專利名稱：脫軌檢測控制器及脫軌判斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫軌檢測控制器及脫軌判斷方法。
背景技術(shù)：
安全行車是鐵路運營的基礎(chǔ)，列車和軌道的技術(shù)狀態(tài)決定了輪軌的安全。車輛走行技術(shù)狀態(tài)在輪軌安全中占主要部分，如何保障數(shù)萬車輛在運行幾十萬公里的漫長行程中保持良好的技術(shù)狀態(tài)，車輛在出現(xiàn)走行性能問題時能及時發(fā)現(xiàn)，在脫軌事故發(fā)生之前把問題解決，是各國技術(shù)人員面臨的重要任務(wù)。長期以來，世界各國鐵路部門為保證輪軌安全都投入了大量的經(jīng)費來研究和進行技術(shù)更新改造，科研人員也開展了大量的脫軌理論與實驗研究并取得了一些成果，但是由于脫軌問題的復(fù)雜性及研究的困難性，直到今天這一問題仍未得到很好地解決。脫軌事故的原因往往難以查明，所以現(xiàn)在能夠避免車輛脫軌的最有效的辦法就是做好預(yù)警。 重載鐵路在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，重載鐵路空載車輛運行提速是增加重載鐵路運力和工作效率的有利手段；但空載車輛提速后易發(fā)生脫軌事故，為了防止此類情況的發(fā)生，現(xiàn)階段采取的手段是在列車空載返回時其運行速度通常低于滿載時的運行速度。但這樣做不能確保列車不發(fā)生脫軌事故，而且也降低了車輛的工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種脫軌檢測控制器及脫軌判斷方法，能夠采集列車檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，提供列車的運行狀態(tài)參數(shù)，通過分析這些數(shù)據(jù)我們可以判斷列車的行駛狀態(tài)，也可以在有脫軌傾向的時候進行預(yù)警，從而避免脫軌事故的發(fā)生。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種脫軌檢測控制器及脫軌判斷方法。脫軌檢測控制器包括控制面板，數(shù)據(jù)采集卡和總線。所述數(shù)據(jù)采集卡和計算機是全雙工通信；所述數(shù)據(jù)采集卡與所述控制面板，對于AD功能是單工通信，對于I/O功能是半雙工通信；所述控制面板包括用于控制AD的啟停、串口的讀寫允許的按鍵，用于AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的按鍵，和用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈以及用于數(shù)據(jù)采集的端子，所述閾值是為了防止數(shù)據(jù)溢出，從而無法正確處理數(shù)據(jù)以及判斷列車的脫軌傾向'VO輸入通道連接按鍵，I/O輸出通道連接指示燈，數(shù)據(jù)采集卡的端子連接控制面板的端子。優(yōu)選的是，脫軌檢測控制器還包括用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)讀指示燈，用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)寫指示燈，用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集的指示燈，用于控制AD的啟停、串口的讀寫允許的按鍵和用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)讀的指示燈、用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)寫的指示燈相連，用于AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的按鍵和用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集的指示燈相連。優(yōu)選的是，所述數(shù)據(jù)采集卡包括總線接口、至少13路輸入輸出通道和10個端子；所述控制面板包括至少8個用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈以及至少10個用于數(shù)據(jù)采集的端子。
脫軌控制方法，包括以下步驟(I)步驟一設(shè)置數(shù)據(jù)采集卡的I/O接口的基本參數(shù)；設(shè)置I/O接口的輸入輸出模式，將端口對應(yīng)按鍵和指示燈，以完成對按鍵和指示燈的監(jiān)測設(shè)置；設(shè)置指示燈和按鍵的有效電平；(2)步驟二 完成AD的初始化設(shè)置；設(shè)置緩沖區(qū)大小，開AD中斷，采樣速率設(shè)定，AD初始化，啟動AD ;根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡具有的板卡數(shù)量選定數(shù)據(jù)采集卡的板卡號后，依次進行停止AD，清空硬件FIFO，清空軟件FIFO，設(shè)置驅(qū)動緩沖區(qū)大小，打開中斷，初始化中斷，設(shè)置零點和滿度(用于溢出的判斷)，AD初始化以及啟動AD，并設(shè)置總體的采樣速率操作；設(shè) 置數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出通道的采樣；(3)步驟三完成按鍵輸入檢測，指示燈輸出檢測，ADC數(shù)據(jù)采樣存儲和串口通信；(4)步驟四關(guān)閉設(shè)備，釋放內(nèi)存。