内燃机车负荷记录仪

1.内燃机车负荷记录仪，其特征是：它包括检测主机板(1)、转储器(2)、传感器(3)；所述的检测主机板(1)安装在机车安全信息综合监测装置扩展槽上，它由数字信号采集处理电路、通信电路、数据存储器、电流电压采集传感器和检测主板控制单元组成，所述的数字信号采集处理电路由芯片U3、U5A、U6、U8、电阻R6、R8组成，所述的检测主板控制单元由芯片U1、U13、U3、U14构成，所述的电流电压采集传感器由芯片U4、U6构成，所述的通信电路为485通信电路和232通信电路，所述的芯片U3为AD7503，所述的芯片U5A为LM358，所述的芯片U6为GTL，所述的芯片U8为74LS377，所述的芯片U1为8098，所述的芯片U13为74LS373，所述的芯片U14为2674，所述的芯片U4为AD202JY。
2.根据权利要求1所述的内燃机车负荷记录仪，其特征是：所述的传感器(3)由电流传感器，电压传感器组成，所述的转储器(2)由控制单元、数据存储单元、键盘控制单元、硬件狗电路组成。
3.根据权利要求2所述的内燃机车负荷记录仪，其特征是：所述的键盘控制电路由芯片U22、U23组成，所述的硬件狗电路由芯片U9、电容C3、电阻R13构成，所述的芯片U22为8279，所述的芯片U23为74LS138，所述的芯片U9为DS1232。
4.根据权利要求1所述的内燃机车负荷记录仪，其特征是：所述的485通信电路由芯片U16、U10A、U11A构成；所述的232通信电路由芯片U2、电容C5、C6、C7、C8组成，RXD、TXD、232TD、232RD相互对应构成通信回路，所述的芯片U16为MAX1480，所述的芯片U10A为74LS21，所述的芯片U11A为74LS04，所述的芯片U2为MAX232。
5.根据权利要求1所述的内燃机车负荷记录仪，其特征是：它还包括液晶显示驱动电路、液晶显示背光电路，所述的液晶显示驱动电路由芯片U15、74LSO4构成，所述的液晶显示背光电路由芯片U17、D2、电容C10构成，所述的芯片U15为74LS245，所述的芯片U17为7660。
6.根据权利要求1所述的内燃机车负荷记录仪，其特征是：它还包括电压输入端调理电路、片选电路和晶振电路，所述的电压输入端调理电路由电阻R1、R9、电容C4、TVS1组成，所述的片选电路由芯片U11、U12组成，所述的晶振电路由电容C43、C44、XTA3组成，所述的芯片U11为74LS138，所述的芯片U12为74LS373。

内燃机车负荷记录仪\n技术领域\n本发明涉及一种实时监测电传动内燃机车的主发电机整流输出电压、电流、电功率，从而计算出机车柴油机在给定时期内累计输出功(负荷量)的新型机车柴油机技术状态实时监测仪器。\n它安装在铁道部株洲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”扩展槽上。\n背景技术\n长期以来，机务系统一直按照单一的公里量来确定机车检修周期和检修范围。由于机车在实际使用中各区段线路纵断面和牵引吨位的不同，机车运行负荷有很大差异，这就造成了机车的费损程度不同。所以采用统一的按机车走行公里确定各种修程已经不适应铁道部关于大力深化机车修制改革的要求，不但使部分机车可靠性下降，而且造成大量机车检修成本的不合理支出。\n有关部门已经提出，真正能反映内燃机车技术状态的是内燃机车柴油机的技术状态，柴油机技术状态是确定内燃机车检修周期的重要依据；而柴油机输出功即负荷量的多少又决定了柴油机的技术状态。因此，柴油机输出功可以准确反映内燃机车技术状态，进而计算出内燃机车的检修周期。\n现在，大部分机务段已经按照铁道部文件在机车上安装了“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板提供电源和机车运用信息的扩展平台。\n发明内容\n本发明的目的是为机务段提供一套完整的监测电传动内燃机车负荷记录仪，能够记录机车在不同线路区段运用中的负荷情况，从而根据检修质量源于预防的原则，通过分析机车的负荷量指标，确定机车修理的梯次周期结构，提高机车的可靠性，减少机车检修成本。\n本发明的目的是这样实现的：内燃机车负荷记录仪，其特征是：它包括检测主机板、转储器、传感器；所述的检测主机板安装在机车安全信息综合监测装置扩展槽上，它由数字信号采集处理电路、通信电路、数据存储器、电流电压采集传感器和检测主板控制单元组成，所述的数字信号采集处理电路由芯片U3、U5A、U6、U8、电阻R6、R8组成，所述的检测主板控制单元由芯片U1、U13、U3、U14构成，所述的电流电压采集传感器由芯片U4、U6构成，所述的通信电路为485通信电路和232通信电路，所述的芯片U3为AD7503，所述的芯片U5A为LM358，所述的芯片U6为GTL，所述的芯片U8为74LS377，所述的芯片U1为8098，所述的芯片U13为74LS373，所述的芯片U14为2674，所述的U芯片4为AD202JY。\n本发明与现有技术有如下优点：1)本系统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。\n2)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。\n3)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。