本發(fā)明涉及自動過分相控制系統(tǒng)，屬于電力機車和電力電子技術領域，該自動過分相控制系統(tǒng)適用于crh1系列、crh2系列、crh3c、crh5、crh380系列等動車組；具體是一種動車組自動過分相控制系統(tǒng)記錄器及其使用方法。

背景技術：

在我國鐵路上采用以地面埋點作為定位信息的車載自動過分相方式，其系統(tǒng)組成基本相同。系統(tǒng)由主機、地感器、車感器等組成，是以在分相區(qū)前后分別埋設地感器作為對分相區(qū)的定位，以安裝在機車下面的車感器接收地面定位信息來判斷機車所在的位置，主機通過邏輯處理輸出過分相信號給機車控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動過分相。在每個分相區(qū)前后分別采用斜對稱方式埋設兩個地感器，實現(xiàn)備份配置，以確保自動過分相控制系統(tǒng)定位的安全和可靠。

由于在電力牽引的鐵路線路上每隔20km～30km就要設一段30m左右的相間絕緣區(qū)即分相區(qū)，以防止相間短路，因此自動過分相控制系統(tǒng)工作頻繁。為了能準確地獲知自動過分相控制系統(tǒng)在頻繁工作中的運用情況以及線路中牽引電流干擾和一些不可預知的干擾情況，這些干擾有可能產(chǎn)生自動過分相控制系統(tǒng)的誤動作，同時對系統(tǒng)的后期維護和故障定位帶來便利，需要有可靠地記錄存儲設備對系統(tǒng)的工作情況進行記錄，同時記錄的內容又可以直觀、準確地呈現(xiàn)給系統(tǒng)的使用、維護人員。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種動車組自動過分相控制系統(tǒng)的記錄器及其使用方法，記錄動車組在線路上運行時自動過分相控制系統(tǒng)的工作情況，記錄器對動車組自動過分相控制系統(tǒng)電源狀態(tài)、向前、向后、四個車載信號接收設備的接收情況、系統(tǒng)的工作情況、預告信號、強迫信號及地面定點設備丟失與否等進行采集和存儲。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案為：一種動車組自動過分相控制系統(tǒng)記錄器及其使用方法，包括通過數(shù)據(jù)信號采集方式接收動車組自動過分相控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的記錄器，其技術要點是：記錄器內部包含一個基于arm核的微處理器，數(shù)據(jù)信號采集方式包括模擬信號的采集和開關量信號的采集，模擬信號采集的是自動過分相控制系統(tǒng)的供電輸出，其是將系統(tǒng)的供電輸出通過調理電路后輸入微處理器的片上a/d進行采集的，開關量信號的采集是通過光電隔離器件將自動過分相控制系統(tǒng)的向前、向后、四個車載信號接收設備的接收情況、系統(tǒng)的工作情況、預告信號、強迫信號及地面定點設備丟失與否情況輸入到微處理器進行采集的，記錄器設置有數(shù)據(jù)存儲部分、時鐘信息記錄部分、基于usb的存儲數(shù)據(jù)輸出部分、復位電路、有源晶體振蕩器和基于led的人機接口。

本發(fā)明的技術效果為：記錄器可以準確地獲知自動過分相控制系統(tǒng)在頻繁工作中的運用情況以及線路中牽引電流干擾和一些不可預知的干擾情況，同時對系統(tǒng)的后期維護和故障定位帶來便利，且記錄的內容可以直觀、準確地呈現(xiàn)給系統(tǒng)的使用、維護人員。

附圖說明

圖1地感器相對位置示意圖；

圖2記錄器原理框圖；

圖3記錄器工作流程圖；

圖4記錄器地面數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)結構框圖。

具體實施方式

由圖1-圖4可知，本發(fā)明涉及一種動車組自動過分相控制系統(tǒng)記錄器及其使用方法，包括通過數(shù)據(jù)信號采集方式接收動車組自動過分相控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的記錄器，其中：記錄器內部包含一個基于arm核的微處理器，數(shù)據(jù)信號采集方式包括模擬信號的采集和開關量信號的采集，模擬信號采集的是自動過分相控制系統(tǒng)的供電輸出，其是將系統(tǒng)的供電輸出通過調理電路后輸入微處理器的片上a/d進行采集的，開關量信號的采集是通過光電隔離器件將自動過分相控制系統(tǒng)的向前、向后、四個車載信號接收設備的接收情況、系統(tǒng)的工作情況、預告信號、強迫信號及地面定點設備丟失與否情況輸入到微處理器進行采集的，記錄器設置有數(shù)據(jù)存儲部分、時鐘信息記錄部分、基于usb的存儲數(shù)據(jù)輸出部分、復位電路、有源晶體振蕩器和基于led的人機接口。