優(yōu)選的是，步驟三包括三部分第一部分是對于各個按鍵的檢測；輸入第一幀中選定的板卡號，對2個按鍵分別進行控制AD的啟停、串口的讀寫允許和AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的功能設(shè)置第二部分是指示燈的輸出；實現(xiàn)對控制面板中的用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈的控制；其設(shè)置為若監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出通道輸出的信號超過閾值，則用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈會閃爍，指示燈閃爍是說明信號超過閾值，已經(jīng)無法正常接收數(shù)據(jù)了，不是脫軌報警。第三部分是ADC的采集控制；數(shù)組的初始化，抽取一維數(shù)組，創(chuàng)建數(shù)組，索引數(shù)組等，可以通過波形圖查看車輛運行的數(shù)據(jù)波形；實現(xiàn)對于車輛運行數(shù)據(jù)保存、串口通信等的功能的控制；根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)來計算并判斷是否有脫軌趨勢，若有脫軌趨勢通過串口通信實現(xiàn)預(yù)警。優(yōu)選的是，根據(jù)按鍵的功能設(shè)置限定與按鍵相連接的指示燈的功能。本發(fā)明可以選用工業(yè)式便攜計算機輔助測量。工業(yè)式便攜計算機簡單小巧、易于攜帶，能方便的應(yīng)用于火車上。利用計算機還可以存儲數(shù)據(jù)以便在試驗完成后利用移動存儲設(shè)備將數(shù)據(jù)取出后進行使用，可以通過顯示屏查看系統(tǒng)的運行情況。脫軌檢測控制器中的數(shù)據(jù)采集卡包括總線接口、至少13路輸入輸出通道和10個端子?？刂泼姘灏ㄓ糜诳刂艫D的啟停、串口的讀寫允許的按鍵，用于AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的按鍵，和至少8個用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈以及至少10個用于數(shù)據(jù)采集的端子。I/O輸入通道連接按鍵，I/O輸出通道連接指示燈。數(shù)據(jù)采集卡可以選用518A/2型；518A/2數(shù)據(jù)采集卡采用PC104總線接口，具有32路模擬輸入通道、24路可編程數(shù)字量輸入輸出通道及8路模擬量輸出通道；適用于工業(yè)現(xiàn)場、實驗室、嵌入式設(shè)備等多種場合。518A/2數(shù)據(jù)采集卡具體參數(shù)如下(I)模擬輸入通道數(shù)單端32路，差分16路分辨率16位采樣率250KHz輸入范圍0 IOV(出廠狀態(tài))，0 4V，0 5V，-3. 33 +3. 33，-5V +5V，-IOV +10V,0-20mA (定制)
增益范圍1、2、4、8 (或者1、10、100、1000，需要定制)增益方式程控，自動切換通道時O 15通道可以取不同增益轉(zhuǎn)換方式軟件啟動/定時啟動/外觸發(fā)/外部信號控制定時啟動FIFO 8K(2)模擬輸出(僅 518/2)通道數(shù)8路輸出范圍0 5V，±5V (其它電壓范圍，需定制)輸出精度12位
數(shù)字量輸入/輸出可編程輸入/輸出通道24路輸出驅(qū)動能力〈10mA電平方式TTL電平(3) —般特性工作溫度-40°C 70°C (寬溫)0°C 60°C (普通)相對濕度40% 80%存貯溫度-45°C +150°C在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)采集卡的配置至關(guān)重要。518A/2數(shù)據(jù)采集卡基本配置是的通過跳線設(shè)置來完成板卡的，跳線的配置設(shè)置如下
一跳線含義跳線名稱配置
基地址跳線JP7200H
模擬輸入單端/差分方式跳線 JP5
模擬輸入量輸入范圍JP^i(Γιον
模擬輸出量范圍JP6 ^5
