专利名称：无首车的铁路车辆惯性故障自动检测仪的制作方法
技术领域：
本发明属于铁路机车车辆及电子技术领域。
在传统情况下，机车司机依靠首车的行车长的信号，来了解列车车辆的状况，现在铁道部规定取消首车，据申请人所知，尚无可靠的方法能代替首车对司机的作用。
本发明的目的在于提供一种无首车的铁路车辆惯性故障自动检测仪，用于解决无首车情况下，司机对列车车辆状况的及时了解，使得司机及时发现故障并采取措施排除故障，其成本比首车低。
本发明可以将机车通风管的气压信号由气压传感器及微机系统加以检测，本发明包括单片机系统，气压传感器部分，A/D模数转换，声光报警器及显示器部分组成，是通过下列原理组成的首先，将气压传感器置于机车的风管处，用于测量列车制动系统的气压，利用在列车出发前的正常状态下，测出该列列车正常状态下制动时的气压-时间的函数(制动P-t函数)，正常状态下的缓解时的气压-时间函数(缓解P-t函数)，以及充气至正常气压(6个大气压)后1分钟之内的自然泄漏的气压-时间函数(泄漏P-t函数)，并计算dP/dt的值，利用单片机系统将上述数据分别存贮;
其次，当列车发生脱钩故障时，即列车的某一处连接器被断开，此时列车风管也同时被断开，造成风管风压急速下降，本发明利用其正常的自然泄漏P-t函数及dP/dt的值，以及有关的逻辑判断(机车有无制动动作，机车是否处于电制动不足时的自动风制动状态)，可以判断列车处于脱钩故障状态;
再次，当列车的某节车辆的折角阀门被关死时，造成列车的制动系统失灵，由于发生故障的车辆以后的所有车辆的风管均被关掉，所以此时制动P-t函数及缓解P-t函数均与原正常状态下的制动P-t函数和缓解P-t函数有较大的误差，利用以同样的气压值上升到(或下降到)同样的气压值所需要的充气(或放气)时间的误差值，当相对误差值达到某一适当值时(该值由传感器的灵敏度、计算误差决定)，本发明即认为列车处于制动系统失灵的故障状态，并通过具体地计算相对误差值的大小，确定发生故障的具体车辆以便机车乘务员及时排除故障;
最后需要说明的是本发明的缓解过程包括自然缓解及快速缓解过程，制动过程包括自然制动及紧急制动过程。
目前，尚无有效的设备可以检测无首车时的铁路车辆的惯性故障，事实上，上述车辆的惯性故障在铁道部各机务段都时有发生，并造成严重损失，本发明通过以上原理进行设计，可以有效地解决无首车的铁路车辆惯性故障的检测问题。
下面结合附图，详细描述本发明实施过程。
图1是系统线路原理图。
气压传感器1，气压传感器的输出端2，输出接口电路3，放大电路4，滤波电路5，A/D模数转换6，接口芯片7，键盘显示控制8，键盘9，LED显示10，声光报警器11，MCS-51单片机12，地址锁存器13，EPROM存贮器14，逻辑或电路15，制动触点脉冲发生器16，电制动不足时的自动风制动脉冲发器17，缓解脉冲发生器18，机车风管19。
图2是系统流程图。
实施过程本系统启动后，首先进行系统本身的自检，以确保系统无故障，然后对数据存贮器进行清零，并检测司机操作手柄位置，根据机车操作规则，列车出发前，应在正常状态下作制动和缓解操作，当司机操作手柄置制动位时，制动脉冲信号发生器16，即发出脉冲，并被单片机12检测到，整个系统处于记录制动气压-时间函数状态，机车风管19的气压被气压传感器1所检测，经过放大电路4，滤波电路5，模数转换6以后，通过接口芯片7与单片机12联系，记录气压从6.0个大气压下降到4.2个大气压时的P-t函数，并予以存贮;当司机操作手柄置缓解位时，缓解脉冲信号发生器18即发出脉冲，并被单片机12检测到，整个系统处于记录缓解气压-时间函数状态，机车风管19的气压被气压传感器1所检测，经过放大电路4，滤波电路5，模数转换6以后，通过接口芯片7与单片机12联系，记录气压从4.2个大气压上升到6.0个大气压时的P-t函数，并予以存贮，最后，当司机操作手柄置保持位时，本系统记录在6.0个大气压时的自然泄漏的气压-时间函数，并求得dP/dt的值。
