一種機(jī)車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種機(jī)車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置，包括重聯(lián)終端控制盒和遠(yuǎn)程控制器，兩者通過兩個(gè)無線模塊連接，重聯(lián)終端控制盒使用標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭與機(jī)車連接，重聯(lián)終端控制盒直接附于其標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭尾部，所述重聯(lián)終端控制盒包含27路通道選擇開關(guān)、24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道、1路電阻制動(dòng)模擬量采樣驅(qū)動(dòng)通道、1路控制電壓模擬量采樣通道、單片機(jī)一、I/O擴(kuò)展模塊1和I/O擴(kuò)展模塊2，單片機(jī)一上連接I/O擴(kuò)展模塊1和I/O擴(kuò)展模塊2。本裝置具有通用性，適合多種車型，試驗(yàn)時(shí)所需的工作人員少，準(zhǔn)備時(shí)間短，場地限制少，試驗(yàn)協(xié)調(diào)便捷。
【專利說明】
一種機(jī)車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種機(jī)車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有機(jī)車的重聯(lián)試驗(yàn)需要另一臺機(jī)車重聯(lián)起來試驗(yàn)，或者建立地面模擬重聯(lián)試驗(yàn)臺進(jìn)行試驗(yàn)，因各種車型的重聯(lián)接口定義有一定的區(qū)別，重聯(lián)試驗(yàn)的另一臺機(jī)車必須是相同型號的機(jī)車或具有相同接口定義的其他類型機(jī)車，地面模擬試驗(yàn)臺也必須具有適應(yīng)多種接口定義的能力，配合試驗(yàn)的機(jī)車或地面試驗(yàn)臺與被試驗(yàn)機(jī)車都需要操作人員，需要多人配合才能完成試驗(yàn)，場地限制多、準(zhǔn)備時(shí)間長、試驗(yàn)協(xié)調(diào)不易。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有的重聯(lián)試驗(yàn)裝置需要多人配合才能完成試驗(yàn)，場地限制多、準(zhǔn)備時(shí)間長、試驗(yàn)協(xié)調(diào)不易的不足，本發(fā)明提供了一種車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種機(jī)車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置，包括重聯(lián)終端控制盒和遠(yuǎn)程控制器，兩者通過兩個(gè)無線模塊連接，所述重聯(lián)終端控制盒使用標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭與機(jī)車連接，重聯(lián)終端控制盒直接附于其標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭尾部，所述重聯(lián)終端控制盒包含27路通道選擇開關(guān)、24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道、I路電阻制動(dòng)模擬量采樣驅(qū)動(dòng)通道、I路控制電壓模擬量采樣通道、單片機(jī)一、I/O擴(kuò)展模塊I和I/O擴(kuò)展模塊2，單片機(jī)一上連接I/O擴(kuò)展模塊I和I/O擴(kuò)展模塊2，27路通道選擇開關(guān)一端和標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭相連，另一端分別控制24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道、I路電阻制動(dòng)模擬量采樣驅(qū)動(dòng)通道和I路控制電壓模擬量采樣通道，I/O擴(kuò)展模塊I用于I/O驅(qū)動(dòng)24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道，I/O擴(kuò)展模塊2用于I/O采樣24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括所述遠(yuǎn)程控制器包括I個(gè)9位撥檔開關(guān)、I個(gè)帶開關(guān)的滑動(dòng)電阻器、I個(gè)單刀雙擲開關(guān)、I個(gè)緊急制動(dòng)按鈕、2個(gè)通用功能的自鎖開關(guān)、3個(gè)通用功能的按