~中斷跳線說明JP8全部中斷無效計算機與數(shù)據(jù)采集卡是全雙工通信，兩者之間通過PC104總線進行數(shù)據(jù)的連接。數(shù)據(jù)采集卡與控制面板通過排線進行聯(lián)系；對于AD功能，只能是控制面板向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送數(shù)據(jù)，相當(dāng)于是單工通信；對于I/O功能，控制面板可以向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收518Α/2數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的數(shù)據(jù)，但是兩者不能同時進行，相當(dāng)于是半雙工通信。將數(shù)據(jù)采集卡的I/O 口的24路通道分成了 3組，I組進行輸入，其余兩組進行輸出。I/O 口的輸入通道用于控制面板的按鍵的檢測；1/0 口的輸處通道用于控制控制面板中的指示燈。本發(fā)明應(yīng)用的LabView軟件是虛擬儀器領(lǐng)域中最具普適性的圖形化編程開發(fā)工具，是當(dāng)前國際上應(yīng)用最廣效果最佳的數(shù)據(jù)采集與控制開發(fā)軟件之一，主要應(yīng)用于儀器控制、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析與顯示等領(lǐng)域，適用于多種不同的操作系統(tǒng)。與以往的高級語言相t匕，LabView圖形化語言編程針對的是非專業(yè)程序編制的普通工程設(shè)計人員，具有編程簡介、直觀性強、人機交互界面友好、數(shù)據(jù)可視化分析與設(shè)備控制能力優(yōu)等特點。LabView編程主要是實現(xiàn)本發(fā)明的的脫軌檢測控制器的初始化，I/o 口讀取寫入，Α/D采集，數(shù)據(jù)存儲，串口通信和關(guān)閉設(shè)備等功能；將脫軌檢測控制器中的各個模塊之間設(shè)置成通過層疊式順序結(jié)構(gòu)，利用各個幀結(jié)構(gòu)一步步完成設(shè)置，一共分為四幀即四個步驟，LabView軟件通過對這四幀的編輯來設(shè)置脫軌檢測控制器中的每一項必要參數(shù)(I)步驟一設(shè)置數(shù)據(jù)采集卡的I/O接口的基本參數(shù)，其主要是設(shè)置I/O接口的輸入輸出模式。將I/O接口的DI01-DI08端口設(shè)置成數(shù)字輸入模式，每個端口對應(yīng)單一按鍵，以完成對按鍵的監(jiān)測設(shè)置；把按鍵設(shè)置成按下時輸入低電平，釋放時輸入高電平。將I/O接口的DI09-DI024端口設(shè)置成數(shù)字輸出模式，每個端口對應(yīng)單一指示燈，以完成對指示燈的監(jiān)測設(shè)置；把指示燈設(shè)置成低電平有效。按鍵和指示燈的檢測是通過調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡中的“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”函數(shù)來實現(xiàn)。(2)步驟二 完成AD的初始化設(shè)置，包括設(shè)置緩沖區(qū)大小，開AD中斷，采樣速率設(shè)定，AD初始化，啟動AD等。主要是使用“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”函數(shù)；根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡具有的板 卡數(shù)量選定數(shù)據(jù)采集卡的板卡號后，依次進行停止AD，清空硬件FIFO，清空軟件FIFO，設(shè)置驅(qū)動緩沖區(qū)大小，打開中斷，初始化中斷，設(shè)置零點和滿度(用于溢出的判斷)，AD初始化以及啟動AD，并設(shè)置總體的采樣速率操作。在本幀中，能夠保證AD準(zhǔn)備工作，設(shè)置數(shù)據(jù)采集卡的8路數(shù)字輸出通道的采樣，每通道12. 5K。(3 )步驟三是whi Ie循環(huán)，在循環(huán)里面完成按鍵輸入檢測，指示燈輸出檢測，ADC數(shù)據(jù)采樣存儲和串口通信。下面是主要的三大部分第一部分是對于各個按鍵的檢測；通過使用“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”，輸入第一幀中選定的板卡號，對2個按鍵分別進行控制AD的啟停、串口的讀寫允許和AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的功能設(shè)置。第二部分是指示燈的輸出；主要應(yīng)用Iabview的自帶軟件“按名稱捆綁”函數(shù)以及“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”函數(shù)來實現(xiàn)對控制面板中的用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈的控制；其設(shè)置為若監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出通道輸出的信號超過閾值，則用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈會閃爍。第三部分是ADC的采集控制；主要利用“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”函數(shù)以及對數(shù)組進行相關(guān)的操作來實現(xiàn)。由Labview自帶的軟件控件來完成數(shù)組的初始化，抽取一維數(shù)組，創(chuàng)建數(shù)組，索引數(shù)組等，可以通過波形圖查看數(shù)據(jù)波形。在本幀中，利用Labview的控件，可以添加對于數(shù)據(jù)保存、串口通信等的功能的控制。