一種基于DSP的機車打滑檢測系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種基于DSP的機車打滑檢測系統包括陀螺儀用于檢測機車偏轉、傾斜時的轉動角速度，所述陀螺儀連接至處理器，處理器連接設置有顯示模塊、報警模塊以及雷達，所述雷達用于對車身的速度進行檢測，所述處理器采用TMS320F28335芯片。本實用新型專利技術通過陀螺儀用于檢測機車轉動角速度，通過編碼器對輪對速度進行檢測，通過加速度傳感器對輪對加速度進行檢測，并在顯示模塊上進行顯示；處理器通過處理編碼器、加速度傳感器和雷達傳遞的信息輸出蠕滑速度和粘著利用率，并在顯示模塊上進行顯示，使得駕駛員清楚了解到機車的工作狀態，同時還可以進行報警提示，提高機車運行的安全系數。

A locomotive slip detection system based on DSP

The utility model discloses a locomotive skid DSP detection system for detecting the rotating angular velocity gyroscope includes the inclination of the locomotive, the deflection based on gyroscope is connected to the processor, the processor is connected with the display module, alarm module and radar, the radar detection in the body of the speed, the processor using TMS320F28335 chip. The utility model is used for detecting locomotive rotational speed by the gyroscope, through the encoder to detect the wheel speed, the acceleration sensor to detect the wheel acceleration, and displayed on the display module; the processor by processing information output encoder, the acceleration sensor and the creep sliding radar transfer speed and adhesion utilization, and the display module of that allows the driver to clearly understand the locomotive working condition, but also can alarm, improve the safety factor of locomotive running.

