[發明專利]動車組剎車片磨損情況實時在線監測系統

有效

• 申請號: 201710880297.9
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107893828B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 萬寶華;莊弘;徐紅陽;趙麟杰;張長生;張健豐;華桂東;賀兵強;周懿;宋培城
• 申請（專利權）人: 中國鐵路通信信號上海工程局集團有限公司;上海新海信通信息技術有限公司
• 主分類號: F16D66/02
• 分類號: F16D66/02;B60T17/22
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

1.一種動車組剎車片磨損情況實時在線監測系統，其特征在于，所述監測系統包括：若干位移傳感器、若干輪輻/軸前置機、若干動車組車廂監測分機、至少一動車組監測主機；

所述動車組監測主機連接對應各動車組車廂監測分機，動車組車廂監測分機連接對應的輪輻/軸前置機，輪輻/軸前置機連接對應的位移傳感器；

在每個輪盤式盤形制動和軸盤式盤形制動夾鉗左右兩邊各安裝1個測距傳感器，當動車組實施空氣制動時，安裝在制動夾鉗的測距傳感器與制動盤靠近，測出制動夾鉗與制動盤的距離，閘片未磨損時的厚度為35mm，經過運行制動磨損后，磨損極限厚度為6mm；

安裝在制動夾鉗上的電渦流傳感器測出行進距離與新閘片的距離相比較，當大于30mm時，說明閘片已從35mm磨損至6mm，監測設備采取聲光報警，提示司機和維護人員及時更換磨損的閘片；

在動車組動力車輪盤式盤形制動機上每個夾鉗上安裝位移傳感器，傳感器感應面對制動盤的距離進行探測；每軸安裝4個傳感器，每個車廂共4軸需安裝16個位移傳感器；當動車組制動時，制動夾鉗傳感器與制動盤的間隙發生變化，閘片在磨損時傳感器與制動盤的間隙最小，將最小數據通過輪輻/軸前置機傳送到車廂監測分機，實現閘片磨損量的監測；

同時在動車組拖車輪軸式盤形制動機每個夾鉗上安裝位移傳感器，傳感器感應面對制動盤的距離進行探測；每軸安裝6個傳感器，每個車廂共4軸需安裝24個位移傳感器；當動車組制動時，制動夾鉗傳感器與制動盤的間隙發生變化，閘片在磨損時傳感器與制動盤的間隙最小，將最小數據通過輪輻/軸前置機傳送到車廂監測分機，實現閘片磨損量的監測；

在每個轉向架上安裝輪輻/軸前置機，采集轉向架兩軸制動夾鉗上傳感器的位移量，每個車廂安裝2個輪輻/軸前置機，由前置機將每個傳感器采集的數據向車廂監測分機傳送；

每個車廂安裝1個動車組車廂監測分機，動車組車廂分機監測本車廂各傳感器的最小距離，存在存儲器內，記錄、存儲每次制動的時間，每個傳感器的最小距離，每制動1次，記錄存儲1次，便于車輛檢修人員進行數據回放，檢查閘片磨損情況；

每組動車組在I室安裝1臺動車組監測主機，在Ⅱ室安裝1臺主機復示機，將8個車廂監測分機進行通信傳輸，定時向分機查詢、刷新數據，存儲在主機存儲器內，發現閘片磨損超限后聲光報警，便于司機及時了解制動機閘片磨損情況；

所述監測系統還包括軟件處理子系統，軟件處理子系統包括單片機控制模塊和PC機控制模塊；單片機控制模塊將完成對閘片磨損測試系統的硬件功能實現及擴展，并完成與PC機的通信；PC機控制模塊用于完成測控數據的分析、處理、保存、顯示任務，并通過與單片機的通信，完成對閘片監測控制單元的控制；

(1)車廂分機在閘片監測系統中，單片機控制模塊是直接與監測硬件通訊的部分，因此其主要功能可分為以下三部分；

(a)接收監測設備數據采集部分的信息，并向監測系統控制部分發出控制指令；

(b)向監測設備發送采集的數據.并接收PC計算機發出的控制指令；

(C)處理以上兩部分的數據；

單片機控制模塊包括數據輸入單元、數據輸出單元、數據處理單元；單片機控制模塊；車廂分機用戶操作界面包括顯示測量結果、功能選擇、系統標定、數據存儲、數據回放查詢、數據超限報警、數據傳輸；