在幀中添加相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)以下功能對數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)運用相關(guān)的算法來判斷是否有脫軌趨勢，若有脫軌趨勢可以通過串口通信進行脫軌預(yù)警。(4)步驟四關(guān)閉設(shè)備，釋放內(nèi)存?？刂泼姘迳系闹甘緹舳急辉O(shè)置為低電平有效。按下用于控制AD的啟停、串口的讀寫允許的按鍵，數(shù)據(jù)采集卡啟動AD功能，用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)讀的指示燈和用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)寫的指示燈被點亮。當(dāng)數(shù)字采集卡將數(shù)據(jù)讀取控制面板中的數(shù)據(jù)時，用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)讀的指示燈閃爍；當(dāng)數(shù)字采集卡將數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)輸入控制面板時，用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)寫的指示燈閃爍。按下用于AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的按鍵，數(shù)據(jù)采集卡啟動AD功能以及數(shù)據(jù)采集與存儲功能，用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集的指示燈被點亮。當(dāng)數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)采集的時候用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集的指示燈會閃爍。即當(dāng)按下串口的讀寫允許按鍵時與其相連的用于監(jiān)控數(shù)據(jù)讀指示燈和寫指示燈會一直亮，在數(shù)據(jù)采集卡有數(shù)據(jù)的讀或?qū)懖僮鲿r讀指示燈或?qū)懼甘緹糸W爍、否則會常亮；若串口的讀寫允許按鍵沒有被按下，則用于監(jiān)控數(shù)據(jù)讀或?qū)懙闹甘緹舳际菧绲摹．?dāng)數(shù)據(jù)采集與存儲允許按鍵被按下時，與其相連的用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集的指示燈會常亮，若數(shù)據(jù)采集卡有數(shù)據(jù)采集操作該指示燈會閃爍；若數(shù)據(jù)采集與存儲允許按鍵沒有被按下，則用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集的指示燈是滅的。當(dāng)數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出通道輸出的信號超過閾值時，用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈會閃爍預(yù)警。最后，通過和脫軌檢測控制器相接的計算機，使用者可以方便直觀的查看被測車輛在行駛過程中的數(shù)據(jù)波形圖。本發(fā)明的脫軌檢測控制器，能夠采集列車檢測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，并由本發(fā)明脫軌判 斷方法對這些數(shù)據(jù)進行相關(guān)的分析，得到列車的運行狀態(tài)。在列車有脫軌運動趨勢時本發(fā)明能通過串口通信進行脫軌預(yù)警。本發(fā)明可以為重載鐵路空載車輛的最高運行時速實驗提供測試條件，也能為研究不同列車編組形式、不同線路區(qū)段的空載車輛運行速度目標(biāo)值提供基本的數(shù)據(jù)支持。這為進一步提高重載鐵路空載車輛的運行速度和車輛周轉(zhuǎn)效率，提高鐵路運輸性能，增強運輸安全性做好了鋪墊。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。圖I為本發(fā)明的脫軌檢測控制器的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的脫軌檢測控制器的優(yōu)選實施例的數(shù)據(jù)采集卡的跳線配置圖。圖3為本發(fā)明的脫軌判斷方法的優(yōu)選實施例的第零幀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的脫軌判斷方法的優(yōu)選實施例的第一幀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5A、5B、5C為本發(fā)明的脫軌判斷方法的優(yōu)選實施例的第二幀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的脫軌判斷方法的優(yōu)選實施例的第三幀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I.計算機、2.控制面板、3.數(shù)據(jù)采集卡、4.按鍵、5.指示燈、6.端子。
