韶山型電力機車工作狀態自動分析及記錄裝置探討

楊樹亮

摘要：目前，隨著單片機技術的發展和進步，越來越先進和成熟，應用領域也越來越廣泛。采用單片機技術開發韶山電力機車工作狀態自動分析記錄裝置在技術上是可行的。記錄裝置為維修人員處理動態故障提供準確的數據參考。這是非常必要和合理的。主要論述韶山電力機車工作狀態自動分析記錄裝置的設計與應用，為今后的推廣應用提供參考。

【關鍵詞】韶山型；電力機車；記錄裝置；工作狀態分析

1.韶山型電力機車工作狀態分析與記錄裝置功能分析

韶山型電力機車工作狀態及記錄分析如下：（1）32路機車狀態信號記錄。韶山電力機車自動工作狀態分析和記錄裝置，可實時監測和記錄狀態指示器狀態，記錄狀態指示器異常狀態的時間段，進行數據轉儲分析。（2）GPS采集時間。韶山電力機車自動分析記錄裝置裝有GPS模塊，用于時間同步采集和實時顯示，監測韶山電力機車狀態指示器。（3）USB數據轉儲。將韶山電力機車工作狀態的自動分析記錄裝置插入U盤，得到韶山電力機車狀態指示器的監測記錄。根據機車在PC上運行的時間和數量，可以對異常情況進行查詢和分析。（4）優盤系統升級。韶山電力機車工作狀態的自動分析和記錄裝置可以實現USB的升級。新版本的系統被保存到USB磁盤并插入到USB接口。韶山電力機車狀態指示器監控軟件自動檢測和升級系統。（5）可擴展接口。該設備具有擴展盒接口，可用于增加監視信號路徑的數量，使設備能夠監視信號燈以外的信號。

2.技術方案優選及研制過程

2.1方案優選

總體設計方案有兩種選擇：一是數據采集與工作指標的集成結構；另一種是帶有顯示屏幕的主機，可以實時顯示和查詢故障歷史。方案一：設備電氣隔離用于采集機車各指標的信號并進行存儲。分析數據需要在PC機上進行轉儲和分析。方案二：該設備采用電氣隔離技術，采集機車指示燈的所有信號并進行存儲。該設備有觸摸屏，可以設置關鍵的簡歷項目。機車故障時，屏幕直接顯示故障指示燈信息。數據也可以在PC機上進行轉儲和分析。

2.2方案的確定及實施

韶山電力機車工作狀態自動分析與記錄裝置主要功能32機車狀態信號記錄，該功能通過采用數字隔離技術，機車狀態信號記錄。隔離器輸入分為兩種差分信號路徑：一種是高數據速率通道，另一種是低數據速率通道。高速信號通過交流通道進行處理，首先將信號從單端模式轉換為差分模式，然后通過隔離層的電容電阻網絡將信號區分為多個瞬態狀態。后者將這些瞬態脈沖轉換為差分脈沖，設置和重置一個“或非”門觸發器，該觸發器等效于輸入信號的觸發器輸出到決策邏輯（DCL）和輸出多路復用器。DCL包括一個看門狗定時器，用來測量信號轉換之間的持續時間。如果兩個連接轉換之間的持續時間超過定時窗口，DCL指示輸出多路復用器從交流通道切換到直流通道。由于低頻信號需要較大的電容，使得芯片集成困難，直流通道的輸入需要一個脈寬調制器（PWM）。調制器通過內部振蕩器（OSC）的高頻載波調制低頻輸入信號。在交流信道中，調制信號的處理與高頻信號相同。但是，在將信號提交給輸出多路復用器之前，需要一個終通濾波器來過濾掉高頻PWM載波，恢復原來的低頻輸入信號。

2.3系統組成

該裝置主要由一臺主機，及相關連接線纜配件組成。系統主機：系統的上位機主要由電源模塊、485模塊、光電隔離采集模塊、時鐘、電子屏、CPU等組成。主要功能包括：光電隔離采集、電流信息接收與處理、軟件流程圖如下：

3.結束語

工作狀態的自動分析和記錄裝置韶山電力機車連接到相應的終端的機車和相應的終端其他機車記錄機車的變化實時狀態指示器，并可以擴展到監測和記錄機車主電路節點的電壓變化的電路，當機車動態故障。當障礙返回段后故障無法再現時，維修人員可以通過回放“機車狀態指示記錄裝置”的記錄，直接看到電路主節點的動態故障發生過程和電壓變化。通過這些數據，可以對故障電路進行準確的判斷和分析，并進行徹底的維護，從而消除故障的原因。動態故障的故障可以被恢復，從而導致故障的機車在線運行。

【參考文獻】

[1]王洪偉，夏明超.電力機車遠程能耗動態監測系統設計[J].上海鐵道科技，2011（2）：20-22.

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