟信号长线传输带来的信号噪声，信号质量好，抗干扰能力强。

（2）本发明提出一种铁路车辆轴温探测系统的探头数字化方法，数字信号直接由以太网接口传送至主控计算机进行处理，避免了多次信号调理引入误差和噪声干扰。

（3）本发明提出一种铁路车辆轴温探测系统的探头数字化方法，数字信号公用一条以太网网络传输线，通过可靠的以太网传输方式，对采样数字信号进行传输，节约电缆线路资源。

附图说明

图1：本发明提出一种铁路车辆轴温探测系统的探头数字化方法的结构框图；

图2：本发明提出一种铁路车辆轴温探测系统的探头数字化方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出一种铁路车辆轴温探测系统的探头数字化方法，如图1所示，该方法通过信号采集模块、数据存储模块、以太网通讯模块和PCI传输模块将信号进行传输，具体包括以下几个步骤，如图2所示：

步骤一：位于轨边的探测箱内的信号采集模块通过最高200KHz采样率对探测器输出的车辆轴承温度电压信号进行16bit的A/D采样，向数据暂存模块并行输出16位采样数据。通过信号采集模块的高速A/D转换器将探头输出的车辆轴承温度电压信号进行数字化。