具體實施例方式參照圖I所示，脫軌檢測控制器選用工業(yè)式便攜計算機輔助測量。工業(yè)式便攜計算機簡單小巧、易于攜帶，能方便的應(yīng)用于火車上。利用計算機還可以存儲數(shù)據(jù)以便在試驗完成后采用存儲設(shè)備將數(shù)據(jù)取出后進行使用，可以通過顯示屏查看系統(tǒng)的運行情況。脫軌檢測控制器中的數(shù)據(jù)采集卡選用518A/2型；518A/2數(shù)據(jù)采集卡采用PC104總線接口，具有32路模擬輸入通道、24路可編程數(shù)字量輸入輸出通道及8路模擬量輸出通道；適用于工業(yè)現(xiàn)場、實驗室、嵌入式設(shè)備等多種場合。計算機與數(shù)據(jù)采集卡是全雙工通信，兩者之間通過PC104總線進行數(shù)據(jù)的連接。數(shù)據(jù)采集卡與控制面板通過排線進行聯(lián)系；對于AD功能，只能是控制面板向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送數(shù)據(jù)，相當(dāng)于是單工通信；對于I/O功能，控制面板可以向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收518A/2數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的數(shù)據(jù)，但是兩者不能同時進行，相當(dāng)于是半雙工通信。將數(shù)據(jù)采集卡的I/O 口的24路通道分成了 3組，I組進行輸入，其余兩組進行輸出。I/O 口的輸入通道用于控制面板的按鍵的檢測；1/0 口的輸處通道用于控制控制面板中的指示燈。在控制面板中，第I行是3個按鍵Keyl、Key2、Key3，第2行是3個指示燈K1、Κ2、Κ3 ’第3行是8個指示燈Κ11-Κ18。3路I/O輸入通道和3個按鍵單一對應(yīng)相連，指示燈Kl，Κ2連接按鍵Key2。指示燈K3連接按鍵Key3。8路I/O輸出通道和指示燈K11-K18單一對應(yīng)相連。第4行是10個用于數(shù)據(jù)采集的端子，這些端子和數(shù)據(jù)采集卡的端子對應(yīng)相連，采集的是數(shù)據(jù)采集卡中的數(shù)據(jù)。在進行調(diào)試的時候，先將Key2和Key3按下，看指示燈K1、K2和Κ3是否亮，而后進行軟件的運行，查看指示燈點亮的時候是否正確。參照圖2所示，在本發(fā)明中，脫軌檢測控制器的數(shù)據(jù)采集卡的配置至關(guān)重要。518Α/2數(shù)據(jù)采集卡基本配置是的通過跳線設(shè)置來完成板卡的，跳線的配置設(shè)置如下
跳線含義跳線名稱rml· 基地址跳線JP7200H
模擬輸入單端/差分方式跳線 JP5模擬輸入量輸入范圍JpTi(Γιον
模擬輸出量范圍JP6 ^5
_中斷跳線說明JP8全部中斷無效本發(fā)明的軟件部分采用LabView編程來實現(xiàn)，LabView編程主要實現(xiàn)設(shè)備的初始化，I/O 口讀取寫入，Α/D采集，數(shù)據(jù)存儲，串口通信和關(guān)閉設(shè)備等功能，各個模塊之間通過層疊式順序結(jié)構(gòu)中的各個幀結(jié)構(gòu)一步步完成，分為四步。參照圖3所示，在第一步中設(shè)置數(shù)據(jù)采集卡的I/O接口的基本參數(shù)，其主要是設(shè)置I/o接口的輸入輸出模式。將I/O接口的DI01-DI08端口設(shè)置成數(shù)字輸入模式，每個端口對應(yīng)單一按鍵，以完成對按鍵的監(jiān)測設(shè)置；把按鍵設(shè)置成按下時輸入低電平，釋放時輸入高電平。將I/O接口的DI09-DI024端口設(shè)置成數(shù)字輸出模式，每個端口對應(yīng)單一指示燈，以完成對指示燈的監(jiān)測設(shè)置；把指示燈設(shè)置成低電平有效。按鍵和指示燈的檢測是通過調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡中的“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”函數(shù)來實現(xiàn)。參照圖4所示，在第二步中完成AD的初始化設(shè)置，包括設(shè)置緩沖區(qū)大小，開AD中斷，采樣速率設(shè)定，AD初始化，啟動AD等。主要是使用“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”函數(shù)；選定數(shù)據(jù)采集卡的板卡號為1，之后依次進行停止AD，清空硬件FIFO，清空軟件FIFO，設(shè)置驅(qū)動緩沖區(qū)大小，打開中斷，初始化中斷，設(shè)置零點和滿度(用于溢出的判斷)，AD初始化以及啟動AD，并設(shè)置總體的采樣速率操作。在本幀中，能夠保證AD準(zhǔn)備工作，設(shè)置數(shù)據(jù)采集卡的8路數(shù)字輸出通道的采樣，每通道12. 5K。參照圖5A-圖5C所示，第三步是while循環(huán)，在循環(huán)里面完成按鍵輸入檢測，指示燈輸出檢測，ADC數(shù)據(jù)采樣存儲和串口通信。