鍵開關(guān)、10個(gè)非通用功能的自鎖開關(guān)、單片機(jī)二、TFT液晶模塊和鋰電池，所述9位撥檔開關(guān)與8個(gè)Ik電阻構(gòu)成I路9級等分電壓輸出的信號模塊，然后連接單片機(jī)的牽引及惰轉(zhuǎn)檔位信號端口，單刀雙擲開關(guān)連接單片機(jī)的前進(jìn)信號端口和后退信號端口，帶開關(guān)的滑動(dòng)電阻器連接單片機(jī)的電阻制動(dòng)電壓信號端口和電阻制動(dòng)設(shè)置信號端口，2個(gè)通用功能的自鎖開關(guān)分別連接單片機(jī)的牽引工況信號端口和空壓機(jī)同步，3個(gè)通用功能的按鍵開關(guān)分別連接單片機(jī)的警鈴信號端口、空轉(zhuǎn)信號端口和手動(dòng)撒砂信號端口。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括單片機(jī)二上連接緊急制動(dòng)按鈕。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括單片機(jī)二上連接TFT液晶模塊。
[0008]本發(fā)明的有益效果是，本裝置適合多種車型，試驗(yàn)時(shí)所需的工作人員少，準(zhǔn)備時(shí)間短，場地限制少，試驗(yàn)協(xié)調(diào)便捷。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是重聯(lián)終端控制盒電路結(jié)構(gòu)圖；
圖3是數(shù)字量采樣驅(qū)動(dòng)電路原理圖；
圖4是電阻制動(dòng)信號采樣驅(qū)動(dòng)電路原理圖；
圖5是控制電壓采樣電路原理圖；
圖6是遠(yuǎn)程控制器電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1、2、6是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，一種機(jī)車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置，包括重聯(lián)終端控制盒和遠(yuǎn)程控制器，兩者通過兩個(gè)無線模塊連接，所述重聯(lián)終端控制盒使用標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭與機(jī)車連接，重聯(lián)終端控制盒直接附于其標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭尾部，所述重聯(lián)終端控制盒包含27路通道選擇開關(guān)、24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道、I路電阻制動(dòng)模擬量采樣驅(qū)動(dòng)通道、I路控制電壓模擬量采樣通道、單片機(jī)一、I/O擴(kuò)展模塊I和I/O擴(kuò)展模塊2，單片機(jī)一上連接I/O擴(kuò)展模塊I和I/O擴(kuò)展模塊2，27路通道選擇開關(guān)一端和標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭相連，另一端分別控制24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道、I路電阻制動(dòng)模擬量采樣驅(qū)動(dòng)通道和I路控制電壓模擬量采樣通道，I/O擴(kuò)展模塊I用于I/O驅(qū)動(dòng)24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道，I/O擴(kuò)展模塊2用于I/O采樣24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道，遠(yuǎn)程控制器包括I個(gè)9位撥檔開關(guān)、I個(gè)帶開關(guān)的滑動(dòng)電阻器、I個(gè)單刀雙擲開關(guān)、I個(gè)緊急制動(dòng)按鈕、2個(gè)通用功能的自鎖開關(guān)、3個(gè)通用功能的按鍵開關(guān)、10個(gè)非通用功能的自鎖開關(guān)、單片機(jī)二、TFT液晶模塊和鋰電池，所述9位撥檔開關(guān)與8個(gè)Ik電阻構(gòu)成I路9級等分電壓輸出的信號模塊，然后連接單片機(jī)的牽引及惰轉(zhuǎn)檔位信號端口，單刀雙擲開關(guān)連接單片機(jī)的前進(jìn)信號端口和后退信號端口，帶開關(guān)的滑動(dòng)電阻器連接單片機(jī)的電阻制動(dòng)電壓信號端口和電阻制動(dòng)設(shè)置信號端口，2個(gè)通用功能的自鎖開關(guān)分別連接單片機(jī)的牽引工況信號端口和空壓機(jī)同步，3個(gè)通用功能的按鍵開關(guān)分別連接單片機(jī)的警鈴信號端口、空轉(zhuǎn)信號端口和手動(dòng)撒砂信號端口，單片機(jī)二上連接緊急制動(dòng)按鈕，單片機(jī)二上連接TFT液晶模塊。