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于軌道交通領域，具體涉及一種基于DSP的機車打滑檢測系統。
技術介紹
保障重載機車安全運行，對機車是否打滑進行檢測非常有必要。機車打滑檢測系統要求軌面發生變化時能夠準確實時檢測機車車輪狀態，當軌面發生較大變化時，有可能產生機車打滑的現象，若沒有及時檢測并處理會造成較大安全問題。現有的機車打滑檢測系統，功能單一，多數只是用于檢測機車的速度和加速度，進而提醒是否需要采取相應的控制策略，缺乏對機車工作時的其它狀態的檢測。因此，提供一種用于機車打滑檢測系統，多方位檢測機車的工作狀態參數并顯示出來，同時進行報警提示，提高機車運行的安全系數，是一個亟待解決的問題。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是提供一種基于DSP的機車打滑檢測系統，多方位檢測機車的工作狀態參數并進行數據處理，提供報警提示，提高機車運行的安全系數。本技術為了解決現有技術問題所采用的技術方案如下：一種基于DSP的機車打滑檢測系統，所述機車打滑檢測系統包括處理器模塊、用于檢測輪對加速度的加速度傳感器、用于實時檢測輪對的速度的編碼器、用于檢測車身速度的雷達、用于檢測機車偏轉、傾斜時的轉動角速度的陀螺儀、用于存儲蓄機車運行時的實時狀態參數的RAM存儲模塊、用于存儲機車運行狀態的標準信息的ROM存儲模塊和報警模塊；所述處理器模塊用于接收加速度傳感器、編碼器、雷達和陀螺儀上傳的實時數據并進行數據處理，并與報警模塊連接。進一步地，為了保持系統長時間的流暢運行，還設有用于清除RAM存儲模塊中的歷史記錄的復位電路模塊。進一步地，還設有用于控制機車打滑檢測系統的開與關的開關模塊，實現對系統的實時控制。進一步地，還設有顯示模塊，所述顯示模塊與處理器連接；并通過顯示模塊顯示機車的輪對速度、加速度、蠕滑速度以及粘著利用率的當前數據以及歷史數據，還可以顯示車身速度、機車偏轉、傾斜時轉動角速度的當前數據和歷史數據。進一步地，還設有電源轉換模塊，所述電源轉換模塊用于轉換各個模塊運行時所需的電流及電壓。進一步地，所述編碼器安裝在機車車軸上。進一步地，所述處理器模塊為TMS320F28335或TMS320C2812芯片。更進一步地，屬于TMS320C28x系列的DSP處理都可以做為本裝置的處理器芯片。進一步地，所述報警模塊包括喇叭、指示燈和報警器/振動器。進一步地，所述機車打滑檢測系統分散設置于機車車身。進一步地，所述編碼器和加速度傳感器設置于機車車軸，所述陀螺儀和雷達設置于機車車頭，所述處理器、顯示器和報警器，設置于機車駕駛室。通過采用上述技術方案，本技術的有益效果如下：在本技術中，通過顯示模塊可以顯示機車的輪對速度、加速度、蠕滑速度以及粘著利用率的當前數據以及歷史數據，還可以顯示車身速度、機車偏轉、傾斜時轉動角速度的當前數據和歷史數據。在機車運行過程中，機車的速度、轉動角速度以及蠕滑速度超出處理器中的設定值時，通過報警模塊進行報警提示，以提醒駕駛員進行相應的操作，提高機車運行的安全系數。附圖說明圖1為本技術的結構示意圖；圖2為車輪蠕滑及牽引力產生示意圖。具體實施方式實施例1以下結合附圖對本技術的實施例進行詳細說明，但是本技術可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。如圖1所示，一種基于DSP的機車打滑檢測系統，包括處理器模塊、用于檢測輪對加速度的加速度傳感器、用于實時檢測輪對的速度的編碼器、用于檢測車身速度的雷達、用于檢測機車偏轉、傾斜時的轉動角速度的陀螺儀、用于存儲機車運行時的實時狀態參數的RAM存儲模塊、用于存儲機車運行狀態的標準信息的ROM存儲模塊和報警模塊；處理器模塊用于接收加速度傳感器、編碼器、雷達和陀螺儀上傳的實時數據并進行數據處理，得到機車的蠕滑速度、機車的粘著系數和粘著利用率；并與報警模塊連接。本技術還設有用于清除RAM存儲模塊中的歷史記錄的復位電路模塊以及用于控制機車打滑檢測系統的開與關的開關模塊，實現對系統的實時控制。另外，還設有顯示模塊，顯示模塊與處理器連接；并通過顯示模塊顯示機車的輪對速度、加速度、蠕滑速度以及粘著利用率的當前數據以及歷史數據，還可以顯示車身速度、機車偏轉、傾斜時轉動角速度的當前數據和歷史數據。本技術設有電源轉換模塊，用于轉換各個模塊運行時所需的電流及電壓。編碼器安裝在機車車軸上。處理器模塊為TMS320F28335芯片；屬于TMS320C28x系列的DSP處理都可以做為本裝置的處理器芯片。報警模塊包括喇叭、指示燈和報警器/振動器。機車打滑檢測系統分散設置于機車車身。所述編碼器和加速度傳感器設置于機車車軸，所述陀螺儀和雷達設置于機車車頭，所述處理器、顯示器和報警器，設置于機車駕駛室。本技術需要檢測機車是否打滑時，具體的工作方法如下：通過按鍵模塊，打開DSP機車打滑檢測裝置，進入工作模式。處理器開始工作，開始接受編碼器、加速度傳感器、雷達和陀螺儀傳送的實時數據，連接于處理器的顯示模塊開始顯示機車運行的輪對速度vd、輪對加速度a、轉動角速度ω和車身速度vs，同時處理器根據vs＝vd-vt即可獲取機車的蠕滑速度vs根據公式(a,b,c,d為常數)獲得機車的粘著系數和粘著利用率，在顯示模塊顯示，并將這些信息實時存儲到RAM存儲模塊。調出ROM存儲模塊存儲的機車運行狀態的標準信息，然后處理器將RAM存儲模塊實時數據和R0M存儲模塊的標準信息相比對，判別機車是否打滑。當機車發生打滑時，機車的蠕滑輪對速度，輪對加速度急劇增大，轉動角速度出現異常，顯示模塊顯示出機車打滑，同時報警器發出警告，提醒駕駛員采取相應的控制措施。如圖2所示，在機車軸重的作用下，輪軌接觸部位發生彈性形變，形成橢圓形接觸區。當車輪在驅動力矩T作用下向前滾動時，輪軌材料在接觸面附近發生彈性變形，從而在接觸面上產生切向力F，使車輪滾動前進。由于粘著區的相對速度為零，滑動區相對速度不為零，使得列車牽引運行時，列車前進的速度vt，總是小于輪對的速度vd，蠕滑速度的大小用蠕滑速度vs表示：vs＝vd-vt(1)蠕滑速度的大小決定輪軌間的切向力。通常定義粘著牽引力和垂向荷重之比為粘著系數：式中：F為機車牽引力(N)，W為軸重(kg),g為重力加速度(m/s2)。粘著系數是分散的隨機變量，通過大量的實驗獲得了蠕滑速度和粘著系數的經驗曲線，即粘著特性曲線，由公式(2)可以看出機車的牽引力F和粘著系數μ成正比關系，粘著特性曲線反應牽引力的變化。粘著系數的經驗計算公式如下式所示：式中：μ是粘著系數；a,b,c,d為相關計算參數，在不同軌面有不同參數值，表1列舉了常見軌面狀態下的計算參數：表1常見軌面狀態下的計算參數顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本技術的技術方案所作的舉例，而并非是對本技術的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。凡在本專利技術的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本技術權利要求的保護之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于DSP的機車打滑檢測系統，其特征在于，所述機車打滑檢測系統包括處理器模塊、用于檢測輪對加速度的加速度傳感器、用于實時檢測輪對的速度的編碼器、用于檢測車身速度的雷達、用于檢測機車偏轉、傾斜時的轉動角速度的陀螺儀、用于存儲蓄機車運行時的實時狀態參數的RAM存儲模塊、用于存儲機車運行狀態的標準信息的ROM存儲模塊和報警模塊；所述處理器模塊用于接收加速度傳感器、編碼器、雷達和陀螺儀上傳的實時數據并進行數據處理，并與報警模塊連接。

【技術特征摘要】
1.一種基于DSP的機車打滑檢測系統，其特征在于，所述機車打滑檢測系統包括處理器模塊、用于檢測輪對加速度的加速度傳感器、用于實時檢測輪對的速度的編碼器、用于檢測車身速度的雷達、用于檢測機車偏轉、傾斜時的轉動角速度的陀螺儀、用于存儲蓄機車運行時的實時狀態參數的RAM存儲模塊、用于存儲機車運行狀態的標準信息的ROM存儲模塊和報警模塊；所述處理器模塊用于接收加速度傳感器、編碼器、雷達和陀螺儀上傳的實時數據并進行數據處理，并與報警模塊連接。2.根據權利要求1所述機車打滑檢測系統，其特征在于，還設有用于清除RAM存儲模塊中的歷史記錄的復位電路模塊。3.根據權利要求1所述機車打滑檢測系統，其特征在于，還設有用于控制機車打滑檢測系統的開與關的開關模塊。4.根據權利要求1所述機車打滑檢測...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何靜，劉林凡，張昌凡，譚海湖，李祥飛，孫健，程翔，李鵬，李燕飛，
申請(專利權)人：湖南工業大學，
類型：新型
國別省市：湖南;43