專利名稱：一種用于鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的列車信號(hào)模擬設(shè)備，用于探測(cè)器開發(fā)和測(cè)試過程中的過車信號(hào)模擬調(diào)試。屬于自動(dòng)測(cè)試和系統(tǒng)仿真技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紅外軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是探測(cè)鐵路貨車軸承溫度，防止列車燃軸、切軸事故，保證行車安全的重要設(shè)施。隨著我國鐵路提速，對(duì)紅外軸溫監(jiān)測(cè)提出了更高的技術(shù)要求。在高速紅外探測(cè)技術(shù)的研制和整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試與測(cè)試過程中，需要配備一種模擬的測(cè)試平臺(tái)。本發(fā)明采用虛擬儀器技術(shù)，以計(jì)算機(jī)為核心，配有由用戶設(shè)計(jì)、具有信號(hào)分析、處理和再建功能的驅(qū)動(dòng)軟件，最終由I/o設(shè)備輸出，實(shí)現(xiàn)各種過車信號(hào)模擬。該平臺(tái)用來驗(yàn)證和檢測(cè)探頭功能、減小在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)間和成本，高效完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢修和定標(biāo)等測(cè)試任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:
主要包括PC機(jī)，USB-6251數(shù)據(jù)采集卡，在LABVIEW 2010環(huán)境下的模擬列車信號(hào)的開發(fā)平臺(tái)；USB-6251數(shù)據(jù)采集卡通過USB電纜與PC機(jī)相連，通過PC機(jī)操作模擬系統(tǒng)界面，進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置，包括磁鋼傳感器信號(hào)、軸溫傳感器信號(hào)、車速等設(shè)置，由USB-6251數(shù)據(jù)采集卡的I/O 口完成多路信號(hào)輸出。本發(fā)明的主要目的是，提供一種能用于鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中模擬列車信號(hào)設(shè)備，能在沒有真實(shí)列車通過的情況下，實(shí)時(shí)模擬探測(cè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的各路過車信號(hào)，并檢驗(yàn)工作狀況，輔助進(jìn)行探頭處理系統(tǒng)故障檢修及驗(yàn)收，從而實(shí)現(xiàn)鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬任務(wù)。1.一種用于鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)，其特征在于:本系統(tǒng)由模擬列車信號(hào)的開發(fā)平臺(tái)、通過USB電纜與之相連接的USB-6251數(shù)據(jù)采集卡、帶有BNC測(cè)試電纜的信號(hào)接口板、信號(hào)輸出電纜夾和多通道示波器組成；此模擬系統(tǒng)在LABVIEW 2010環(huán)境下，搭建起來的模擬開發(fā)平臺(tái)，并以PC機(jī)為核心，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；通過鼠標(biāo)可以設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)及功能，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，使整個(gè)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)，通過USB-6251數(shù)據(jù)采集卡輸出端口輸出所需的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述模擬列車信號(hào)的開發(fā)平臺(tái)，是運(yùn)行在PC機(jī)中LABVIEW 2010圖形化軟件開發(fā)環(huán)境下，搭建的模擬開發(fā)平臺(tái)；通過鼠標(biāo)可以操作開發(fā)平臺(tái)和設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，從而控制這個(gè)模擬系統(tǒng)的運(yùn)行。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)，特征在于:所述的USB-6251數(shù)據(jù)采集卡，具有16路模擬輸入，16位精度，單通道采樣率為
1.25ks/s,電壓采集范圍為-1OflOV ;具有2路模擬輸出，更新速率2.8ms/s ；3個(gè)數(shù)字輸入/輸出端口，每個(gè)端口有8路數(shù)字線狀態(tài)，共24路數(shù)字I/O 口，速度可達(dá)IMhz，其輸出范圍(T5V ；2個(gè)32位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器；支持USB 2.0,需要外部供電。4.所述的USB-6251數(shù)據(jù)采集卡，共有2路模擬輸出，AOO路模擬左軸溫信號(hào)，AOl路模擬右軸溫信號(hào)；3路磁鋼信號(hào)通過數(shù)字線P0.ΓΡ0.3輸出，此外，使用計(jì)數(shù)器CTRO同步模擬輸出和數(shù)字輸出的信號(hào)。5.所述的USB-6251數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)經(jīng)帶有BNC測(cè)試電纜的信號(hào)接口板、信號(hào)輸出電纜夾與被測(cè)探頭的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)連接，運(yùn)行程序后，多路模擬信號(hào)加在被測(cè)探測(cè)器上，同時(shí)示波器顯示信號(hào)波形，實(shí)現(xiàn)參數(shù)測(cè)試。 與以往的鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)采用以硬件為基礎(chǔ)，軟件為核心的虛擬儀器技術(shù)。(2)虛擬儀器技術(shù)采用數(shù)據(jù)流模型，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)多線程，可充分利用多處理器的處理能力，提高測(cè)試效率。