自動過分相控制系統記錄板設計

摘 要：針對目前電力機車自動過分相控制系統不具備相應記錄功能以致無法獲知在運用中系統工作數據的不足的問題，研制了自動過分相控制系統記錄器。以DSP芯片為主控制器來實現采集和儲存，采用地面分析軟件對記錄數據進行分析。從實際運行效果看，其性能穩定可靠并已大規模運用。

關鍵詞：記錄板；自動過分相控制系統；DSP

目前，電氣化鐵路自動過分相主要有地面開關自動切換方式，柱上開關自動斷電方式和車載自動控制過分相方式。其中車載方式投資小、性能好，可靠性高是目前我國鐵路廣泛使用的一種方式。但是系統不具備數據記錄功能以致無法獲知在運用中的工作數據，為故障查找和后期維護帶來不便，基于此研制了自動過分相控制系統記錄器。

1 設計方案

硬件設計原理：記錄功能使用TI公司的運算處理器TMS320F2

812實現控制功能。

（1）電源部分

記錄板采用PLC輸出的24V電源供電，隔離變換模塊輸出5V電源，用于給USB接口供電。另有兩路高效的開關電源將5V轉換為3.3V、1.9V，供給記錄板其他功能模塊使用。電源轉換電路設計了過壓、過流防護功能。

（2）自動過分相運行時狀態信息的采集

記錄器通過光電隔離器件將自動過分相控制系統運行時的相關狀態信息輸入TMS320F2812并存儲。

（3）機車TAX2箱中相應數據的采集

通過RS485總線將機車車載機務TAX2箱中的相關信息進行采集。

（4）存儲介質與數據轉存方法

記錄板采用大容量掉電數據不丟失的存儲單元做存儲介質來存儲數據。采用USB通信手段對數據進行轉儲。見圖1。

圖1 記錄板硬件設計原理框圖

2 硬件設計中主要器件的選型

記錄板的硬件選型是在考慮開發人員能力、開發成本、開發周期等因素的基礎上通過對多套方案的反復論證確定的。

2.1 主控芯片的選型

針對主控芯片的選擇，廣泛收集資料，結合公司已用產品和鐵路上的應用情況，提出了51單片機、DSP以及ARM幾種可選方案，并分別進行了評估。經過對比各芯片的參數最終選擇DSPTMS320F

2812為本項目的主控芯片。

2.2 存儲芯片的選型

結合非易失型存儲器件在鐵路上的應用情況，初步選定了兩種非易失性器件（NVRAM DS1250W和鐵電FM22L16-55-TG）作為本項目中的存儲芯片的備選。因為TMS320F2812的外圍接口有19位的地址線和16位的數據線，所以其內部預留的1個存儲空間可以外接512K×16bit的存儲器件（其他幾個存儲空間被其他器件占用），這樣如果我們采用DS1250W（高8位和低8位各外接1片），從對芯片接口控制的方便性和開發效率角度出發，會有更好的處理效果。通過反復分析、論證，最后確定采用DS1250W作為本項目中的存儲芯片。

2.3 USB控制器的選擇

對于USB控制器的選擇上進行了探討并收集了大量的資料，根據讀寫速度及硬件接口的考慮，并結合其他產品應用經驗，最終采用CH376S作為USB控制器。

通過以上的選型過程，最終確定記錄板的硬件配置情況如圖2。

圖2 硬件選型的最終方案

3 結束語

綜合以上論述及對設計方案多次的實踐驗證，最終研發出機車自動過分相記錄器，并用于機車自動過分相產品中，這是一個突破性的創新，其意義深遠。既使機車產品功能加強，又提高企業的產品附加價值，更給其他產品的研發帶來了思路上的擴展和技術實力上的積累。機車自動過分相系統已經成為電力機車不可缺的重要部件。擁有了記錄功能的自動過分相控制系統可以將機車運行實時的工況數據，以及過分相設備運行狀態的實時信息等進行保存，可以為機車相關設備的故障查找及問題分析提供充分的數據資料和科學依據。隨著國家對鐵路進行的大規模建設投入，該產品隨之也將會得到更為廣泛的應用。

參考文獻

[1]姚孝剛.自動過分相系統設計與改進[J].機車電傳動，2009（7）：41-41.

[2]邱寬民，等.JT1-CZ2000型機車信號車載系統[M].北京：中國鐵道出版社，2007：20-20+60-61.

作者簡介：康寧（1978-），男，遼寧省沈陽市，沈陽鐵路信號有限責任公司，工學學士，研究方向：鐵路機車車載控制類產品的研發。