[0012]本裝置適用于符合AAR標(biāo)準(zhǔn)的具有27芯重聯(lián)插座的機(jī)車的重聯(lián)試驗(yàn)。
[0013]AAR標(biāo)準(zhǔn)推薦使用的27芯定義:[I]功率減載、[2]報(bào)警信號、[3]D閥、[4]控制負(fù)、
[5]緊急制動(dòng)撒砂、[6]牽引工況信號、[7]C閥、[8]前進(jìn)信號、[9]后退信號、[10]空轉(zhuǎn)信號、
[11]備用、[12]B閥、[13]控制正、[14]停放制動(dòng)狀態(tài)、[15]A閥、[16]柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、[17]電阻制動(dòng)設(shè)置信號、[18]單元選擇電路、[19]第二負(fù)端、[20]電阻制動(dòng)提示信號、[21]電阻制動(dòng)信號、[22]空壓機(jī)同步信號、[23]手動(dòng)撒砂信號、[24]電阻制動(dòng)位置信號、[25]頭燈信號、
[26]備用、[27]備用，實(shí)際已有機(jī)車基本都是遵循這個(gè)定義來設(shè)計(jì)(非必要信號針腳的定義有所區(qū)別)，本裝置能夠適應(yīng)針腳的不同定義，因此本裝置還具有通用性。
[0014]本裝置包括重聯(lián)終端控制盒及遠(yuǎn)程控制器兩部分，通過無線模塊傳輸指令及數(shù)據(jù)。
[0015]重聯(lián)終端控制盒使用標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭與機(jī)車連接，控制盒直接附于插座尾部。
[0016]重聯(lián)終端控制盒系統(tǒng)包含27路通道選擇開關(guān)、24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道、I路控制電壓模擬量采樣通道、I路電阻制動(dòng)模擬量采樣驅(qū)動(dòng)通道、Atmegal6L單片機(jī)、I/O擴(kuò)展模塊1、I/O擴(kuò)展模塊2及nRF24L01無線模塊，整個(gè)控制器由標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭中的控制正及控制負(fù)通過隔離電源模塊降壓供電。
[0017]27路通道選擇開關(guān)對應(yīng)AAR標(biāo)準(zhǔn)的每項(xiàng)功能定義，一端連接采樣驅(qū)動(dòng)通道，另一端連接標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭，用于切換針腳連接，匹配不同針腳定義的車型，默認(rèn)使用AAR推薦定義，當(dāng)機(jī)車針腳定義與推薦不同，通過撥動(dòng)通道選擇開關(guān)切換到與當(dāng)前通道功能定義相對應(yīng)的機(jī)車針腳。
[0018]如圖3所示，24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道用于各開關(guān)量針腳信號的采樣及控制，通道使用光耦隔離采樣及MOS放大驅(qū)動(dòng)輸出，單片機(jī)的采樣及驅(qū)動(dòng)電壓等級是5V，而機(jī)車針芯的電壓較高，光親隔離米樣可以適用寬電壓范圍的開關(guān)量信號的輸入，MOS驅(qū)動(dòng)電路也可以適用寬電壓范圍的放大驅(qū)動(dòng)輸出。
[0019]如圖4所示，I路電阻制動(dòng)模擬量采樣驅(qū)動(dòng)通道用于電阻制動(dòng)信號電壓值的采樣及模擬電壓值的輸出，通道具有電壓跟隨器及分壓電阻構(gòu)成的衰減電路，同時(shí)還具有DA模塊及運(yùn)放構(gòu)成的放大電路，電阻制動(dòng)信號需要衰減25倍后輸入單片機(jī)的模擬通道，單片機(jī)通過改變PWM的占空比驅(qū)動(dòng)DA模塊調(diào)節(jié)輸出電壓大小，DA模塊輸出的電壓范圍在O?4.5V之間，需要放大25倍后輸出到重聯(lián)插頭針腳，模擬電阻制動(dòng)信號輸出。
[0020]如圖5所示，I路控制電壓模擬量采樣通道用于控制電壓值的采樣，通道具有電壓跟隨器及分壓電阻構(gòu)成的衰減電路，機(jī)車的控制電壓大致有74V及IlOV兩種，電壓范圍在60V?120V之間，單片機(jī)的模擬量通道輸入電壓范圍在O?5V，控制電壓需衰減25倍后輸入單片機(jī)的模擬量通道。
[0021]單片機(jī)使用Atmel公司的Atmegal6L，該芯片是高性能、低功耗的8位AVR微處理器，使用先進(jìn)的RI SC結(jié)構(gòu)，工作于16 MHz頻率，具有四通道的PffM輸出、8路1位ADC輸入、I路SPI串行接口、具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗及44個(gè)I/O 口，芯片工作電壓2.7V?
