[发明专利]动车组刹车片磨损情况实时在线监测系统

摘要

本发明揭示了一种动车组刹车片磨损情况实时在线监测系统，包括若干位移传感器、若干轮辐/轴前置机、若干动车组车厢监测分机、动车组监测主机；动车组监测主机连接各动车组车厢监测分机，动车组车厢监测分机连接对应的轮辐/轴前置机，轮辐/轴前置机连接对应的位移传感器；在各轮盘式盘形制动和轴盘式盘形制动夹钳左右两边各安装1个测距传感器，当动车组实施空气制动时，安装在制动夹钳的测距传感器与制动盘靠近，测出制动夹钳与制动盘的距离；安装在制动夹钳上的电涡流传感器测出行进距离与新闸片的距离相比较，当大于设定值时，监测系统报警。可对动车组刹车片磨损情况进行实时在线监测，确保动车组列车的安全性，保障旅客的人身及财产安全。

主权项

一种动车组刹车片磨损情况实时在线监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：若干位移传感器、若干轮辐/轴前置机、若干动车组车厢监测分机、至少一动车组监测主机；所述动车组监测主机连接对应各动车组车厢监测分机，动车组车厢监测分机连接对应的轮辐/轴前置机，轮辐/轴前置机连接对应的位移传感器；在每个轮盘式盘形制动和轴盘式盘形制动夹钳左右两边各安装1个测距传感器，当动车组实施空气制动时，安装在制动夹钳的测距传感器与制动盘靠近，测出制动夹钳与制动盘的距离，闸片未磨损时的厚度为35mm，经过运行制动磨损后，磨损极限厚度为6mm；安装在制动夹钳上的电涡流传感器测出行进距离与新闸片的距离相比较，当大于30mm时，说明闸片已从35mm磨损至6mm，监测设备采取声光报警，提示司机和维护人员及时更换磨损的闸片；在动车组动力车轮盘式盘形制动机上每个夹钳上安装位移传感器，传感器感应面对制动盘的距离进行探测；每轴安装4个传感器，每个车厢共4轴需安装16个位移传感器；当动车组制动时，制动夹钳传感器与制动盘的间隙发生变化，闸片在磨损时传感器与制动盘的间隙最小，将最小数据通过轮辐/轴前置机传送到车厢监测分机，实现闸片磨损量的监测；同时在动车组拖车轮轴式盘形制动机每个夹钳上安装位移传感器，传感器感应面对制动盘的距离进行探测；每轴安装6个传感器，每个车厢共4轴需安装24个位移传感器；当动车组制动时，制动夹钳传感器与制动盘的间隙发生变化，闸片在磨损时传感器与制动盘的间隙最小，将最小数据通过轮辐/轴前置机传送到车厢监测分机，实现闸片磨损量的监测；在每个转向架上安装轮辐/轴前置机，采集转向架两轴制动夹钳上传感器的位移量，每个车厢安装2个轮辐/轴前置机，由前置机将每个传感器采集的数据向车厢监测分机传送；每个车厢安装1个动车组车厢监测分机，动车组车厢分机监测本车厢各传感器的最小距离，存在存储器内，记录、存储每次制动的时间，每个传感器的最小距离，每制动1次，记录存储1次，便于车辆检修人员进行数据回放，检查闸片磨损情况；每组动车组在I室安装1台动车组监测主机，在Ⅱ室安装1台主机复示机，将8个车厢监测分机进行通信传输，定时向分机查询、刷新数据，存储在主机存储器内，发现闸片磨损超限后声光报警，便于司机及时了解制动机闸片磨损情况；所述监测系统还包括软件处理子系统，软件处理子系统包括单片机控制模块和PC机控制模块；单片机控制模块将完成对闸片磨损测试系统的硬件功能实现及扩展，并完成与PC机的通信；PC机控制模块用于完成测控数据的分析、处理、保存、显示任务，并通过与单片机的通信，完成对闸片监测控制单元的控制；(1)车厢分机在闸片监测系统中，单片机控制模块是直接与监测硬件通讯的部分，因此其主要功能可分为以下三部分；(a)接收监测设备数据采集部分的信息，并向监测系统控制部分发出控制指令；(b)向监测设备发送采集的数据.