(3) USB-6251數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)部有信號(hào)調(diào)理功能，不用外接信號(hào)處理電路，信號(hào)穩(wěn)定。(4) USB-6251數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)有32位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，處理時(shí)間精度高，速度快。(5)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備少，界面友好，操作簡(jiǎn)單，易于理解和學(xué)習(xí)。(6)可直接在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探頭處理系統(tǒng)的測(cè)試，減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間和成本。(7)系統(tǒng)成本較低，易于開發(fā)成產(chǎn)品，進(jìn)行推廣。


圖1實(shí)際鐵路探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝示意圖。圖2列車信號(hào)時(shí)序關(guān)系示意圖。圖3 USB-6251數(shù)據(jù)采集卡與PC機(jī)連接圖。圖4模擬列車信號(hào)的開發(fā)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。圖5磁鋼信號(hào)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。圖6軸溫信號(hào)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。圖7信號(hào)同步設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。圖8列車信號(hào)的模擬平臺(tái)界面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步闡述:
圖1中的A、B、C代表3路磁鋼信號(hào)的安裝位置，D、E代表左、右軸溫探測(cè)器的安裝位置，其功能如下:
A磁鋼為開機(jī)信號(hào)，正向通過的列車壓過A磁鋼，系統(tǒng)采集到A磁鋼信號(hào)，就會(huì)進(jìn)入探測(cè)狀態(tài)，探頭箱門打開，進(jìn)入工作狀態(tài)。B磁鋼為開門信號(hào)，當(dāng)車輪壓過時(shí)，系統(tǒng)采集到B磁鋼信號(hào)，就是直流放大探頭校零結(jié)束，打開擋板，校零電路進(jìn)入保持狀態(tài)，即控制打開紅外軸溫檢測(cè)器的防護(hù)門。C磁鋼為關(guān)門信號(hào)，其功能正好與開門信號(hào)相反。D、E探測(cè)器，代表左、右軸溫信號(hào)，即實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熱軸信號(hào)。
圖2為單節(jié)貨車車箱通過磁鋼和探測(cè)器產(chǎn)生的信號(hào)，它們存在一定的時(shí)序關(guān)系。設(shè)列車車速為V (范圍為(Γ500ΚΜΛ)，通過開門信號(hào)與關(guān)門信號(hào)的時(shí)間，可算出列車車速為
0.3/T2 (m/s);通過兩次開門信號(hào)的時(shí)間tl，可計(jì)算列車的軸距L=tl*V (m)，從而判斷出通過車的車型；此外，根據(jù)左、右軸溫信號(hào)的幅度，可以判斷出熱軸信號(hào)，并以報(bào)文的格式發(fā)送給監(jiān)測(cè)站。鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)是根據(jù)上述的時(shí)序關(guān)系設(shè)計(jì)出來的。理論分析，當(dāng)運(yùn)行的車通過A、B、C三路磁鋼信號(hào)時(shí)，每個(gè)車輪壓過的一瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)近似單周期的正弦波，但是，由于USB-6251數(shù)據(jù)采集卡端口的限制，只能將這三路磁鋼信號(hào)設(shè)計(jì)成脈沖信號(hào)，具體設(shè)計(jì)下面會(huì)詳細(xì)說明。圖3為USB-6251數(shù)據(jù)采集卡與PC機(jī)連接圖，是通過USB電纜連接的。圖4為模擬列車信號(hào)的開發(fā)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖，運(yùn)行在LABVIEW 2010環(huán)境下。此平臺(tái)界面共分為三個(gè)部分:
(I)參數(shù)設(shè)置界面，主要分為兩個(gè)部分:參數(shù)設(shè)置和熱軸設(shè)置。參數(shù)設(shè)置包括設(shè)備同步端口選擇，磁鋼信號(hào)端口選擇，軸溫信號(hào)端口選擇，貨車型號(hào)選擇，速度選擇；熱軸設(shè)置包括軸選擇(左/右軸)，車廂選擇，車軸選擇，以及熱軸的幅度設(shè)定和溫度設(shè)定。(2)信號(hào)顯示界面，主要包括完整的一列火車的3路磁鋼信號(hào)A、B、C和2路軸溫信號(hào)D和E的波形顯示，此外，還會(huì)顯示車軸總數(shù)和車廂總數(shù)。(3)熱軸顯示界面，包括左、右熱軸幅度波形顯示和熱軸狀態(tài)指示燈顯示。以上是模擬列車信號(hào)的開發(fā)平臺(tái)結(jié)構(gòu)分布，具體界面見圖8。圖5為磁鋼信號(hào)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖，在敘述圖2時(shí)已經(jīng)提到，3路磁鋼信號(hào)A、B、C理論上是一個(gè)近似的單周期的正弦波，但是，設(shè)計(jì)時(shí)由于USB-6251數(shù)據(jù)采集卡端口的限制，僅有2路模擬輸出端口，所以使用脈沖信號(hào)代替；其中3路磁鋼信號(hào)設(shè)計(jì)思想是相同的，都是采用for語句的移位寄存器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，僅僅在不同車速情況下，延遲時(shí)間不同而已，因此，程序圖僅為A信號(hào)的設(shè)計(jì)思想。圖6為軸溫信號(hào)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖，軸溫信號(hào)是一個(gè)不規(guī)則的隨機(jī)信號(hào)，設(shè)計(jì)時(shí)使用公式波形.Vi控件，以及統(tǒng)計(jì)和補(bǔ)償方法實(shí)現(xiàn)的，此外也采用了 for語句的移位寄存器結(jié)構(gòu)，具體程序如圖所示。