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旅客列車尾部安全防護裝置主機檢測臺的電參數(shù)檢測裝置研制

文檔作者：路永立文檔來源：北京鐵路局計量管理所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月04日
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第41卷第3期
Vo1．41 No．3
鐵道技術監(jiān)督
l／AILW AY ()IlA1 I'1 Y CON I'R0L
旅客列車尾部安全防護裝置主機檢測臺的電參數(shù)檢測裝置研制
路永立
(北京鐵路局計量管理所，北京100036)
摘要：介紹旅客列車尾部安全防護裝置主機檢測臺電參數(shù)檢測裝置的研制情況，包括主要的結構和原
理、主要的設計參數(shù)和關鍵部分、使用方法和試用情況等。該檢測裝置的研制，有助于確保旅客列車尾部安
全防護裝置主機檢測臺量值傳遞的準確性，為旅客列車的行車安全提供保障。
關鍵詞：旅客列車；列車尾部監(jiān)測器；檢測裝置；電參數(shù)
中圖分類號：U279．323—33 文獻標識碼：B 文章編號：1006—9178(2013)03—0015—03
O 引言
目前，市場上沒有專門針對旅客列車尾部安全
防護裝置主機檢測臺(以下簡稱為“客車列尾檢
臺”)的檢測裝置，而是使用數(shù)字多用表(型號為
061)和數(shù)字式三用表校驗儀(型號為DO30一B)的
組合進行檢測。這2種儀器的體積和重量都較大，
收稿日期：2012—12一l0
作者簡介：路永立，工程師
使用環(huán)境條件要求比較高。而客車列尾檢測臺的工
作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，振動比較強烈，條件相對惡
劣，如果使用這2種儀器，儀器的準確度和穩(wěn)定性
沒有保障。由此，研制了旅客列車尾部安全防護裝
置主機檢測臺電參數(shù)檢測裝置(以下簡稱為“客車列
尾檢臺檢測裝置”)，在保證其準確度符合相關要求
的前提下，盡可能使其體積小、重量輕，在機箱結
構方面，加強了機身的牢固程度，增加了較厚的防
滑、防振橡膠底座，以適應客車列尾檢臺的電壓
策提供依據(jù)。
(5)利用Web GIS技術實現(xiàn)過車預警及處理
信息、設備故障信息的圖示集中監(jiān)控，為貨運安
全管理及決策提供科學、集中和可視化的展示平
臺。
(6)建立重大隱患短信告警平臺，實現(xiàn)告警提
示的實時、準確和多樣化，加強督辦力度，有利于
及時處置安全隱患。
6 結語
經(jīng)過半年多的建設，新系統(tǒng)的實施工作已基本
結束，目前全路18個鐵路局，9O余個編組站、區(qū)
段站的貨運計量系統(tǒng)已全部升級到V2．0版本，系
統(tǒng)實名注冊用戶數(shù)量已逾6 000個。作為貨運安全
保障體系的重要組成部分，新系統(tǒng)將在重點貨物監(jiān)
控、短信告警、重點督辦、設備監(jiān)控、檢定管理與
期間核查等方面提供更加靈活、便捷的服務，為用
戶提高源頭安全風險防范和過程預警，提高控制能
力提供有力的技術支撐，為確保鐵路貨物運輸?shù)陌?