PC機控制模塊實現的功能如下:

(a)用戶交互部分.接收用戶輸入數據，顯示實時檢測參數，完成對單片機系統的設置及控制；

(b)串口通信部分.通過串行口實現工業計算機與單片機系統的數據通信，利用單片機多機通信原理，簡化監控系統硬件成木；

(c)數據處理部分，處理接收的檢測數據，根據檢測數據對整個閘片監測系統進行分析統計，并對測試系統工作狀態進行分析處理；

PC機控制模塊包括：用戶交互模塊、串行通信模塊、數據處理模塊；用戶操作界面的主要內容是，定時查詢車廂分機數據，數據存儲、數據回放查詢、數據超限報警、功能選擇、數據顯示、復示機與主機通信傳輸；

所述位移傳感器采用激光測距，包括激光測距模塊，激光測距模塊包括高壓電源轉換電路、激光脈沖發射電路、激光接收電路；

高壓電源轉換電路提供激光發射所需的高壓電源，包括第三接口P3，第三十一電容C31、第三十二電容C32、第三十三電容C33、第三十七電容C37，第九三極管Q9，第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7，第十一電阻R11、第十四電阻R14，第一變壓器T1；其中第三接口P3為水氫機的電源輸出口，第一變壓器T1為三倍整流變壓器；其中第三接口P3的第二引腳接地，第三十一電容C31接在第三接口P3的第一引腳和地之間，第九三極管Q9的集電極接第三接口P3的第一引腳，第九三極管Q9的發射極接第一變壓器T1的第一引腳，第一變壓器T1的第六引腳接地，第十四電阻R14接在第九三極管Q9的基極和第一變壓器T1的第二引腳之間，第一變壓器T1的第一引腳接第九三極管Q9的集電極，第三十二電容C32接在第一變壓器T1的第三引腳和第七二極管D7的正極之間，第三十三電容C33接在第七二極管D7的負極和第六二極管D6的正極之間，第三十七電容C37接在第五二極管D5的負極和地之間，第五二極管D5的正極接第一變壓器T1的第三引腳，第五二極管D5的負極與第六二極管D6的正極相連，第六二極管D6的負極與第七二極管D7的正極相連，第七二極管D7的負極接電源+200V，第十一電阻R11接在第七二極管D7的負極和地之間；

激光脈沖發射電路控制激光發射，包括第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17，第三十六電容C36、第三十八電容C38，第七三極管Q7、第八三極管Q8，第八二極管D8，第九光電發射二極管D9；其中第十五電阻R15和第三十八電容C38串聯接在第五芯片U5的第四引腳和第八三極管Q8的基極之間，第十六電阻R16接在第八三極管Q8的基極和地之間，第七三極管Q7的集電極接第八三極管Q8的基極，第七三極管Q7的基極接第八三極管Q8的集電極，第八三極管Q8的發射極接地，第十二電阻R12接在第七三極管Q7的基極和發射極之間，第十三電阻R13接在第七三極管Q7的發射極和電源+200V之間，第三十六電容C36的一端接第七三極管Q7的發射極，另一端接第十七電阻R17的一端，第十七電阻R17的另一端接地，第八二極管D8的一端接第三十六電容C36的一端，另外一端接地，第九光電發射二極管D9的一端接第三十六電容C36的一端，另一端接地；

