CN206107261U - 一种基于dsp的机车打滑检测*** - Google Patents
一种基于dsp的机车打滑检测*** Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于DSP的机车打滑检测***包括陀螺仪用于检测机车偏转、倾斜时的转动角速度,所述陀螺仪连接至处理器,处理器连接设置有显示模块、报警模块以及雷达,所述雷达用于对车身的速度进行检测,所述处理器采用TMS320F28335芯片。本实用新型通过陀螺仪用于检测机车转动角速度,通过编码器对轮对速度进行检测,通过加速度传感器对轮对加速度进行检测,并在显示模块上进行显示;处理器通过处理编码器、加速度传感器和雷达传递的信息输出蠕滑速度和粘着利用率,并在显示模块上进行显示,使得驾驶员清楚了解到机车的工作状态,同时还可以进行报警提示,提高机车运行的安全系数。
Description
技术领域
本实用新型属于轨道交通领域,具体涉及一种基于DSP的机车打滑检测***。
背景技术
保障重载机车安全运行,对机车是否打滑进行检测非常有必要。机车打滑检测***要求轨面发生变化时能够准确实时检测机车车轮状态,当轨面发生较大变化时,有可能产生机车打滑的现象,若没有及时检测并处理会造成较大安全问题。
现有的机车打滑检测***,功能单一,多数只是用于检测机车的速度和加速度,进而提醒是否需要采取相应的控制策略,缺乏对机车工作时的其它状态的检测。因此,提供一种用于机车打滑检测***,多方位检测机车的工作状态参数并显示出来,同时进行报警提示,提高机车运行的安全系数,是一个亟待解决的问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于DSP的机车打滑检测***,多方位检测机车的工作状态参数并进行数据处理,提供报警提示,提高机车运行的安全系数。
本实用新型为了解决现有技术问题所采用的技术方案如下:
一种基于DSP的机车打滑检测***,所述机车打滑检测***包括处理器模块、用于检测轮对加速度的加速度传感器、用于实时检测轮对的速度的编码器、用于检测车身速度的雷达、用于检测机车偏转、倾斜时的转动角速度的陀螺仪、用于存储蓄机车运行时的实时状态参数的RAM存储模块、用于存储机车运行状态的标准信息的ROM存储模块和报警模块;
所述处理器模块用于接收加速度传感器、编码器、雷达和陀螺仪上传的实时数据并进行数据处理,并与报警模块连接。
进一步地,为了保持***长时间的流畅运行,还设有用于清除RAM存储模块中的历史记录的复位电路模块。
进一步地,还设有用于控制机车打滑检测***的开与关的开关模块,实现对***的实时控制。
进一步地,还设有显示模块,所述显示模块与处理器连接;并通过显示模块显示机车的轮对速度、加速度、蠕滑速度以及粘着利用率的当前数据以及历史数据,还可以显示车身速度、机车偏转、倾斜时转动角速度的当前数据和历史数据。
进一步地,还设有电源转换模块,所述电源转换模块用于转换各个模块运行时所需的电流及电压。
进一步地,所述编码器安装在机车车轴上。
进一步地,所述处理器模块为TMS320F28335或TMS320C2812芯片。
更进一步地,属于TMS320C28x系列的DSP处理都可以做为本装置的处理器芯片。
进一步地,所述报警模块包括喇叭、指示灯和报警器/振动器。
进一步地,所述机车打滑检测***分散设置于机车车身。进一步地,所述编码器和加速度传感器设置于机车车轴,所述陀螺仪和雷达设置于机车车头,所述处理器、显示器和报警器,设置于机车驾驶室。
通过采用上述技术方案,本实用新型的有益效果如下:
在本实用新型中,通过显示模块可以显示机车的轮对速度、加速度、蠕滑速度以及粘着利用率的当前数据以及历史数据,还可以显示车身速度、机车偏转、倾斜时转动角速度的当前数据和历史数据。在机车运行过程中,机车的速度、转动角速度以及蠕滑速度超出处理器中的设定值时,通过报警模块进行报警提示,以提醒驾驶员进行相应的操作,提高机车运行的安全系数。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为车轮蠕滑及牵引力产生示意图。
具体实施方式
实施例1
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明,但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示,一种基于DSP的机车打滑检测***,包括处理器模块、用于检测轮对加速度的加速度传感器、用于实时检测轮对的速度的编码器、用于检测车身速度的雷达、用于检测机车偏转、倾斜时的转动角速度的陀螺仪、用于存储机车运行时的实时状态参数的RAM存储模块、用于存储机车运行状态的标准信息的ROM存储模块和报警模块;
处理器模块用于接收加速度传感器、编码器、雷达和陀螺仪上传的实时数据并进行数据处理,得到机车的蠕滑速度、机车的粘着系数和粘着利用率;并与报警模块连接。
