专利名称：智能列车测速仪的制作方法
技术领域：
智能列车测速仪是用于在地面定点监测列车通过速度的专用测试仪器。
目前供铁路系统使用的列车测速仪，主要结构形式有两大类一类是采用数字集成电路结构，如南京电子设备厂生产的“JW－431A列车速度监测仪”；另一类是采用单板计算机结构，如锦州电务工程设备厂生产的“CS－3双线列车测速仪”。以上两类测速仪，由于受技术条件的限制，普遍存在功能有限、受电气化铁路区段强电流干扰和列车震动干扰影响较大、电路复杂、自动控制程度低、功耗大、故障率高且较为笨重等缺点。
为了克服现有列车测速仪器的不足，本实用新型提供一种新型的、具有智能作用的列车测速仪。它是采用MCS－51系列单片微机技术，能够在程序的控制下自动工作。这种测速仪主要由主机、传感器和电缆三部分组成。测速仪结构原理框图如附
图1所示，由MCS－51系列单片微型计算机系统1、传感器2、放大整形接口电路3、I／O接口电路4、键盘电路5、控制接口6、超限报警电路7、电源电路8、石英晶体9、液晶显示器10、微型打印机11和复位键12组成。传感器2输出的信息经放大整形接口电路3送至MCS－51系列单片微机系统1，同时1还直接接受键盘5和复位键12送来的信息。1输出的信息通过I／O扩展接口电路4、控制接口6送给显示器9和打印机10。报警信息由1的T×D端口输出，直接经报警电路7控制声、光报警。MCS－51系列单片微机系统1由80C31单片机、74HC373低8位地址锁存器和27C16外部程序存储器组成，负责对各种信息进行处理，信息通过I／O接口与微机构通。输入信息有键盘5送来的信息和传感器2送来的信息。键盘信息的作用是向计算机输入月、日、时、分、秒时间初值，以便使主机时钟正点运行；同时可以输入任意的限速值，以便使主机随时检查测试结果是否超过限速值。传感器送来的信息供计算机系统进行计时、运算速度值、判别列车运行方向等一系列操作。输出信息有测速结果，通过单片微机系统1的输出端口经I／O扩展接口4、控制接口6送至液晶显示器10和微型打印机11显示和打印。当测试速度超过输入的限速值时，报警标志置位，启动报警电路7发出报警信号。石英晶体9决定了计算机系统的时钟频率。复位键12的作用是使程序恢复到初始状态。
本实用新型的主机电路图见附图2。主机工作电压为＋5V，由三端稳压器7805提供。输入电压可由交流220V外接电源经变压整流后供电，或由直流8－12V外接电源供电，也可由机内7节GN密封蓄电池组供电。当使用外接交流220V电源时，蓄电池组同时被充电。主机的工作由程序自动控制，全部程序占用2K字节，固化在一片27C16EDROM存储器中。其工作过程是开机后单片微机系统首先进行初始化操作，然后对键盘进行查询，检查是否有键按下。当有键按下时，经过键盘分析程序，如确认是按下“限速”键时，程序转入限速值显示。这时通过数字键0－9可以输入限速值；如查询结果是按下“时钟”键，则程序转入时间值处理，此时通过数字键可以输入月、日、时、分、秒初值，并在液晶显示器上显示时钟。当有列车通过时，从列车第一个轮对经过传感器开始，程序立即转入速度值显示。此时程序控制单片机每隔一定时间(如10秒，可根据需要改变软件来调整)完成一次测速操作，同时显示和打印测试结果。当整个列车通过以后20秒，程序转入求平均值计算，并把平均速度、测试日期、时、分打印出来。这个一定的时间间隔和20秒延时，是由定时中断服务程序完成的。80C31单片机内的一个定时器，使其构成100ms中断一次，每中断10次就是1秒。如果每隔10秒测速一次，10秒延时就是用一个计数器记录100ms中断100次完成的。同样20秒延时是记录100ms中断200次完成的。测试结果的显示和打印，是由CASIO小型打印机改制的，由80C31输出的信息，通过CC4514译码器对其进行自动控制而实现的。打印结束后，又返回到时钟显示程序，由此构成主程序的循环。传感器送来的信息是一个约200mv的负脉冲信号，由于此信号较弱，首先经一个由CC4069数字集成电路组成的放大整形接口电路放大整形后，使传感器信号变成一个幅值很大的，前后沿陡峭的负脉冲信号，送至单片微机的外部中断口。