便携式交流五线制转辙机智能测试仪的研究

摘要

转辙机是道岔控制系统的执行结构，其主要作用是实现道岔的转换与锁闭以及对道岔所处的位置状态进行监督，从而保证列车的正常运行和铁路的安全运输。目前国内铁路系统中的道岔多采用交流五线制转辙机来转换，因此现场转辙机性能的好坏直接影响到铁路的安全运行系数。目前对电务人员来说，对道岔转辙机的维护主要通过微机监测系统采集的运行数据进行判断。而对转辙机性能是否良好的检测，则通过万用表等仪器来测量，并凭借自身的专业知识进行判断，可信度不高。如果能使用一种专用、便携的测试仪器则可以大大提高工作效率。
　　论文根据铁路信号运营的基础理论，从传统6502电气集中五线制道岔控制电路的设计原理出发，并深入分析了目前关于转辙机测试仪的实际应用需求，得出测试仪器对目前铁路运营重要性的结论。论文结合了计算机技术、嵌入式技术、开关技术、隔离技术等相关技术，首先对测试仪器所实现的功能需求做了详细分析，其次对测试仪器的软硬件设计方案进行了分析设计，最后进行软硬件的结合，研制出了一台便携式交流五线制转辙机智能测试仪器（以下简称测试仪）。该测试仪能够模拟五线制道岔执行电路，用于驱动各种型号（如S700K、ZDJ9、ZYJ系列等转辙机）的交流五线制转辙机，实现对转辙机及室内外电缆配线的试验校核。
　　测试仪在设计实际设计过程中，首先根据测试仪器所实现的功能需求，将测试仪器的分析设计分为软件和硬件两方面。其次进行软硬件的结合，进行测试仪的联调。之后在测试仪中加入故障编码，对测试仪进行故障分析。为了高效处理测试结果和数据，采用Atmel公司的AT90CAN128芯片作为微处理器进行数据的处理。采用电流传感器、光耦合器、道岔控制模块、可编程智能TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid CrystalDisplay，薄膜晶体管液晶显示器)模组、电动转辙机和外接控制按钮的组成整个道岔控制系统。该测试仪器模拟传统道岔控制电路的工作原理，接入三相交流电源，通过压接端子接线与转辙机直接相连，并通过操作按钮实现对室外转辙机进行操动。通过传感器对动作电流和表示电流进行采集，将采集到的数据经A/D转换后传至显示存储模块进行分析，实现转辙机工作状态的实时监测。并通过动作电流曲线和各工作性能参数判断转辙机性能是否良好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内道岔控制电路及道岔测试设备的研究现状

1．2．2 国外道岔测试系统的研究现状

1．3 论文研究的主要内容

2 交流五线制转辙机测试仪需求分析

2．1．2 转辙机

2．1．3 铁路信号设备中转辙机的选型

2．2 传统五线制道岔控制电路简介

2．3 道岔控制电路故障分析

2．4 测试仪器的设计方案

2．5 测试仪功能需求分析

2．6 本章小结

3 测试仪道岔控制电路硬件系统设计

3．1 测试仪硬件系统总体设计分析

3．2 道岔控制电路各个模块设计

3．2．1 微处理器电路

3．2．2 接口电路和通信电路

3．2．3 控制电路

3．2．4 转辙机驱动电路

3．2．5 表示电路

3．2．6 检测电路

3．2．7 电源电路

3．2．8 按钮触发电路

3．3 硬件设计结果图

3．4 本章小结

4 测试仪道岔控制电路软件系统设计

4．1 测试仪软件功能需求分析

4．2 测试仪软件系统流程设计

4．3 测试仪硬件模块软件设计

4．3．1 主程序设计

4．3．2 设备初始化子模块

4．3．3 按钮检测子模块

4．3．4 转辙机驱动子模块及动作电流检测

4．3．5 表示采集子模块

4．3．6 异步串行通信子模块

4．4 测试仪显示存储模块软件设计

4．4．1 显示存储模块初始化界面

4．4．2 显示存储模块软件功能设计

4．5 本章小结

5 交流五线制转辙机测试仪的设计结果及验证

5．1 测试仪功能实现结果分析

5．2 测试仪道岔故障结果分析

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果