当列车发生脱钩故障时，在机车无制动动作时，机车风管19内的气压也急聚下降，通过气压传感器1测得气压︱dP/dt︱的值远远大于自然泄漏的︱dP/dt︱的值，单片机12可依此判断列车处与脱钩故障并同时发出声光报警11。
当列车发生制动系统失灵(折角阀门关死)故障时，由于在故障的折角阀门以后的车辆与前面车辆的风管及制动缸切断了通道，机车的通风机只对前面车辆的制动缸进行充气(缓解)，由于故障时的制动缸数量小于正常状况下的数量，所以缓解时间要比正常状况下的缓解时间短，本系统可据此判别列车发生故障，并通过缓解时间来确定故障的位置，发出声光报警11和显示器10显示故障发生的位置，同样，也可以用制动过程来判断折角阀门关死故障和确定故障位置。下面通过一实例来加以说明利用缓解过程的P-t函数来判别列车折角阀门关掉故障。
例该列列车由1个机车和50个车皮组成，设机车和每个车皮的制动缸大小相同，正常情况下，机车通风管内的气压由4.0个大气压充至6.0个大气压需时1.5分钟(90秒)。
P4.04.5 5.0 5.56.0t 0 20 4065 90现该列车在缓解状态下，机车通风管内的气压，由5.0个大气压充至5.5个大气压时，需时20秒，设第X节车皮发生折角阀门关掉故障，则应有25/51＝20(X+1)得X＝39.8取X＝40即第40节车皮发生折角阀门关掉故障。
权利要求
1.一种无首车的铁路车辆惯性的自动检测仪，是由气压传感器，放大电路，模数转换，滤波电路，单片机系统，声光报警器及LED显示电路组成，其特征在于a)，测压部件由1个气压传感器1，气压传感器输出端2，输出接口3，放大电路4，滤波电路5和模数转换器6连结；b)，驾驶系统测量部件缓解动作脉冲信号发生器18，制动动作脉冲信号发生器16，电制动不足时的自动风制动动作脉冲信号发生器17和逻辑或电路15组成；c)，单片机系统部件；由接口芯片7，MCS-51单片机12，程序控制器14，地址锁存器13，键盘显示控制器8，键盘9，LED显示器10和声光报警器11组成；d)，检测数据及软件部分检测数据包括正常状态下的缓解P-t函数，制动P-t函数及泄漏P-t函数以及异常状态下的上述三种P-t函数，软件的功能是依据上述三种正常状态下P-t函数与异常状态下的P-t函数分别比较，并计算其误差，依此判断列车的故障的类别和故障的部位。
2.根据权利要求1所述的检测数据及软件部分，其特征还在于正常状态下缓解P-t函数和制动函数P-t函数中的气压范围是从4.2个大气压到6.0个大气压，其它情况下的P-t函数及制动P-t函数中的气压P的值的范围不超过正常状态下的气压P的范围。
3.根据权利要求1所述的测压部件，其特征还在于为避免机风管内气压的干扰，气压传感器可置于一与机车风管相通的气室内。
全文摘要
本发明涉及一种无首车的铁路车辆惯性故障自动检测仪，主要解决了列车车辆制动系统失灵(折角阀门关死)及车辆脱钩故障的自动检测，通过气压传感器采集机车风管的气压，在制动和缓解时获得制动气压-时间函数和缓解气压-时间函数，在保持状态时，测其自然泄漏的气压-时间函数，应用单片机系统将上述函数与该列车的相应的正常气压-时间函数分别比较，判断列车发生故障的类别及故障发生的部位，本发明可应用于铁路车辆的安全运输，确保行车安全。
文档编号B61L3/00GK1094360SQ94102809
公开日1994年11月2日 申请日期1994年3月21日 优先权日1994年3月21日
发明者顾冬梅 申请人:顾冬梅