\n4)本系统解决了与铁道部株洲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”的485通信问题。\n5)结构简单，安装、维护方便，节省资源。\n6)本系统可以应用记录数据，结合油耗仪、压力波检测仪的检测数据，可以全面摸索机车负荷量与柴油机性能变化关系。\n7)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。\n8)管理软件能读检测结果进行分析，输出规范的报表。\n9)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，提高负荷记录仪所记录数据的分析效率和利用率。\n10)本发明“内燃机车负荷记录仪”不但可以和专用的转储器进行数据转储，实现与地面计算机的通信，还可以通过“tax2箱”的通信记录单元进行数据记录，从而利用机务段现有的LKJ-93的转储器实现数据转储。\n附图说明\n图1：硬件系统结构框图。\n图2：数字信号输入电路原理图。\n图3：模数转换电路原理图。\n图4：键盘电路原理图。\n图5：RS232通信电路原理图。\n图6：硬件狗原理图。\n图7：电流电压信号采集电路及隔离电路原理图。\n图8：显示驱动电路原理图。\n图9：控制、存储电路原理图。\n图10：显示负电源电路原理图。\n图11：主程序流程图。\n图12：串行口通信——转储器与计算机程序流程图。\n图13：串行口通信——转储器与主机程序流程图。\n图14：串行口通信——主机板和TAX2通信程序流程图。\n图15：RS485通信电路原理图。\n图16：本系统外形图。\n具体实施方式\n下面结合附图详细描述发明实施例。\n本内燃机车负荷记录仪分为检测主机板、传感器、转储器、管理软件四部分。它们是这样工作的：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，主机板采集到传感器输出的信号后进行识别计算，得到各项所需数据，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。(见图1)本系统数字信号采集处理由芯片U3、U5A、U6、U8和电阻R6、R8组成，完成传感器输出信号的采集处理。保证数据采集的频率和精度。工作过程是：传感器输出信号进入IN0/IN1时，CPU控制芯片U3选通其中一路，使信号进入芯片U5A，进行信号放大的处理，输出经IN进入芯片U6进行A/D转换。(见图2、3)在图4中，芯片U22、U23组成键盘控制电路，实现人机对话。工作过程是：当有键按下时，芯片U22，U23识别，识别数据芯片U22处理后送CPU，CPU识别后根据编制程序判断处理何项工作。\n在图5中，芯片U2、电容C5、C6、C7、C8组成通信电路，RXD、TXD、232TD、232RD相互对应构成通信回路。\n在图6中，芯片U9、电容C3、电阻R13构成硬件狗电路，当系统复位电路出现故障或受到外界干扰时，/RES在1.2秒内发出复位信号，使系统重新正常工作。\n在图7中，芯片U6、U4构成电传动内燃机车主发整流输出电压、电流采集传感器，IR1、IR2为机车电流正负输入，经芯片U4隔离放大处理后，由IN0输出给主机板；电阻R9、R1、电容C4、TVS1构成电压输入端调理电路，TVS1由+12V、-12V供电，使TVS1工作，VR1、VR2为机车电压输入，经GTL隔离放大处理后，由IN1输出，送主机板。\n在图8中，芯片U15、74LS04构成大屏幕液晶显示驱动电路，实现该系统检测、控制的可视化。\n在图9中，芯片U1、U13、U3、U14构成检测主机控制单元。芯片U1根据芯片U4存储的检测、通信、故障检查软件控制整个系统的检测、通信、自检功能的完成，芯片U2、U3实现数据锁存。芯片U11、U12组成片选电路，根据芯片U1指令选择硬件，完成相应功能，电容C43、C44和XTA3共同组成晶振电路，确定整个系统工作速度和工作频率。\n在图10中，芯片U17、D2、电容C10构成大屏幕液晶显示背光电路。\n在图11、图12、图13中，是检测主机和转储器的检测、通信程序流程。\n在图15中，芯片U16、U10A、U11A构成485通信电路，实现主机板与铁道部株洲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”，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的传输；当Q1低电平时，驱动COM2A，COM2A为接收器，实现数据由TAX2到主机板的传输。\n本发明所述的芯片U1为8098、芯片U2为MAX232、芯片U3为AD7503，芯片U4为AD202JY、芯片U5为62256、芯片U5A为LM358、芯片U6为GTL、芯片U8为74LS377、芯片U9为DS1232、U芯片10A为74LS21、芯片U10B为74LS21、芯片U11为74LS138、芯片U11A为74LS04、芯片U12为74LS373、芯片U13为74LS373、芯片U14为2674、芯片U15为74LS245、芯片U16为MAX1480、芯片U17为7660、芯片U21C为74LS04、芯片U14A为74LS08、芯片U21A为74LS04、芯片U21C为74LS04、芯片U22为8279、芯片U23为74LS138。