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1、地铁车辆运营记录仪的设计和应用摘要：随着轨道交通不断发展,地铁车辆投入逐年递增,运营中的地铁列车的性能、安全等问题引起国内外的地铁车辆运营商的高度重视,在地铁车辆上安装地铁车辆运营记录仪成为非常必要,文章介绍一种新技术——非接触式检测方式,并应用于目前的国内地铁车辆。关键词：地铁车辆;霍尔传感器;非接触式检测;记录仪1概述由于各地铁车辆的设计企业标准和制造工艺的不同,加上生产年代的差异,对地铁车辆和地铁系统来讲,相互之间的电磁干扰是不可避免的。干扰严重时将会引起地铁车辆故障和事故,造成一定的经济损失。同时对地铁车辆本身的
2、机电、信号设备来讲,由于受自然环境变化的影响,设备中元器件的质量和老化现象,同样会引起地铁车辆的故障。此外还有人为的操作不当所引起的地铁车辆故障和事故。所有这些故障的发生,我们都需要通过一个完整的、实时的地铁车辆运营记录仪,对地铁车辆运营状态进行科学的分析和取证,从而得出合理的、正确的结论。特别是重大事故发生后,地铁车辆运营记录仪具有一定的法律上的参考价值(需经过有关权威机构认定),它能比较全面地记录车辆运营的有关信息,比如在20h内,对列车所有曾经触发过的状态及连续变化过程中参数的记录。现在国内正在运营中的地铁列车,基
3、本上都没有安装地铁车辆运营记录仪,一旦地铁车辆发生重要故障和事故,司机可执行紧急事件按钮(紧急蘑菇按钮)。这时有关主要信息便“永久”记录在地铁车辆的计算机控制单元的内存中。其存储的信息是简短的、部分的、前后几分钟内的记录,而无法记录完整的有关列车的数据,如司机当时的工作情况:手动操作位置、各类按钮、指示灯、断路器、开关和设备的I/O等,这样给故障和事故的分析带来一定的困难。目前国内外的地铁车辆运营商对此非常重视,认为在地铁车辆上安装地铁车辆运营记录仪有助于提高科学化管理水平,正确评估地铁车辆设备的性能和事故发生的真实原因
4、。在国外,地铁车辆上安装运营记录仪是20世纪90年代才提出的新概念。据报道1999年国际电气电子工程师协会在有关技术文件中专门对地铁车辆运营记录仪进行描述,如德国专家3758108编译一体化的收发芯片,作为数字通信接口,具有远距离(可达数千米)的通信特性,可以进行点对多点的信息传输,可靠性高,抗干扰性强,广泛应用在国防通信和工业自动化控制领域。其最大的特点是:收发模块之间的通信可以不采用软件协议来完成传输信息,最大寻址能力为1024,从而实现1024个监控点,节约了上下机之间的软件、硬件开发成本。2.2数字采集器设计H3
5、758108编译一体化的收发芯片,利用CD4520二进制计数器产生BCD编码对UM3758108进行周期性变化其地址,寻址1024个不同的ID传感器,同时对计算机进行时钟控制,达到地址和时钟的同步。2.3ID传感器的设计我们将GUN3033霍尔传感器芯片、UM3758108编译收发芯片和IC进行模块化设计,开发了模拟ID传感器和数字ID传感器,模拟ID传感器采用A/D转换器,数字ID传感器采用编译器。如图1所示,分别对模拟信号和开关信号进行自动检测,使它们的输出量控制在:电压5V,电流20mA。对于被检测的信号源要求是:
6、±6Gs的电场强度和5mA以上的电流。2.4系统设计方案利用ID传感器、HW-1型数字采集器和手提PC组成的远程数据采集系统如图2所示。这是主要应用在现有地铁列车的改造方案,与网络式设计有比较大的区别,网络式设计成本高。而本设计成本相对比较低,安全性、可靠性比较高,经过调试,基本满足设计要求,同时可以应用到其它领域。通过各类传感器(电压、电流、压力、温度等)输出的模拟信号或数字信号,进入Hetro.db),可用于分析每个信号的特性,如:某一个IC-01编码器的7个开关信号(ID01到ID07)在某一时刻输入值为“1000
7、001”,(“1”表示高电平,“0”表示低电平),结果在应用软件的窗口中显示出“A”的字符。假如我们要分析ID01传感器在5s内显示的情况,如图3所示,应用软件数据接收窗口显示“ADFF3”5个字符,我们分析ID01传感器的前4个开关信号和后1个模拟信号的各个电平高或低,通过图形软件显示出它们的曲线图。3项目应用简介如图4所示,地铁车辆运营记录仪可以检测各个信号,如位置、按钮、指示灯、开关和设备的I/O等。首先确定不同地址的ID传感器的检测性质(数字/模拟),便于H].上海:上海科学普及出版社,1996.