一付传感器的两个传感头分别占用了外部中断口INT0和INT1，当列车通过传感器时，主程序被中断，转入测速中断服务。这时利用单片微机80C31内部的另一个定时器，测出车轮经过两个传感头的精确时间t，由于两个传感头之间的距离S是事先就确定并输入计算机的，所以测出时间t后，即可进行S除以t的运算，由此得出速度值V，V＝S／t。测速完成后，程序退出中断服务，转入主程序。在测速过程中，每测出一个速度之后，程序都把其值和限速值比较，如果测试速度超过限速值，报警标志置位，启动报警电路，程序从主程序转入报警中断服务，单片微机80C31的串行口TXD端口输出一个变调音频信号，经三极管电流放大后，带动扬声器发出报警信号，同时点亮LED发光二极管。
本实用新型使用的传感器是“霍尔集成电路元件列车车轮传感器”，传感器有两个传感头，中间由一金属架相连，两个传感头之间的中心距离为350mm。工作时传感器用卡具卡在钢轨外侧，调整传感头的高度，使其低于轨面以下2－4mm。传感器通过电缆与主机相连。电缆的作用是向传感器的霍尔集成电路元件供电和把传感器输出的信息传送给主机。由于本实用新型采用了目前较先进的MCS－51系列单片微机和先进的霍尔集成电路元件列车车轮传感器技术，结构和电路都比较简单，体积小巧轻便，测速范围为1－300km／h，精度为±1％＋0.1km／h。同时具有抗电气化区段强电流干扰和抗列车震动干扰等优点。本实用新型在程序软件的支持下，实现了以下智能功能1、列车通过时，每隔一定时间自动测速一次，并打印输出；2、能自动识别列车上、下行方向；
3、超过输入的限速值时，能自动发出报警信号；4、列车全部通过以后20秒，自动计算测试速度平均值，并打印出平均速度、测试日期和时、分；5、当没有列车通过时，具有时钟功能，显示器显示当前时刻。当进行其它操作、显示其它内容时，时钟的运行不受影响。
权利要求1.用于在地面定点监测列车通过速度的智能列车测速仪，它是采用MCS-51系列单片微机技术，其特征是测速仪由MCS-51系列单片微型计算机系统1、传感器2、放大整形接口电路3、I/O接口电路4、键盘电路5、控制接口6、超限报警电路7、电源电路8、石英晶体9、液晶显示器10、微型打印机11和复位键12组成。
2.根据权利要求1所描述的测速仪，其特征是主机具有时钟功能，可以显示月、日、时、分、秒当前时刻。
3.根据权利要求1所描述的测速仪，其特征是从列车第一个轮对通过传感器时起，能每隔一定的时间间隔完成一次自动测速操作，整个列车通过后20秒，自动计算并打印出速度平均值、测试日期和时、分。
4.根据权利要求1所描述的测速仪，其特征是主机可以输入限速值，当测试速度超过限速值时，立即输出报警信号。
5.根据权利要求1所描述的测速仪，其特征是根据传感器送来的信息，主机可以自动识别列车的上、下行方向。
6.根据权利要求1所描述的测速仪，其特征是电源可由交流220V外接电源经变压器变压整流后供电，或由直流8－12V外接电源供电，也可由机内7节GN密封蓄电池组供电，当使用外接交流220V电源时，蓄电池组可以同时被充电。
7.根据权利要求1、2或3所描述的测速仪，其特征是主机的液晶显示器和微型打印机是由CAS10小型打印计算器改制的，由80C31输出的信息通过CC4514译码器对其进行自动控制。
专利摘要智能列车测速仪，用于监测列车通过速度。由测速仪主机、传感器和电缆三大部分组成。主机由MCS-51系列单片微机系统、放大整形接口电路、I/O接口电路、键盘电路、控制接口、超限报警电路、电源、石英晶体、液晶显示器和微型打印机等组成。单片微机系统由80C31单片机、74HC373低8位地址锁存器和27C16外部存储器构成，在程序软件支持下可以实现以下功能(1)列车通过时每隔一定时间自动测速并打印一次；(2)自动识别上、下行方向；(3)超过输入的限速值时自动发出超速报警信号；(4)列车全部通过以后20秒，自动计算出测速平均值并打印；(5)自动打印测速日期和时、分。
文档编号B61L1/00GK2075167SQ9020170
公开日1991年4月17日 申请日期1990年2月16日 优先权日1990年2月16日
发明者吴静泉 申请人:郑州铁路局武汉科学技术研究所