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旅客列车尾部安全防护装置主机检测台的电参数检测装置研制

文档作者: 路永立        文档来源: 北京铁路局计量管理所
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更新时间: 2021年01月04日
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第41卷第3期 Vo1.41 No.3 铁道技术监督 l/AILW AY ()IlA1 I'1 Y CON I'R0L 旅客列车尾部安全防护装置主机检测台的电参数检测装置研制 路永立 (北京铁路局计量管理所,北京100036) 摘要:介绍旅客列车尾部安全防护装置主机检测台电参数检测装置的研制情况,包括主要的结构和原 理、主要的设计参数和关键部分、使用方法和试用情况等。该检测装置的研制,有助于确保旅客列车尾部安 全防护装置主机检测台量值传递的准确性,为旅客列车的行车安全提供保障。 关键词:旅客列车;列车尾部监测器;检测装置;电参数 中图分类号:U279.323—33 文献标识码:B 文章编号:1006—9178(2013)03—0015—03 O 引言 目前,市场上没有专门针对旅客列车尾部安全 防护装置主机检测台(以下简称为“客车列尾检 台”)的检测装置,而是使用数字多用表(型号为 061)和数字式三用表校验仪(型号为DO30一B)的 组合进行检测。这2种仪器的体积和重量都较大, 收稿日期:2012—12一l0 作者简介:路永立,工程师 使用环境条件要求比较高。而客车列尾检测台的工 作环境温度不稳定,振动比较强烈,条件相对恶 劣,如果使用这2种仪器,仪器的准确度和稳定性 没有保障。由此,研制了旅客列车尾部安全防护装 置主机检测台电参数检测装置(以下简称为“客车列 尾检台检测装置”),在保证其准确度符合相关要求 的前提下,尽可能使其体积小、重量轻,在机箱结 构方面,加强了机身的牢固程度,增加了较厚的防 滑、防振橡胶底座,以适应客车列尾检台的电压 策提供依据。 (5)利用Web GIS技术实现过车预警及处理 信息、设备故障信息的图示集中监控,为货运安 全管理及决策提供科学、集中和可视化的展示平 台。 (6)建立重大隐患短信告警平台,实现告警提 示的实时、准确和多样化,加强督办力度,有利于 及时处置安全隐患。 6 结语 经过半年多的建设,新系统的实施工作已基本 结束,目前全路18个铁路局,9O余个编组站、区 段站的货运计量系统已全部升级到V2.0版本,系 统实名注册用户数量已逾6 000个。作为货运安全 保障体系的重要组成部分,新系统将在重点货物监 控、短信告警、重点督办、设备监控、检定管理与 期间核查等方面提供更加灵活、便捷的服务,为用 户提高源头安全风险防范和过程预警,提高控制能 力提供有力的技术支撑,为确保铁路货物运输的安 全、有序和可控做出贡献。 参考文献 [1]蒋荟,王华伟,赵颖,等.货运计量安全检测监控系统V2.0研 究报告[R].北京:中国铁道科学研究院,2012. [2]蒋荟,刘春煌,史天运,等.货运计量及安全检测监控网络信 息系统研究与开发研究报告[R].北京:中国铁道科学研究院, 2oo7. [3]蒋荟,刘春煌,曹松.货运计量安全检测监控系统的研究[-I]. 中国铁路,2008(7):22—25. [4]蒋荟,曹松,刘春煌.安全检测数据与确报信息在货运计量和 安全检测监控系统中的集成应用[C 3.2005年铁道学会年会, 2o05: 389—393. [5]蒋荟,王华伟,王志华.货运计量安全检测监控系统车号匹配 错位解决方案探讨[c].