激光接收電路包含高壓脈沖發生電路、光電信號接收放大電路，主要接收反射回來的激光信號，經放大后送至第五芯片U5單片機進行處理，并通過第二芯片U2顯示屏顯示距離；包括第十一芯片U11，第十二芯片U12，第十八電阻R18、第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24、第二十五電阻R25、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第三十電阻R30、第三十一電阻R31、第三十二電阻R32、第三十四電阻R34、第三十五電阻R35、第三十六電阻R36、第三十七電阻R37、第三十八電阻R38、第四十電阻R40、第四十一電阻R41、第四十三電阻R43、第四十四電阻R44、第四十五電阻R45、第五十電阻R50、第五十三電阻R53，第十二極管D10、第十四二極管D14、第十一光電接收二極管D11，第十二三極管Q12、第十三三極管Q13、第十四三極管Q14，第十六三極管Q16，第四十電容C40、第四十一電容C41、第四十二電容C42、第四十三電容C43、第四十六電容C46、第四十八電容C48、第四十九電容C49、第五十電容C50、第五十一電容C51、第五十二電容C52、第五十四電容C54、第五十五電容C55、第五十九電容C59，第七電感L7；其中第十一芯片U11為定時器，第十二芯片U12為運算放大器，第四十五電阻R45為電位器；其中第十一芯片U11的第八引腳接電源+12V，第十一芯片U11的第一引腳接地，第十一芯片U11的第二引腳和第六引腳相連，第三十八電阻R38接在第十一芯片U11的第四引腳和第七引腳之間，第四十一電阻R41接在第十一芯片U11的第七引腳和第二引腳之間，第五十四電容C54接在第十一芯片U11的第二引腳和第一引腳之間，第四十電容C40接在第十一芯片U11的第四引腳和地之間，第二十四電阻R24的一端接電源+12，另外一端接第七電感L7的一端，第七電感L7的另一端接第十六三極管Q16的集電極，第四十一電容C41和第四十二電容C42并聯接在第二十四電阻R24的一端和地之間，第三十四電阻R34接在第十一芯片U11的第三引腳和第十六三極管Q16的基極之間，第四十電阻R40接在第十六三極管Q16的基極和地之間，第十六三極管Q16的發射極接地，第十四二極管D14的正極接地，負極接第十六三極管Q16的集電極，第五十電容C50接在第十二極管D10的負極和地之間，第十二極管D10的正極接第十四二極管D14的負極，第三十電阻R30的一端接第十二極管D10的負極，另一端接第五十一電容C51的一端，第五十一電容C51的另一端接地，第三十一電阻R31的一端接第三十電阻R30的一端，另一端接第四十八電容C48的一端，第四十八電容C48的另一端接地，第三十二電阻R32的一端接第四十八電容C48的一端，另一端接第十一光電接收二極管D11的正極，第四十九電容C49接在第十一光電接收二極管D11的正極和地之間，第十一光電接收二極管D11的負極接第十二三極管Q12的基極，第三十五電阻R35接在第十二三極管Q12的發射極和地之間，第四十二電阻R42接在第十二三極管Q12的基極和第十三三極管Q13的基極之間，第十二三極管Q12的發射極與第十五三極管Q15的基極相連，第十五三極管Q15的發射極接地，第十八電阻R18接在第十二三極管Q12的集電極和電源+12V之間，第二十五電阻R25接在第十二三極管Q12的集電極和第十五三極管Q15的集電極之間，第二十二電阻R22接在電源+12V和第十三三極管Q13的發射極之間，第十三三極管Q13的集電極接地，第二十七電阻R27接在第十三三極管Q13的發射極和第十四三極管Q14的基極之間，第二十三電阻R23和第四十三電容C43并聯接在電源+12V和第十四三極管Q14的發射極之間，第三十六電阻R36和第五十二電容C52并聯接在第十四三極管Q14的集電極和地之間，第二十六電阻R26接在第五芯片U5的第五引腳和電源+12V之間，第四十六電容C46接在第十四三極管Q14的集電極和第五芯片U5的第五引腳之間，第三十七電阻R37接在第五芯片U5的第五引腳和地之間，第四十三電阻R43的一端接在第三十電阻R30和第三十一電阻R31之間，另一端接第四十五電阻R45的第一引腳，第四十六電阻R46接在第四十五電阻R45的第二引腳和地之間，第四十四電阻R44和第五十五電容C55并聯接在第十二芯片U12的第一引腳和第二引腳之間，第四十五電阻R45的第三引腳接第十二芯片U12的第二引腳，第十二芯片U12的第八引腳接電源+12V，第十二芯片U12的第四引腳接地，第五十電阻R50接在電源+12V和第十二芯片U12的第三引腳之間，第五十三電阻R53和第五十九電容C59并聯接在第十二芯片U12的第三引腳和地之間。