5.5V，工作溫度范圍-40° C?85° C;
I/o擴(kuò)展模塊I及I/O擴(kuò)展模塊2用于增加Atmegal6L單片機(jī)的輸入輸出口，其中I/O擴(kuò)展模塊I用于擴(kuò)展輸出(用于數(shù)字量信號的驅(qū)動(dòng))，1/0擴(kuò)展模塊2用于擴(kuò)展輸入(用于數(shù)字量信號的采樣)，與單片機(jī)通過串口通訊；
重聯(lián)終端控制盒與遠(yuǎn)程控制器通過一組nRF24L01無線模塊雙向交換數(shù)據(jù)，發(fā)射功率I OOmw，有效通訊距離I OOOm，使用SPI串行接口與單片機(jī)通訊。
[0022]單片機(jī)使用兩個(gè)1擴(kuò)展模塊采樣及驅(qū)動(dòng)重聯(lián)線中的24個(gè)數(shù)字量信號，通過I路PWM信號調(diào)節(jié)重聯(lián)線中電阻制動(dòng)信號的電壓，通過2路AD采樣重聯(lián)線中的電阻制動(dòng)信號電壓及控制電源電壓，使用SPI接口與無線模塊通訊；
遠(yuǎn)程控制器模擬重聯(lián)機(jī)車功能，包含I個(gè)9位撥檔開關(guān)(牽引及惰轉(zhuǎn)檔位信號)、1個(gè)帶開關(guān)的滑動(dòng)電阻器(電阻制動(dòng)設(shè)置信號及電阻制動(dòng)電壓信號)、1個(gè)單刀雙擲開關(guān)(前進(jìn)信號及后退信號)、1個(gè)緊急制動(dòng)按鈕、2個(gè)通用功能的自鎖開關(guān)(牽引工況信號、空壓機(jī)同步信號)、3個(gè)通用功能的按鍵開關(guān)(警鈴信號、空轉(zhuǎn)信號、手動(dòng)撒砂信號)、10個(gè)非通用功能的自鎖開關(guān)(111、孔11、1114、1118、孔19、孔20、1125、1126、1127)、厶飽68&161^單片機(jī)、了卩1'液晶模塊、nRF24L01無線模塊及鋰電池；
各路開關(guān)用于模擬機(jī)車控制指令，Atmegal6L單片機(jī)采樣開關(guān)信號(根據(jù)安全導(dǎo)向要求，單片機(jī)1輸入配置成上拉，即低電平有效)，根據(jù)相關(guān)邏輯，通過nRF24L01無線模塊傳送控制指令，通過TFT液晶模塊顯示相關(guān)參數(shù)及開關(guān)信號狀態(tài)，鋰電池用于給整個(gè)遠(yuǎn)程控制器供電；
9位撥檔開關(guān)與8個(gè)Ik電阻構(gòu)成I路9級等分電壓輸出的信號模塊，單片機(jī)采樣這個(gè)電壓信號判斷牽引的8個(gè)檔位及惰轉(zhuǎn)檔位。
[0023]帶開關(guān)的滑動(dòng)電阻器輸出一個(gè)變阻器起始開關(guān)量信號及可調(diào)電壓信號，單片機(jī)采樣這個(gè)開關(guān)量信號作為電阻制動(dòng)設(shè)置信號，同時(shí)采用這個(gè)可調(diào)電壓信號作為電阻制動(dòng)檔位信號。
[0024]單刀雙擲開關(guān)提供司控器手柄方向信號，包括前進(jìn)信號及后退信號2個(gè)開關(guān)量信號，單片機(jī)判斷為前進(jìn)和后退2個(gè)方向狀態(tài)，如果開關(guān)處于中間位置，則單片機(jī)判斷司控器手柄在中立位。
[0025]緊急制動(dòng)按鈕不僅用于試驗(yàn)緊急制動(dòng)撒沙功能，并且能在機(jī)車發(fā)生突發(fā)狀態(tài)時(shí)，遠(yuǎn)程觸發(fā)緊急制動(dòng)，保證試驗(yàn)現(xiàn)場的安全。
[0026]遠(yuǎn)程控制器做為主機(jī)，發(fā)送控制指令及心跳信號。重聯(lián)終端控制盒接收到遠(yuǎn)程控制器發(fā)出的控制指令后，執(zhí)行相應(yīng)的操作，接收到遠(yuǎn)程控制器的心跳信號后，則反饋采樣到的數(shù)據(jù)，如果在Is內(nèi)收不到心跳信號，則判斷為通訊失敗，立即停止所有端口的輸出，保證試驗(yàn)的安全。