第6届智能交通年会论文集,2011: 332-338. [6]蒋荟,王志华,王华伟.基于短信的铁路装车安全隐患告警系 统的研究与应用[J].中国铁路,2010(08):34—37. [7]王颖.强化货运计量安全检测监控系统运用管理的思考[lj.铁 路运输与经济,2012,32(4):79—81. 20l3年3』】(总第317期) ·15· 计量工作 旅客州 j发个防护 卞饥愉洲 的f 参数伶洲 叭圳 源、电流源、电压表和电流表等4个项目的现场检 定工作。 l 设计总体方案 1.1 概述 客车列尾检台检测装置根据当前客车列尾检台 检定、调试和修理现场的特殊需求研发。具有开机 自动归零、数字显示、直流电压源、直流电流源、 直流电压表、直电流表和档位一键切换等功能。 研究方法的主要理论依据是计量量值传递原理 和仪器仪表原理。根据量值传递原理,需要控制客 车列尾检台检测装置测量结果的扩展不确定度不大 于被测仪器最大允许误差的1/3。被测客车列尾检 台有4个电学项目,即电压表、电流表、电压源和 电流源。要保证各参数之间互不影响、量值准确, 需在电路原理和结构上进行优化。 客车列尾检台检测装置主要包括源输出部分和 表输人部分,集成“源”与“表”的基本原理,通 过优化电路和提高集成度,使得装置体积小、重量 轻、操作方便。所选的单片机为CMOS可编程混 合信号处理器(ATMAL128),内含8位微控制器 (MCU)、8 kb一次可编程(OTP)程序存储器、低 噪声运算放大器(OPAMP)、液晶显示(LCD)驱 动器、高稳定带隙基准电源、信号调理电路、闭环 调整电路及稳压电路、蜂鸣器驱动电路以及时钟振 荡电路等。通过按键可以设定和调整源输出值的大 小,并且在LCD显示屏上显示出来。所有数字电 路部分均采用最新的大规模集成电路,性能稳定可 靠,模拟部分采用军工级高稳定性、高精度器件, 保证装置的高精度、高可靠性和长期稳定性。 1.2 源输出设计 客车列尾检台检测装置源输出部分的基本原理 是,按照设定输出值的大小,由单片机控制输出值 的大小和输出结果的显示,如图1所示。 · 16· 图1 源输出基本原理 客车列尾检台检测装置的输出信号通过采样后 形成反馈,反馈信号和设定好的电压基准经过误差 比较器比较后放大,实时调整输出,由此保证信号 的稳定性。可变电压基准部分主要有高精度16位 D/A转换器和高精度、高稳定性的带隙基准构成。 采样部分采用高共模和高差模的运算放大器,用低 温度系数和高稳定性的金属膜电阻作为运算电阻。 电路的核心控制部分是微控制器部分。 1.3 表输入设计 客车列尾检台检测装置表输入部分的基本原理 是,输入信号经过信号调理电路转换成高精度A/D 输入信号,A/D转换成的数字信号送入高性能单片 机处理,在液晶屏上显示。该部分的重点是信号调 理电路,通过将输入信号进行线性转换、嵌位保 护、去除毛刺和抗干扰电路的设计,结合低温飘运 算放大器和高精度A/D转换器,能够实时将输入 信号在液晶屏上显示。 1.4 仪器外形 2012年9月,客车列尾检台检测装置制作完 成并定型。经过反复测试,仪器运行良好,功能符 合设计要求。仪器外形如图2所示。 图2 客车列尾检台检测装置外观 2 设计过程 2.1 设计要点 客车列尾检台检测装置采用高强度便携式机 箱,结构牢固,外形美观、大方。数据处理和显示 模块采用最先进的单片机技术,综合高精度A/D 转换模块、D/A转换模块和数显技术,使用高亮度 TN型LCD显示屏等技术手段,实现电压源、电流 源的输出和电压表、电流表测量功能。采用按键式 操作模式,通过按键对源输出和表输入进行操作。 2.2 设计中的关键技术 客车列尾检台检测装置设计主要有4大关键技 术,分别为源输出的稳定控制系统和精度保证系 铁道技术监督 筇4l卷筇3期 统、表输入的信号调理系统、单片机控制和校准数 据存储系统、LCD显示和存储系统。 