本实用新型还设有用于清除RAM存储模块中的历史记录的复位电路模块以及用于控制机车打滑检测***的开与关的开关模块,实现对***的实时控制。
另外,还设有显示模块,显示模块与处理器连接;并通过显示模块显示机车的轮对速度、加速度、蠕滑速度以及粘着利用率的当前数据以及历史数据,还可以显示车身速度、机车偏转、倾斜时转动角速度的当前数据和历史数据。
本实用新型设有电源转换模块,用于转换各个模块运行时所需的电流及电压。
编码器安装在机车车轴上。
处理器模块为TMS320F28335芯片;属于TMS320C28x系列的DSP处理都可以做为本装置的处理器芯片。
报警模块包括喇叭、指示灯和报警器/振动器。
机车打滑检测***分散设置于机车车身。所述编码器和加速度传感器设置于机车车轴,所述陀螺仪和雷达设置于机车车头,所述处理器、显示器和报警器,设置于机车驾驶室。
本实用新型需要检测机车是否打滑时,具体的工作方法如下:
通过按键模块,打开DSP机车打滑检测装置,进入工作模式。处理器开始工作,开始接受编码器、加速度传感器、雷达和陀螺仪传送的实时数据,连接于处理器的显示模块开始显示机车运行的轮对速度vd、轮对加速度a、转动角速度ω和车身速度vs,同时处理器根据vs=vd-vt即可获取机车的蠕滑速度vs根据公式(a,b,c,d为常数)获得机车的粘着系数和粘着利用率,在显示模块显示,并将这些信息实时存储到RAM存储模块。调出ROM存储模块存储的机车运行状态的标准信息,然后处理器将RAM存储模块实时数据和R0M存储模块的标准信息相比对,判别机车是否打滑。当机车发生打滑时,机车的蠕滑轮对速度,轮对加速度急剧增大,转动角速度出现异常,显示模块显示出机车打滑,同时报警器发出警告,提醒驾驶员采取相应的控制措施。
如图2所示,在机车轴重的作用下,轮轨接触部位发生弹性形变,形成椭圆形接触区。当车轮在驱动力矩T作用下向前滚动时,轮轨材料在接触面附近发生弹性变形,从而在接触面上产生切向力F,使车轮滚动前进。
由于粘着区的相对速度为零,滑动区相对速度不为零,使得列车牵引运行时,列车前进的速度vt,总是小于轮对的速度vd,蠕滑速度的大小用蠕滑速度vs表示:
vs=vd-vt (1)
蠕滑速度的大小决定轮轨间的切向力。通常定义粘着牵引力和垂向荷重之比为粘着系数:
式中:F为机车牵引力(N),W为轴重(kg),g为重力加速度(m/s2)。
粘着系数是分散的随机变量,通过大量的实验获得了蠕滑速度和粘着系数的经验曲线,即粘着特性曲线,由公式(2)可以看出机车的牵引力F和粘着系数μ成正比关系,粘着特性曲线反应牵引力的变化。
粘着系数的经验计算公式如下式所示:
式中:μ是粘着系数;a,b,c,d为相关计算参数,在不同轨面有不同参数值,表1列举了常见轨面状态下的计算参数:
表1常见轨面状态下的计算参数
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例,而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型权利要求的保护之内。
Claims (9)
1.一种基于DSP的机车打滑检测***,其特征在于,所述机车打滑检测***包括处理器模块、用于检测轮对加速度的加速度传感器、用于实时检测轮对的速度的编码器、用于检测车身速度的雷达、用于检测机车偏转、倾斜时的转动角速度的陀螺仪、用于存储蓄机车运行时的实时状态参数的RAM存储模块、用于存储机车运行状态的标准信息的ROM存储模块和报警模块;所述处理器模块用于接收加速度传感器、编码器、雷达和陀螺仪上传的实时数据并进行数据处理,并与报警模块连接。
2.根据权利要求1所述机车打滑检测***,其特征在于,还设有用于清除RAM存储模块中的历史记录的复位电路模块。
3.根据权利要求1所述机车打滑检测***,其特征在于,还设有用于控制机车打滑检测***的开与关的开关模块。
4.根据权利要求1所述机车打滑检测***,其特征在于,还设有显示模块,所述显示模块与处理器连接。
5.根据权利要求1所述机车打滑检测***,其特征在于,还设有用于转换各个模块所需的电流及电压的电源转换模块,所述电源转换模块与处理器连接。
6.根据权利要求1所述机车打滑检测***,其特征在于,所述编码器安装在机车车轴上。
7.根据权利要求1所述机车打滑检测***,其特征在于,所述处理器模块为TMS320F28335或TMS320C2812芯片。
8.根据权利要求1所述机车打滑检测***,其特征在于,所述报警模块包括喇叭、指示灯和报警器/振动器。
9.根据权利要求1~8任意一项所述机车打滑检测***,其特征在于,所述编码器和加速度传感器设置于机车车轴,所述陀螺仪和雷达设置于机车车头,所述处理器、显示器和报警器,设置于机车驾驶室。
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