[0027]以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置，包括重聯(lián)終端控制盒和遠(yuǎn)程控制器，兩者通過兩個(gè)無線模塊連接，所述重聯(lián)終端控制盒使用標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭與機(jī)車連接，重聯(lián)終端控制盒直接附于其標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭尾部，其特征是，所述重聯(lián)終端控制盒包含27路通道選擇開關(guān)、24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道、I路電阻制動(dòng)模擬量采樣驅(qū)動(dòng)通道、I路控制電壓模擬量采樣通道、單片機(jī)一、I/O擴(kuò)展模塊I和I/O擴(kuò)展模塊2，單片機(jī)一上連接I/O擴(kuò)展模塊I和I/O擴(kuò)展模塊2，27路通道選擇開關(guān)一端和標(biāo)準(zhǔn)27芯重聯(lián)插頭相連，另一端分別控制24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道、I路電阻制動(dòng)模擬量采樣驅(qū)動(dòng)通道和I路控制電壓模擬量采樣通道，I/O擴(kuò)展模塊I用于I/O驅(qū)動(dòng)24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道，I/O擴(kuò)展模塊2用于I/O采樣24路數(shù)字量隔離采樣驅(qū)動(dòng)通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置，其特征是，所述遠(yuǎn)程控制器包括I個(gè)9位撥檔開關(guān)、I個(gè)帶開關(guān)的滑動(dòng)電阻器、I個(gè)單刀雙擲開關(guān)、I個(gè)緊急制動(dòng)按鈕、2個(gè)通用功能的自鎖開關(guān)、3個(gè)通用功能的按鍵開關(guān)、10個(gè)非通用功能的自鎖開關(guān)、單片機(jī)二、TFT液晶模塊和鋰電池，所述9位撥檔開關(guān)與8個(gè)Ik電阻構(gòu)成I路9級等分電壓輸出的信號模塊，然后連接單片機(jī)的牽引及惰轉(zhuǎn)檔位信號端口，單刀雙擲開關(guān)連接單片機(jī)的前進(jìn)信號端口和后退信號端口，帶開關(guān)的滑動(dòng)電阻器連接單片機(jī)的電阻制動(dòng)電壓信號端口和電阻制動(dòng)設(shè)置信號端口，2個(gè)通用功能的自鎖開關(guān)分別連接單片機(jī)的牽引工況信號端口和空壓機(jī)同步，3個(gè)通用功能的按鍵開關(guān)分別連接單片機(jī)的警鈴信號端口、空轉(zhuǎn)信號端口和手動(dòng)撒砂信號端□ O3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置，其特征是，所述單片機(jī)二上連接緊急制動(dòng)按鈕。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)車無線重聯(lián)試驗(yàn)裝置，其特征是，所述單片機(jī)二上連接TFT液晶模塊。
【文檔編號】G01M17/08GK106017952SQ201610631499
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月4日
【發(fā)明人】陳誠, 蔣律, 冷潔楓, 曹海華, 宮文家, 金旦麗
【申請人】中車戚墅堰機(jī)車有限公司