并接收PC计算机发出的控制指令；(C)处理以上两部分的数据；单片机控制模块包括数据输入单元、数据输出单元、数据处理单元；单片机控制模块；车厢分机用户操作界面包括显示测量结果、功能选择、系统标定、数据存储、数据回放查询、数据超限报警、数据传输；PC机控制模块实现的功能如下:(a)用户交互部分.接收用户输入数据，显示实时检测参数，完成对单片机系统的设置及控制；(b)串口通信部分.通过串行口实现工业计算机与单片机系统的数据通信，利用单片机多机通信原理，简化监控系统硬件成木；(c)数据处理部分，处理接收的检测数据，根据检测数据对整个闸片监测系统进行分析统计，并对测试系统工作状态进行分析处理；PC机控制模块包括：用户交互模块、串行通信模块、数据处理模块；用户操作界面的主要内容是，定时查询车厢分机数据，数据存储、数据回放查询、数据超限报警、功能选择、数据显示、复示机与主机通信传输；所述位移传感器采用激光测距，包括激光测距模块，激光测距模块包括高压电源转换电路、激光脉冲发射电路、激光接收电路；高压电源转换电路提供激光发射所需的高压电源，包括第三接口P3，第三十一电容C31、第三十二电容C32、第三十三电容C33、第三十七电容C37，第九三极管Q9，第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7，第十一电阻R11、第十四电阻R14，第一变压器T1；其中第三接口P3为水氢机的电源输出口，第一变压器T1为三倍整流变压器；其中第三接口P3的第二引脚接地，第三十一电容C31接在第三接口P3的第一引脚和地之间，第九三极管Q9的集电极接第三接口P3的第一引脚，第九三极管Q9的发射极接第一变压器T1的第一引脚，第一变压器T1的第六引脚接地，第十四电阻R14接在第九三极管Q9的基极和第一变压器T1的第二引脚之间，第一变压器T1的第一引脚接第九三极管Q9的集电极，第三十二电容C32接在第一变压器T1的第三引脚和第七二极管D7的正极之间，第三十三电容C33接在第七二极管D7的负极和第六二极管D6的正极之间，第三十七电容C37接在第五二极管D5的负极和地之间，第五二极管D5的正极接第一变压器T1的第三引脚，第五二极管D5的负极与第六二极管D6的正极相连，第六二极管D6的负极与第七二极管D7的正极相连，第七二极管D7的负极接电源+200V，第十一电阻R11接在第七二极管D7的负极和地之间；激光脉冲发射电路控制激光发射，包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17，第三十六电容C36、第三十八电容C38，第七三极管Q7、第八三极管Q8，第八二极管D8，第九光电发射二极管D9；其中第十五电阻R15和第三十八电容C38串联接在第五芯片U5的第四引脚和第八三极管Q8的基极之间，第十六电阻R16接在第八三极管Q8的基极和地之间，第七三极管Q7的集电极接第八三极管Q8的基极，第七三极管Q7的基极接第八三极管Q8的集电极，第八三极管Q8的发射极接地，第十二电阻R12接在第七三极管Q7的基极和发射极之间，第十三电阻R13接在第七三极管Q7的发射极和电源+200V之间，第三十六电容C36的一端接第七三极管Q7的发射极，另一端接第十七电阻R17的一端，第十七电阻R17的另一端接地，第八二极管D8的一端接第三十六电容C36的一端，另外一端接地，第九光电发射二极管D9的一端接第三十六电容C36的一端，另一端接地；激光接收电路包含高压脉冲发生电路、光电信号接收放大电路，主要接收反射回来的激光信号，经放大后送至第五芯片U5单片机进行处理，并通过第二芯片U2显示屏显示距离；包括第十一芯片U11，第十二芯片U12，第十八电阻R18、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第四十电阻R40、第四十一电阻R41、第四十三电阻R43、第四十四电阻R44、第四十五电阻R45、第五十电阻R50、第五十三电阻R53，第十二极管D10、第十四二极管D