[发明专利]电力机车运行状态数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采集装置，尤其是电力机车运行状态数据采集系统。

背景技术

SS4型电力机车是运行于铁路干线的八轴重载牵引货运机车。该型号机车内部的电子装置和传感器电路向测量仪表提供大量关于机车运行状态的信号。这些信号能全面地反映机车内部电气电路系统和机械传动系统的工作情况。列车操作人员要定时地记录这些测量仪表上的实时数据，为机车的性能改进和故障隐患分析保留大量的记录数据。但是，传统的运行状态数据记录，不仅无法实现状态信息的实时跟踪记录，而且不利于大量数据的处理和分析。

机车运行状态数据采集系统要求能够实时采集机车内电子装置和传感器电路提供的反映机车运行状态的电信号，并存储采集的数据，以及实时地显示采集的数据信息，与机车内的测量仪表进行比较，确保数据采集系统的高效性和实用性．该系统有利于及时诊断机车故障并提前预警，同时存储大量的运行状态信息，便于数据处理和分析，对机车的改进可提供相应的数据依据．因而设计并实现机车运行状态数据采集系统具有现实意义。

发明内容

本申请要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种电力机车运行状态数据采集系统。

为解决上述技术问题，采用的技术方案是：

电力机车运行状态数据采集系统，由信号采集处理电路，数据存储电路，数据显示电路组成，各电路之间由串行通信方式进行数据通信，信号采集处理电路设置在机车的电子柜内，数据存储电路设置在机车的数据箱内，数据显示电路设置在机车驾驶室内；信号采集处理电路包括模拟信号处理，数字信号处理，A／D转换，数据采集和串行通信五部分电路，模拟信号处理电路采用LMl24，A／D转换芯片选用TLC1543，数字信号处理电路包括ISPl032，数字信号处理电路与A/D转换器连接至微控制器，串行通信电路采用半双工通信芯片MAX485。

本发明的有益效果是：该SS4电力机车运行状态数据采集系统工作稳定可靠，完全适应电力机车内强电磁场的工作环境，能够较为准确地进行机车状态信息的采集处理，记录的状态数据为机车的故障诊断提供有效的依据。

附图说明

图1是SS4机车头内各电路空间分布示意图；

图2是信号采集处理电路结构框图；

图3是数字信号处理电路电路图。

具体实施方式

电力机车运行状态数据采集系统主要由信号采集处理电路，数据存储电路，数据显示电路组成．每个单元是相对独立的模块，模块之间由数据通信来联系。机车的电子柜中汇总了列车运行状态的电信号．这些信号反映了电力机车运行过程中拖动电机电流大小，机车运行速度，励磁电流大小，牵引和制动信号，内部直流电源的电压大小，机车头四部拖动电机主电路中晶闸管的触发脉冲有无等状态信息。信号采集处理电路放置在电子柜中，需要采集多达上百路的信号，数据存储电路位于规定的数据箱中，要求记录列车全程运行中的状态数据并能转储数据至分析人员的计算机内．设计要求整个系统每一秒钟采样一次。列车全程运行的平均时间至少要达到24个小时，为满足数据记录的要求，数据存储单元要具备大容量的存储能力。此外，为防止因系统断电而导致记录数据的丢失，数据存储器要求能支持掉电保存，数据显示单元放置在驾驶室中，为列车操作人员实时提供列车运行状态信息，采用大屏幕的液晶显示，并且可以进行信息查询。各电路之间的空间分布如图l示，模块之间的距离均超过6米，电路之间的通信要求适应较长的距离，并能够对机车内的强电场和强磁场有抗干扰性，故选用串行通信方式。

对电子柜内提供的电信号进行采集前，首先要进行信号的处理．电子柜提供的电信号总体上分为模拟信号和数字信号，由相应的模拟信号处理电路和数字信号处理电路分别处理。信号采集处理电路划分为模拟信号处理，数字信号处理，A／D转换，数据采集和串行通信五个部分，如图2示。模拟信号包括直流电平信号和交流电压信号．直流电平信号有不同的信号范围。信号处理的目的是将这些信号范围不同的直流电平信号转换成O～5V范围内的信号，供A／D转换单元进行采样。直流电平信号的处理主要是将信号进行同相比例放大或反相比例放大，用来转换信号的范围，使输出信号在A／D转换电路允许的输入范围内。对于输入信号在0V以上并且范围超过5V的信号，仅用电阻分压或使用精密的滑动变阻器也可以调整信号范围，但是由于AD采样芯片的输入阻抗一般不大，要求输入信号的阻抗低。在采用电阻分压后，再增加一级电压跟随器，利用运算放大器是高输入阻抗，低输出阻抗的特点，即可满足信号转换的要求。