第二幀主要有以下三大部分參照圖5A所示，第一部分是對于各個按鍵的檢測；通過使用“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”，輸入第一幀中選定的板卡號1，對控制面板上的按鍵進行控制AD的啟停、串口的讀寫允許和AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的功能設(shè)置。按鍵Keyl沒有進行按鍵功能定義，供以后擴展用。設(shè)定Key2是用于控制AD的啟停、串口的讀寫允許的按鍵，按下后可以進行串口的讀寫。設(shè)定Key3用于AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的按鍵，按下后可以進行數(shù)據(jù)的采集與存儲。根據(jù)按鍵的功能設(shè)置限定與按鍵相連接的指示燈的功能。設(shè)定Kl是用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)讀的指示燈，設(shè)定K2是用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)寫的指示燈，設(shè)定K3是用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集的指示燈。這3個指示燈由于第零幀中的設(shè)定都是低電平有效，當(dāng)對應(yīng)的按鍵按下時才會亮。其中，K1，K2對應(yīng)于Key2，代表接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)Key2按下時Kl和K2會一直亮，若數(shù)據(jù)采集卡有數(shù)據(jù)的讀或?qū)憰r，對應(yīng)的Kl或K2會閃爍，否則會常亮；若Key2沒有按下，則Kl和K2是滅的。K3對應(yīng)于Key3，當(dāng)Key3被按下時，K3會常亮，若有數(shù)據(jù)的采集則會閃爍，若Key3沒有被按下，則K3是滅的。第3行是8個用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈；若數(shù)據(jù)采集卡的輸出通道的信號超過閾值，則指示燈K11-K18中與通道相連的指示燈會閃爍。參照圖5B所示，第二部分是指示燈的輸出，主要應(yīng)用了“按名稱捆綁”函數(shù)以及“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”函數(shù)，這里可以實現(xiàn)對于控制面板中第3行的8個用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡 的輸出信號是否超閾值的指示燈的控制。設(shè)置為若監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出通道輸出的信號超過閾值，與超過閾值的通道相連的指示燈會閃爍。參照圖5C所示，第三部分是ADC的采集控制；主要利用“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”函數(shù)以及對數(shù)組進行相關(guān)的操作來實現(xiàn)。由Labview自帶的軟件控件來完成數(shù)組的初始化，抽取一維數(shù)組，創(chuàng)建數(shù)組，索引數(shù)組等，可以通過波形圖查看數(shù)據(jù)波形。在本幀中，利用Labview的控件，可以添加對于數(shù)據(jù)保存、串口通信等的功能的控制。在幀中添加相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)以下功能對數(shù)據(jù)采集卡采集道德數(shù)據(jù)運用相關(guān)的算法來判斷是否有脫軌趨勢，若有脫軌趨勢可以通過串口通信進行脫軌預(yù)警。參照圖6所示，第四步主要用于關(guān)閉設(shè)備，釋放內(nèi)存。使用者可以通過與脫軌檢測控制器相接計算機查看由被測車輛的行駛數(shù)據(jù)組成的波形圖。以上所述僅使本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.脫軌檢測控制器，包括控制面板，數(shù)據(jù)采集卡和總線；其特征在于所述數(shù)據(jù)采集卡和計算機是全雙工通信；所述數(shù)據(jù)采集卡與所述控制面板，對于AD功能是單工通信，對于I/O功能是半雙工通信；所述控制面板包括用于控制AD的啟停、串口的讀寫允許的按鍵，用于AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的按鍵，和用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈以及用于數(shù)據(jù)采集的端子；1/0輸入通道連接按鍵，I/O輸出通道連接指示燈，數(shù)據(jù)采集卡的端子連接控制面板的端子。