14、第十一光电接收二极管D11，第十二三极管Q12、第十三三极管Q13、第十四三极管Q14，第十六三极管Q16，第四十电容C40、第四十一电容C41、第四十二电容C42、第四十三电容C43、第四十六电容C46、第四十八电容C48、第四十九电容C49、第五十电容C50、第五十一电容C51、第五十二电容C52、第五十四电容C54、第五十五电容C55、第五十九电容C59，第七电感L7；其中第十一芯片U11为定时器，第十二芯片U12为运算放大器，第四十五电阻R45为电位器；其中第十一芯片U11的第八引脚接电源+12V，第十一芯片U11的第一引脚接地，第十一芯片U11的第二引脚和第六引脚相连，第三十八电阻R38接在第十一芯片U11的第四引脚和第七引脚之间，第四十一电阻R41接在第十一芯片U11的第七引脚和第二引脚之间，第五十四电容C54接在第十一芯片U11的第二引脚和第一引脚之间，第四十电容C40接在第十一芯片U11的第四引脚和地之间，第二十四电阻R24的一端接电源+12，另外一端接第七电感L7的一端，第七电感L7的另一端接第十六三极管Q16的集电极，第四十一电容C41和第四十二电容C42并联接在第二十四电阻R24的一端和地之间，第三十四电阻R34接在第十一芯片U11的第三引脚和第十六三极管Q16的基极之间，第四十电阻R40接在第十六三极管Q16的基极和地之间，第十六三极管Q16的发射极接地，第十四二极管D14的正极接地，负极接第十六三极管Q16的集电极，第五十电容C50接在第十二极管D10的负极和地之间，第十二极管D10的正极接第十四二极管D14的负极，第三十电阻R30的一端接第十二极管D10的负极，另一端接第五十一电容C51的一端，第五十一电容C51的另一端接地，第三十一电阻R31的一端接第三十电阻R30的一端，另一端接第四十八电容C48的一端，第四十八电容C48的另一端接地，第三十二电阻R32的一端接第四十八电容C48的一端，另一端接第十一光电接收二极管D11的正极，第四十九电容C49接在第十一光电接收二极管D11的正极和地之间，第十一光电接收二极管D11的负极接第十二三极管Q12的基极，第三十五电阻R35接在第十二三极管Q12的发射极和地之间，第四十二电阻R42接在第十二三极管Q12的基极和第十三三极管Q13的基极之间，第十二三极管Q12的发射极与第十五三极管Q15的基极相连，第十五三极管Q15的发射极接地，第十八电阻R18接在第十二三极管Q12的集电极和电源+12V之间，第二十五电阻R25接在第十二三极管Q12的集电极和第十五三极管Q15的集电极之间，第二十二电阻R22接在电源+12V和第十三三极管Q13的发射极之间，第十三三极管Q13的集电极接地，第二十七电阻R27接在第十三三极管Q13的发射极和第十四三极管Q14的基极之间，第二十三电阻R23和第四十三电容C43并联接在电源+12V和第十四三极管Q14的发射极之间，第三十六电阻R36和第五十二电容C52并联接在第十四三极管Q14的集电极和地之间，第二十六电阻R26接在第五芯片U5的第五引脚和电源+12V之间，第四十六电容C46接在第十四三极管Q14的集电极和第五芯片U5的第五引脚之间，第三十七电阻R37接在第五芯片U5的第五引脚和地之间，第四十三电阻R43的一端接在第三十电阻R30和第三十一电阻R31之间，另一端接第四十五电阻R45的第一引脚，第四十六电阻R46接在第四十五电阻R45的第二引脚和地之间，第四十四电阻R44和第五十五电容C55并联接在第十二芯片U12的第一引脚和第二引脚之间，第四十五电阻R45的第三引脚接第十二芯片U12的第二引脚，第十二芯片U12的第八引脚接电源+12V，第十二芯片U12的第四引脚接地，第五十电阻R50接在电源+12V和第十二芯片U12的第三引脚之间，第五十三电阻R53和第五十九电容C59并联接在第十二芯片U12的第三引脚和地之间。