全、有序和可控做出貢獻。
參考文獻
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20l3年3』】(總第317期) ·15·
計量工作 旅客州 j發(fā)個防護 卞饑愉洲 的f 參數(shù)伶洲 叭圳
源、電流源、電壓表和電流表等4個項目的現(xiàn)場檢
定工作。
l 設計總體方案
1．1 概述
客車列尾檢臺檢測裝置根據(jù)當前客車列尾檢臺
檢定、調(diào)試和修理現(xiàn)場的特殊需求研發(fā)。具有開機
自動歸零、數(shù)字顯示、直流電壓源、直流電流源、
直流電壓表、直電流表和檔位一鍵切換等功能。
研究方法的主要理論依據(jù)是計量量值傳遞原理
和儀器儀表原理。根據(jù)量值傳遞原理，需要控制客
車列尾檢臺檢測裝置測量結果的擴展不確定度不大
于被測儀器最大允許誤差的1／3。被測客車列尾檢
臺有4個電學項目，即電壓表、電流表、電壓源和
電流源。要保證各參數(shù)之間互不影響、量值準確，
需在電路原理和結構上進行優(yōu)化。
客車列尾檢臺檢測裝置主要包括源輸出部分和
表輸人部分，集成“源”與“表”的基本原理，通
過優(yōu)化電路和提高集成度，使得裝置體積小、重量
輕、操作方便。所選的單片機為CMOS可編程混
合信號處理器(ATMAL128)，內(nèi)含8位微控制器
(MCU)、8 kb一次可編程(OTP)程序存儲器、低
噪聲運算放大器(OPAMP)、液晶顯示(LCD)驅(qū)
動器、高穩(wěn)定帶隙基準電源、信號調(diào)理電路、閉環(huán)
調(diào)整電路及穩(wěn)壓電路、蜂鳴器驅(qū)動電路以及時鐘振
蕩電路等。通過按鍵可以設定和調(diào)整源輸出值的大
小，并且在LCD顯示屏上顯示出來。所有數(shù)字電
路部分均采用最新的大規(guī)模集成電路，性能穩(wěn)定可
靠，模擬部分采用軍工級高穩(wěn)定性、高精度器件，
保證裝置的高精度、高可靠性和長期穩(wěn)定性。
1．2 源輸出設計
客車列尾檢臺檢測裝置源輸出部分的基本原理
是，按照設定輸出值的大小，由單片機控制輸出值
的大小和輸出結果的顯示，如圖1所示。
· 16·
圖1 源輸出基本原理
客車列尾檢臺檢測裝置的輸出信號通過采樣后
形成反饋，反饋信號和設定好的電壓基準經(jīng)過誤差
比較器比較后放大，實時調(diào)整輸出，由此保證信號
的穩(wěn)定性。可變電壓基準部分主要有高精度16位
D／A轉(zhuǎn)換器和高精度、高穩(wěn)定性的帶隙基準構成。
采樣部分采用高共模和高差模的運算放大器，用低
溫度系數(shù)和高穩(wěn)定性的金屬膜電阻作為運算電阻。
電路的核心控制部分是微控制器部分。
1．3 表輸入設計
客車列尾檢臺檢測裝置表輸入部分的基本原理
是，輸入信號經(jīng)過信號調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成高精度A／D
輸入信號，A／D轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號送入高性能單片
機處理，在液晶屏上顯示。該部分的重點是信號調(diào)
理電路，通過將輸入信號進行線性轉(zhuǎn)換、嵌位保
護、去除毛刺和抗干擾電路的設計，結合低溫飄運
算放大器和高精度A／D轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)崟r將輸入
信號在液晶屏上顯示。
1．4 儀器外形
2012年9月，客車列尾檢臺檢測裝置制作完
成并定型。經(jīng)過反復測試，儀器運行良好，功能符
合設計要求。儀器外形如圖2所示。
圖2 客車列尾檢臺檢測裝置外觀
2 設計過程
2．1 設計要點
客車列尾檢臺檢測裝置采用高強度便攜式機
箱，結構牢固，外形美觀、大方。數(shù)據(jù)處理和顯示
模塊采用最先進的單片機技術，綜合高精度A／D
轉(zhuǎn)換模塊、D／A轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)顯技術，使用高亮度
TN型LCD顯示屏等技術手段，實現(xiàn)電壓源、電流
源的輸出和電壓表、電流表測量功能。采用按鍵式
操作模式，通過按鍵對源輸出和表輸入進行操作。
