Микропроцессорное устройство бортовой диагностики основного и вспомогательного оборудования тепловоза

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО БОРТОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВОЗА(71) Заявители Скрежендевский Виктор Владимирович Шкрабов Евгений Владимирович(72) Авторы Скрежендевский Виктор Владимирович Шкрабов Евгений Владимирович(73) Патентообладатели Скрежендевский Виктор Владимирович Шкрабов Евгений Владимирович(57) Микропроцессорное устройство бортовой диагностики основного и вспомогательного оборудования тепловоза, включающее в себя пульт управления, буквенно-цифровой индикатор, микроконтроллер, часы реального времени, устройство энергонезависимой памяти, интерфейсную часть, включающую в себя 64 дискретных и 8 аналоговых каналов,оборудованных гальванической развязкой, систему электрического питания, датчики температуры, давления и вибрации, отличающееся тем, что данные каналы соединены с элементами как силовой, так и низковольтной цепи управления тепловоза, а также с датчиками давления, температуры и вибрации, установленными в основных и вспомогательных системах тепловоза, а система электрического питания имеет гальваническую развязку для подключения к низковольтной цепи тепловоза, а для питания микроконтроллера и энергонезависимой памяти предусмотрен автономный источник, для часов реального времени предусмотрен собственный автономный источник питания. Полезная модель относится к машиностроению (ремонт и эксплуатация тепловозов) и может быть использована для снижения затрат на эксплуатацию и ремонт, а также для повышения безопасности движения. В связи с длительной эксплуатацией тягового подвижного состава на железных дорогах повысилась вероятность возникновения отказов в электрическом и механическом оборудовании тепловозов. Существующая система планово-предупредительного ремонта железнодорожного тягового подвижного состава требует больших финансовых затрат и не дает полной гарантии при возникновении внезапных отказов. Современные технические средства позволяют осуществлять непрерывный контроль критичных параметров технической системы с цель своевременного обнаружения ее предельного состояния - состояния с высокой вероятностью возникновения отказа. Известна бортовая система контроля температуры узлов подвижного состава железнодорожного транспорта 1, содержащая средства для передачи, регистрации, записи и хранения для передачи, регистрации, записи и хранения контролируемой информации,связанные с датчиками температуры, линию радиосвязи системы с локомотивом контролируемого поезда. Недостатком данной системы является наличие только одного диагностического параметра - температуры, который, являясь важной характеристикой технического состояния отдельных деталей и сборочных единиц подвижного состава, не может дать диагностической картины по единице подвижного состава в целом. Бортовая система диагностики для самоходного специального подвижного состава 2,содержащая микропроцессор, блок сопряжения микропроцессора с каналом последовательной передачи данных, датчик измерения уровня топлива в баке, датчик измерения наружной температуры, блоки контроля технических параметров агрегатов и механизмов транспортного средства, блок определения местоположения, блок звукового синтезатора,блок долговременного хранения данных и передачи их на диспетчерский пункт, многофункциональный дисплей и блок коммутации и управления микропроцессором. Также бортовая система диагностики снабжена блоком определения режимов работы и блоком определения технологических параметров. Из-за существенных конструктивных отличий самоходного специального подвижного состава от железнодорожного тягового подвижного состава не представляется возможным использование данной бортовой системы диагностики для тепловозов. Наиболее близким к заявляемой полезной модели является регистратор параметров движения поезда 3, состоящий из установленного в головном вагоне поезда блока приема и обработки информации, с которым связаны центральный процессор системы автоведения, датчик пути и скорости, датчик давления, блок цепей управления электропоезда и блок автоматической локомотивной сигнализации. В каждый из моторных вагонов поезда введен высоковольтный измерительный блок, состоящий из высоковольтных датчиков напряжения и тока, которые через блок высоковольтной гальванической развязки подключены к вычислителю блок приема и передачи информации, состоящий из блока управления, второго контроллера, блока памяти, датчика температуры и датчиков состояния электрических цепей вагона. Устройство характеризуется расширенными функциональными возможностями и обеспечивает регистрацию всех параметров движения поезда с автоматизированным процессом съема информации о маршруте и формированием электронных отчетных форм. 2 83532012.06.30 Недостатками данного устройства являются его сложность, ориентация на моторвагонный подвижной состав (электропоезда) и