2.3 主要设计技术参数 客车列尾检台检测装置的尺寸规格为13 mm~ 32 mmx22 mm;源输出量程范围的电压为0~60 V, 电流为0-6 A;源输出的准确度为±(输出值x0.O5%+ 0.005%量程);表测量量程范围是电压为0~60 V, 电流为0-6 A;表测量精度为±(测量值x0.05%+ 0.005%量程)。 2.4 面板设计 客车列尾检台检测装置面板包括以下部分。 (1)显示窗口,显示源输出值或者表输入的测 量值。 (2)复位键,对可能出现的显示或者输出混 乱,可按动此键恢复。 (3)光标移位键..I ,在源输出状态下,按该 键可移动光标的位置,快速调整输出的大小。 (4)数据增加键▲1-r,在源输出状态下,每按 一下,光标对应的位可加1或减1。按住不放,可 连续加或减。 (5)清零键,在源输出时,按下该键将当前显 示值或输出清为0。 (6)校准键,按动该键+密码键可对源和表进 行校准(标定)。 (7)通断键,源输出状态下,按动此键,液晶 屏显示通,输出打开。 3 使用方法 3.1 源输出 (1)将被测表连接到源输出插孔。 (2)根据被测表的类型(电压表或电流表)和 量程,选择合适的功能(电压源或电流源)和档 位。 (3)按输出键及方向键的左右键,根据液晶屏 上的光标确定需要调节大小,按上升键增加输出值 大小,按下降键减少输出值的大小。 (4)测试完毕或者进行其他功能操作时,可按 清零键,输出降为0。 3.2 表测量 (1)根据被测量的类型(电压信号或电流信 号)和大小,选择合适的功能(电压表或电流表) 和档位。 (2)液晶屏实时显示当前测量值的大小。 3.3 源校准 (1)按照需校准的功能和量程,外接高标准的 电压表或电流表。 (2)选择需要校准的档位,按校准键,依次按 左键、右键和下键(密码)进入校准界面。 (3)首先进行低端(档位的10%)校准,按方 向键调整输出值的大小,使得外接高标准表显示为 “档位的10%”。按校准键,此点校准完成。 (4)再进行高端(档位的100%)校准,按方向 键调整输出值的大小,使得外接高标准表显示为 “档位的100%”。按校准键,此点校准完成。 3.4 表校准 (1)按照需校准的功能和量程,表输入高标准 的电压或电流。 (2)选择需要校准的档位,按校准键,依次按 左键、右键、下键(密码)进入校准界面。 (3)首先进行低端(档位的10%)校准,按方 向键,调整显示值的大小,使得显示值为“档位的 10%”。按校准键,此点校准完成。 (4)再进行高端(档位的100%)校准,按方向 键,调整显示值的大小,使得显示值为“档位的 100%”。按校准键此点校准完成。 4 试用情况 2012年10月,客车列尾检台检测装置在北京 铁路局计量管理所初步试用,根据反馈意见,在原 有基础上进行进一步改进和完善。一方面,增加了 校准功能,以利于提高仪器的使用寿命;另一方 面,对机箱底座进行防滑处理,防止现场使用时意 外滑落,损伤仪器。2012年11月,改进后的样品 继续在北京铁路局计量管理所试用,在试用过程中 工作性能良好,运行稳定,非常适合对客车列尾检 台的检定工作,达到了设计要求。 5 结语 客车列尾检台正在全路范围内广泛配备,它的 量值传递准确与否直接关系到旅客列车行车安全。 客车列尾检台检测装置能够检测客车列尾检台的电 学参数(电压、电流),以保障其量值准确可靠。 参考文献 [1]JJG(铁道)195-2005列车尾部安全防护装置主机检测台检定 规程IS]. [2]旅客列车尾部安全防护装置技术条件V2.0IS]. · 17 ·
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