2．2 設計中的關鍵技術
客車列尾檢臺檢測裝置設計主要有4大關鍵技
術，分別為源輸出的穩(wěn)定控制系統(tǒng)和精度保證系
鐵道技術監(jiān)督 筇4l卷筇3期
統(tǒng)、表輸入的信號調(diào)理系統(tǒng)、單片機控制和校準數(shù)
據(jù)存儲系統(tǒng)、LCD顯示和存儲系統(tǒng)。
2．3 主要設計技術參數(shù)
客車列尾檢臺檢測裝置的尺寸規(guī)格為13 mm~
32 mmx22 mm；源輸出量程范圍的電壓為0～60 V，
電流為0-6 A；源輸出的準確度為±(輸出值x0．O5％+
0．005％量程)；表測量量程范圍是電壓為0～60 V，
電流為0-6 A；表測量精度為±(測量值x0．05％+
0．005％量程)。
2．4 面板設計
客車列尾檢臺檢測裝置面板包括以下部分。
(1)顯示窗口，顯示源輸出值或者表輸入的測
量值。
(2)復位鍵，對可能出現(xiàn)的顯示或者輸出混
亂，可按動此鍵恢復。
(3)光標移位鍵．．I ，在源輸出狀態(tài)下，按該
鍵可移動光標的位置，快速調(diào)整輸出的大小。
(4)數(shù)據(jù)增加鍵▲1-r，在源輸出狀態(tài)下，每按
一下，光標對應的位可加1或減1。按住不放，可
連續(xù)加或減。
(5)清零鍵，在源輸出時，按下該鍵將當前顯
示值或輸出清為0。
(6)校準鍵，按動該鍵+密碼鍵可對源和表進
行校準(標定)。
(7)通斷鍵，源輸出狀態(tài)下，按動此鍵，液晶
屏顯示通，輸出打開。
3 使用方法
3．1 源輸出
(1)將被測表連接到源輸出插孔。
(2)根據(jù)被測表的類型(電壓表或電流表)和
量程，選擇合適的功能(電壓源或電流源)和檔
位。
(3)按輸出鍵及方向鍵的左右鍵，根據(jù)液晶屏
上的光標確定需要調(diào)節(jié)大小，按上升鍵增加輸出值
大小，按下降鍵減少輸出值的大小。
(4)測試完畢或者進行其他功能操作時，可按
清零鍵，輸出降為0。
3．2 表測量
(1)根據(jù)被測量的類型(電壓信號或電流信
號)和大小，選擇合適的功能(電壓表或電流表)
和檔位。
(2)液晶屏實時顯示當前測量值的大小。
3．3 源校準
(1)按照需校準的功能和量程，外接高標準的
電壓表或電流表。
(2)選擇需要校準的檔位，按校準鍵，依次按
左鍵、右鍵和下鍵(密碼)進入校準界面。
(3)首先進行低端(檔位的10％)校準，按方
向鍵調(diào)整輸出值的大小，使得外接高標準表顯示為
“檔位的10％”。按校準鍵，此點校準完成。
(4)再進行高端(檔位的100％)校準，按方向
鍵調(diào)整輸出值的大小，使得外接高標準表顯示為
“檔位的100％”。按校準鍵，此點校準完成。
3．4 表校準
(1)按照需校準的功能和量程，表輸入高標準
的電壓或電流。
(2)選擇需要校準的檔位，按校準鍵，依次按
左鍵、右鍵、下鍵(密碼)進入校準界面。
(3)首先進行低端(檔位的10％)校準，按方
向鍵，調(diào)整顯示值的大小，使得顯示值為“檔位的
10％”。按校準鍵，此點校準完成。
(4)再進行高端(檔位的100％)校準，按方向
鍵，調(diào)整顯示值的大小，使得顯示值為“檔位的
100％”。按校準鍵此點校準完成。
4 試用情況
2012年10月，客車列尾檢臺檢測裝置在北京
鐵路局計量管理所初步試用，根據(jù)反饋意見，在原
有基礎上進行進一步改進和完善。一方面，增加了
校準功能，以利于提高儀器的使用壽命；另一方
面，對機箱底座進行防滑處理，防止現(xiàn)場使用時意
外滑落，損傷儀器。2012年11月，改進后的樣品
繼續(xù)在北京鐵路局計量管理所試用，在試用過程中
工作性能良好，運行穩(wěn)定，非常適合對客車列尾檢
臺的檢定工作，達到了設計要求。
5 結語
客車列尾檢臺正在全路范圍內(nèi)廣泛配備，它的
量值傳遞準確與否直接關系到旅客列車行車安全。
客車列尾檢臺檢測裝置能夠檢測客車列尾檢臺的電
學參數(shù)(電壓、電流)，以保障其量值準確可靠。
參考文獻
[1]JJG(鐵道)195-2005列車尾部安全防護裝置主機檢測臺檢定
規(guī)程IS]．
[2]旅客列車尾部安全防護裝置技術條件V2．0IS]．
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