圖7為信號(hào)同步設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖，上述提到3路磁鋼信號(hào)A、B、C是數(shù)字信號(hào)，2路軸溫信號(hào)D、E是模擬信號(hào)，而且這5路信號(hào)要獨(dú)立同步輸出，彼此之間僅有一個(gè)時(shí)間差，所以會(huì)涉及數(shù)字和模擬輸出的同步問題，因此采用USB-6251數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)數(shù)器CTRO進(jìn)行信號(hào)同步，解決此問題。圖8為列車信號(hào)的模擬平臺(tái)界面，圖8-1為參數(shù)設(shè)置界面，圖8-2為信號(hào)顯示界面，圖8-3為熱軸顯不界面。上述已經(jīng)完整的介紹了鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)，由此可見，本發(fā)明可以很好的模擬鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)中真實(shí)的過車信號(hào)，并且設(shè)備少，成本低，操作簡(jiǎn)單，界面友好，大大的提高了工作效率，很有實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種用于鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)，其特征在于:本系統(tǒng)由模擬列車信號(hào)的開發(fā)平臺(tái)、通過USB電纜與之相連接的USB-6251數(shù)據(jù)采集卡、帶有BNC測(cè)試電纜的信號(hào)接口板、信號(hào)輸出電纜夾和多通道示波器組成；此模擬系統(tǒng)在LABVIEW 2010環(huán)境下，搭建起來的模擬開發(fā)平臺(tái)，并以PC機(jī)為核心，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；通過鼠標(biāo)可以設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)及功能，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，使整個(gè)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)，通過USB-6251數(shù)據(jù)采集卡輸出端口輸出所需的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述模擬列車信號(hào)的開發(fā)平臺(tái)，是運(yùn)行在PC機(jī)中LABVIEW 2010圖形化軟件開發(fā)環(huán)境下，搭建的模擬開發(fā)平臺(tái)；通過鼠標(biāo)可以操作開發(fā)平臺(tái)和設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，從而控制整個(gè)模擬系統(tǒng)的運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述的USB-6251數(shù)據(jù)采集卡，具有16路模擬輸入，16位精度，單通道采樣率為1.25MS/s，電壓采集范圍為-1OflOV ;具有2路模擬輸出，更新速率2.8MS/s ;共3個(gè)數(shù)字輸入/輸出端口，每個(gè)端口有8路數(shù)字線狀態(tài)，共24路數(shù)字I/O 口，速度可達(dá)IMhz，其輸出范圍(T5V ；2個(gè)32位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器；支持USB 2.0，需要外部供電。
4.述的USB-6251數(shù)據(jù)采集卡，共有2路模擬輸出，AOO路模擬輸出左側(cè)軸溫信號(hào)，AOl路模擬輸出右側(cè)軸溫信號(hào)；其中3路磁鋼信號(hào)通過3條數(shù)字線P0.ΓΡ0.3輸出；此外，使用計(jì)數(shù)器CTRO來同步模擬輸出和數(shù)字輸出的信號(hào)。
5.述的USB-6251數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)經(jīng)帶有BNC測(cè)試電纜的信號(hào)接口板、信號(hào)輸出電纜夾與被測(cè)探頭的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)連接，運(yùn)行程序后，多路模擬信號(hào)加在被測(cè)探測(cè)器上，同時(shí)示波器顯示信號(hào)波形，實(shí)現(xiàn)參 數(shù)測(cè)試。
全文摘要
本發(fā)明為一種用于鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)，目的是應(yīng)用于在沒有真實(shí)列車通過情況下，實(shí)時(shí)模擬探測(cè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的各種過車信號(hào)，此設(shè)備既可以用于實(shí)驗(yàn)室探頭處理系統(tǒng)調(diào)試，減小在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)間和成本，也可用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢修和定標(biāo)測(cè)試。該模擬列車信號(hào)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)包括PC機(jī)和USB-6251數(shù)據(jù)采集卡，在LABVIEW2010環(huán)境下搭建模擬開發(fā)平臺(tái)；其中USB-6251數(shù)據(jù)采集卡和模擬開發(fā)平臺(tái)組合工作，USB-6251數(shù)據(jù)采集卡通過USB電纜和PC機(jī)相連。操作者可以通過模擬開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和類型選擇控制本系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以真實(shí)的模擬探測(cè)系統(tǒng)所需列車信號(hào)，包括左、右軸溫各1路和3路磁鋼信號(hào)；開發(fā)出一套性能可靠，界面友好，操作簡(jiǎn)單的列車信號(hào)模擬系統(tǒng)，并滿足產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)測(cè)試的要求。
文檔編號(hào)B61K9/04GK103085840SQ20111034950
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者王瑛, 薛飛, 武崢嶸 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)