电力机车状态监测系统研究
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摘要
众所周知，机车运行状况直接关系到铁路运行的安全，而机车运行状况的监测与机车维修是机车保持良好状态的有力保障。现在国内常用的机车检修机制为“定期检修”，这样不但检修成本高，而且极容易使机车带病运行，与铁路运行对“安全”的要求相背离。随着传感器技术、微型计算机技术与现场总线技术的发展，如何将这些技术应用到机车状态在线监测中，为机车调度与检修提供依据是当今机车运行及检修方面研究的热点，也是适应当前铁路大提速的背景，开发新一代机车监测系统，实现“按机车状态进行检修”的检修机制的需要。整个系统的思路是运用现代成熟技术，将机车运行过程中的各设备的电参数实时地进行采集，并对其进行判断，如果参数超限，就以较高密度对该参数以及该设备其它相关参数进行录波，并将故障的录波数据以无线通信的方式传输到机车调度与检修部门，由调度与检修部门根据机车的运行状态灵活制定机车检修计划：机车各设备的运行参数长期积累后，便可对其进行综合分析，从而得到各种机车设备的奉命曲线，这样就可以制定更为合理高效的机车检修机制。整个系统由状态监测与数据采集、无线数据通信系统、信息处理与故障诊断专家系统三部分组成，其状态监测与数据采集用于机车设备运行参数的实时监测与采集、数据处理与关键故障报警；信息处理与故障诊断专家系统用于将机车各设备进行建模，并将所采集的机车上的各项参数在所建立的模型中进行综合分析，从而得出机车发生的故障类型或者潜在的故障隐患，进而给出合理有效的维修方法与程序；而无线数据通信系统的作用是进行以上两个子系统的通信。
本文是作者结合状态监测与数据采集系统研制过程完成的。全文在充分分析我国电力机车运行条件、机车故障监测与检修现状及存在的问题的基础上，主要阐述了车载状态监测与数据采集系统的设计思路，嵌入式操作系统μC／OS—Ⅱ与ARM架构CPU、CAN总线、液晶显示等技术在系统中的应用，状态监测与数据采集系统工作过程，文中对系统抗干扰措施进行了阐述，并以流程图的形式给出了系统程序中任务的划分、各任务间关联及各任务所完成的工作等。附录中给出了系统的电路图。
The State Detection & Fault Diagnosis System on Locomotive consists of three parts. The first is state detection & data acquisition, second is radio data communication system, the last is information processing (message processing) & fault diagnosis system. The functions of the first system are real-time monitoring and collecting parameters of locomotive, data processing and fault alarm. Information processing & fault diagnosis system is used to model then put the parameters which were detected by state detection system into model, analysis them integrated, further to deduce the failure mode of locomotive or hidden trouble, then the most importantly to give reasonable and effective maintenance measure or program. But the function of radio data communication system is to realize communication between the two subsystems above. Basing on analyzing operation condition, fault detecting and other problem the system proposed a scheme that adopts lots of advanced technology in order to detect and collect real-time parameters, transmit radio data and diagnose fault.
The paper mainly discussed design idea and new technology application of vehicular state detection and data acquisition system. It also discussed operating state of system and presented anti-jamming measure of whole system. Moreover by the form of flowchart the partition of program task on state detection and data acquisition, the relationship between tasks and jobs which have been finished.
本文是作者结合状态监测与数据采集系统研制过程完成的。全文在充分分析我国电力机车运行条件、机车故障监测与检修现状及存在的问题的基础上，主要阐述了车载状态监测与数据采集系统的设计思路，嵌入式操作系统μC／OS—Ⅱ与ARM架构CPU、CAN总线、液晶显示等技术在系统中的应用，状态监测与数据采集系统工作过程，文中对系统抗干扰措施进行了阐述，并以流程图的形式给出了系统程序中任务的划分、各任务间关联及各任务所完成的工作等。附录中给出了系统的电路图。
The State Detection & Fault Diagnosis System on Locomotive consists of three parts. The first is state detection & data acquisition, second is radio data communication system, the last is information processing (message processing) & fault diagnosis system. The functions of the first system are real-time monitoring and collecting parameters of locomotive, data processing and fault alarm. Information processing & fault diagnosis system is used to model then put the parameters which were detected by state detection system into model, analysis them integrated, further to deduce the failure mode of locomotive or hidden trouble, then the most importantly to give reasonable and effective maintenance measure or program. But the function of radio data communication system is to realize communication between the two subsystems above. Basing on analyzing operation condition, fault detecting and other problem the system proposed a scheme that adopts lots of advanced technology in order to detect and collect real-time parameters, transmit radio data and diagnose fault.
The paper mainly discussed design idea and new technology application of vehicular state detection and data acquisition system. It also discussed operating state of system and presented anti-jamming measure of whole system. Moreover by the form of flowchart the partition of program task on state detection and data acquisition, the relationship between tasks and jobs which have been finished.
引文
[1] 蒋兆远，列车安全监控专家系统研究。铁道学报，2000年第4期。
[2] 杨志刚，列车运行监控记录装置。中国铁道出版社，1999。
[3] 张进民，车辆的状态修和技术诊断。铁道车辆，1999第11期。
[4] 赵叔东，韶山8型电力机车。中国铁道出版社，1998。
[5] 铁路机车车辆科技手册，中国铁道出版社，2000。
[6] 蒋兆远，车载微机数据采集系统设计。内燃机车，1996年第2期。
[7] 王炜，基于8031单片机的多路数据采集系统。天津职业技术师范学院学报，2001年3月。
[8] 华蕊，机车监测技术综述。佛山科学技术学院学报，1999年第17卷第3期。
[9] 王良润，主从分布式系统主单外机串行通讯管理的新方法。鞍山钢铁学院学报，2000年第6期。
[10] 段红，单片机模拟量测量系统误差分析与自动调校方法。浙江丝绸工学院学报，1999年3月。
[11] ADC0808/ADC0809 8-BitμP Compatible A/D Converters with 8-Channel Mltiplexer. National Simeconductor, 1999.
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[21] 何立民，单片机高级教程。北京航空航天大学出版社，2003。
[22] 何立民，单片机初级教程。北京航空航天大学出版社，2003。
[23] 何立民，单片机中级教程。北京航空航天大学出版社，2003。
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