2.如權(quán)利要求I所述的脫軌檢測控制器，其特征在于包括用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)讀指示燈，用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)寫指示燈，用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集的指示燈，用于控制AD的啟停、串口的讀寫允許的按鍵和用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)讀的指示燈、用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)寫的指示燈相連，用于AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的按鍵和用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集的指示燈相連。
3.如權(quán)利要求I所述的脫軌檢測控制器，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集卡包括總線接口、至少13路輸入輸出通道和10個端子；所述控制面板包括至少8個用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈以及至少10個用于數(shù)據(jù)采集的端子。
4.脫軌控制方法，包括以下步驟 步驟一設(shè)置數(shù)據(jù)采集卡的I/O接口的基本參數(shù)；設(shè)置I/O接口的輸入輸出模式，將端口對應(yīng)按鍵和指示燈，以完成對按鍵和指示燈的監(jiān)測設(shè)置；設(shè)置指示燈和按鍵的有效電平; 步驟二 完成AD的初始化設(shè)置；設(shè)置緩沖區(qū)大小，開AD中斷，采樣速率設(shè)定，AD初始化，啟動AD ;根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡具有的板卡數(shù)量選定數(shù)據(jù)采集卡的板卡號后，依次進行停止AD，清空硬件FIFO，清空軟件FIFO，設(shè)置驅(qū)動緩沖區(qū)大小，打開中斷，初始化中斷，設(shè)置零點和滿度(用于溢出的判斷)，AD初始化以及啟動AD，并設(shè)置總體的采樣速率操作；設(shè)置數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出通道的采樣； 步驟三完成按鍵輸入檢測，指示燈輸出檢測，ADC數(shù)據(jù)采樣存儲和串口通信； 步驟四關(guān)閉設(shè)備，釋放內(nèi)存。
5.如權(quán)利要求4所述的脫軌控制方法，其特征在于所述步驟三包括三部分 第一部分是對于各個按鍵的檢測；輸入第一幀中選定的板卡號，對2個按鍵分別進行控制AD的啟停、串口的讀寫允許和AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的功能設(shè)置； 第二部分是指示燈的輸出；實現(xiàn)對控制面板中的用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈的控制；其設(shè)置為若監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出通道輸出的信號超過閾值，則用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈會閃爍； 第三部分是ADC的采集控制；成數(shù)組的初始化，抽取一維數(shù)組，創(chuàng)建數(shù)組，索引數(shù)組等，可以通過波形圖查看車輛運行的數(shù)據(jù)波形；實現(xiàn)對于車輛運行數(shù)據(jù)保存、串口通信等的功能的控制；根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)來計算并判斷是否有脫軌趨勢，若有脫軌趨勢通過串口進行通信。
6.如權(quán)利要求4或5所述的脫軌判斷方法，其特征在于根據(jù)按鍵的功能設(shè)置限定與按鍵相連接的指示燈的功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脫軌檢測控制器及脫軌判斷方法。脫軌檢測控制器包括控制面板，數(shù)據(jù)采集卡和總線。數(shù)據(jù)采集卡包括總線接口、至少13路輸入輸出通道和10個端子；控制面板包括用于控制AD的啟停、串口的讀寫允許的按鍵，用于AD的啟停、數(shù)據(jù)采集與存儲允許的按鍵，和至少8個用于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號是否超閾值的指示燈以及至少10個用于數(shù)據(jù)采集的端子。I/O輸入通道連接按鍵，I/O輸出通道連接指示燈。數(shù)據(jù)采集卡的端子連接控制面板的端子。辦發(fā)明能夠采集列車檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，提供列車的運行狀態(tài)參數(shù)，通過分析這些數(shù)據(jù)我們可以判斷列車的行駛狀態(tài)，也可以在有脫軌傾向的時候進行預(yù)警。
文檔編號B61F9/00GK102874272SQ20121039083
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者李長春, 延皓, 張金英 申請人:北京交通大學(xué)