отсутствие контроля параметров механического оборудования подвижного состава. Задачей полезной модели является создание эффективного, безопасного микропроцессорного устройства бортовой диагностики основного и вспомогательного оборудования тепловоза. Поставленная задача решается за счет того, что в микропроцессорном устройстве бортовой диагностики основного и вспомогательного оборудования тепловоза, включающем в себя пульт управления, буквенно-цифровой индикатор, микроконтроллер, часы реального времени с автономным источником питания, устройство энергонезависимой памяти,интерфейсную часть, систему электрического питания, 64 дискретных и 8 аналоговых каналов с гальванической развязкой по каждому каналу, датчики давления, температуры и вибрации, гальванически развязанная система электрического питания всего устройства от низковольтной цепи тепловоза, автономная система питания микроконтроллера и энергонезависимой памяти. На фигуре изображена структурная схема микропроцессорного устройства бортовой диагностики основного и вспомогательного оборудования тепловоза, который включает в себя пульт управления 1, буквенно-цифровой индикатор 2, микроконтроллер 3, часы реального времени 4, устройство энергонезависимой памяти 5, интерфейсную часть 6, систему электрического питания 7, причем интерфейсная часть обеспечивает подключение до 64 дискретных 8 и 8 аналоговых 9 каналов, по каждому каналу предусмотрена гальваническая развязка 10 (дискр.) и 11 (аналог.), данные каналы могут быть соединены с элементами как силовой, так и низковольтной цепи тепловоза, а также с датчиками давления 12,температуры 13 и вибрации 14, установленными в основных и вспомогательных системах тепловоза, система электрического питания обеспечивает питание через гальваническую развязку 15 всего устройства, от низковольтной цепи тепловоза, а для питания микроконтроллера 3 и энергонезависимой памяти 5 предусмотрен автономный источник 16, для часов реального времени предусмотрен собственный автономный источник питания 17. Пульт управления 1 и буквенно-цифровой индикатор 2 соединены с портами вводавывода микроконтроллера 3 непосредственно, часы реального времени 4, устройство энергонезависимой памяти 5 и интерфейсная часть 6 в части дискретных каналов 8 - через интерфейс 2, по крайней мере, один дискретный канал подключается непосредственно к порту ввода вывода микроконтроллера, гальваническая развязка как по дискретным каналам, так и по аналоговым каналам 9 обеспечивается с помощью оптронов. Датчики давления 12, температуры 13 и вибрации 14 могут подключаться как к аналоговым, так и к дискретным каналам, сигналы по давлению, температуре и вибрации снимаются с наиболее ответственных систем тепловоза, таких как охлаждающая, масляная, топливная, выхлопная, впускная и пневматическая системы. Для преобразования аналоговых сигналов,поступающих с каналов 9, используется АЦП, встроенный в микроконтроллер. Работа устройства происходит следующим образом. При обнаружении включения рубильника аккумуляторной батареи тепловоза по одному из дискретных каналов 10 устройство переходит из режима пониженного энергопотребления в активное состояние, опрашивает все каналы 6 и выполняет запись состояния дискретных каналов 8 и текущих значений на аналоговых каналах 9 в энергонезависимую память 5 с привязкой по времени, считанного с часов реального времени 4. Дальнейшая работа устройства заключается в периодическом опросе дискретных и аналоговых каналов (с частотой не менее чем 1 Гц) и сравнением текущих значений со значениями, записанными раннее в энергонезависимую память, в случае отличия состояния хотя бы одного из дискретных каналов 8 и(или) отклонения значения хотя бы одного из аналоговых каналов 9 за пределы установленного допуска, выполняется запись состояния дискретных и значений аналоговых каналов в энергонезависимую память 5 с привязкой по времени. При 3 83532012.06.30 наступлении состояния, характеризующегося выключенным состоянием рубильника аккумуляторной батареи тепловоза, устройство выполняет запись состояния дискретных и значений аналоговых каналов в энергонезависимую память 5 с привязкой по времени, затем устройство переходит в состояние пониженного энергопотребления. Таким образом, в отличие от прототипа, данное устройство может быть установлено на тепловозах, а возможность подключения датчиков по дискретным и аналоговым каналам позволяет контролировать как режимы работы тепловоза в целом, так и режимы работы отдельных его элементов (в том числе и механической части), наличие энергонезависимой памяти и автономной системы питания позволяет проводить сбор данных в течение длительного времени, что в дальнейшем упрощает анализ режимов работы узлов, увеличивает точность анализа и позволяет снизить затраты на текущее обслуживание и ремонт тепловозов, снизить количество нарушений правил эксплуатации тепловозов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4