進一步地，存儲部分由掉電數(shù)據(jù)不丟失的fram存儲單元和spi接口的flash組成，微處理器內部rtc、rtc供電切換電路和基于rs232總線的時鐘校正電路組成記錄數(shù)據(jù)的時鐘記錄部分，存儲數(shù)據(jù)是通過hostusb接口對外接存儲設備即u盤進行輸出的。

進一步地，使用方法如下：記錄器上電后，基于arm核的微處理器進行系統(tǒng)和相應外設的合理化配置。記錄器不斷檢測是否有u盤連接在記錄器上，當不需要對存儲的數(shù)據(jù)進行取出時即沒有u盤連接在記錄器上時，微處理器以1khz的采集頻率采集自動過分相控制系統(tǒng)的供電輸出和自動過分相控制系統(tǒng)的向前、向后、四個車載信號接收設備的接收情況、系統(tǒng)的工作情況、預告信號、強迫信號及地面定點設備丟失與否情況。微處理器將采集到的數(shù)據(jù)及通過rtc得到的時間數(shù)據(jù)通過無損壓縮算法（自行設計的壓縮算法）進行壓縮并以事先設計好的數(shù)據(jù)幀格式將數(shù)據(jù)存儲在非易失性存儲器件fram和spi口的flah中。當有u盤插入到記錄器的usb口時，記錄器停止數(shù)據(jù)采集并通過基于led的人機接口告知u盤插入者u盤已與記錄器連接完好。隨后記錄器將在u盤中查找是否有名為cgfx加數(shù)字（數(shù)字為0000～9999）的文本文件，文件名例如：cgfx0000.txt。從cgfx0000.txt、cgfx0001.txt、cgfx0002.txt一直到cgfx9999.txt逐一查找，如果存在的話，文件跳過創(chuàng)建新文件。例如，u盤中存在cgfx0000.txt則在u盤中創(chuàng)建cgfx0001.txt，每次創(chuàng)建數(shù)字加1。文件創(chuàng)建好后記錄器將解壓后的存儲數(shù)據(jù)存儲在創(chuàng)建好的文件中，并關閉文件。此時基于led的人機接口告知u盤插入者記錄數(shù)據(jù)已存儲在u盤中，可以拔下u盤。u盤插入者將u盤被拔下，此時記錄器又處在沒有u盤連接的狀態(tài)，重新開始采集數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理，等待下一次u盤的插入。

工作原理如下：記錄器為獨立結構，當它故障時不會影響整個自動過分相控制系統(tǒng)的工作。記錄事件以時間為坐標。記錄器可存儲50000條記錄，記錄時間約為30天。需要轉儲記錄數(shù)據(jù)時，將u盤插入主機usb接口即可自動進行數(shù)據(jù)轉儲，轉儲完畢后轉存完畢指示燈亮即可拔下u盤。采集到的數(shù)據(jù)通過地面數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)進行回放與解析，為系統(tǒng)的維護和故障定位提供有效手段。

記錄器不屬于安全功能，因此只使用一個基于arm核的微處理器實現(xiàn)控制功能。具體實現(xiàn)如下：

a)電源部分

記錄器采用動車組自動過分相控制系統(tǒng)所用plc輸出的24v電源供電，記錄器上隔離電源模塊輸出5v電源，用于給usb接口供電。板上另有一路高效的開關電源將5v轉換為3.3v，供給記錄器其他功能模塊使用。電源轉換電路設計了過壓、過流防護功能；

b)系統(tǒng)電源狀態(tài)的采集

采用精密電阻對動車組自動過分相控制系統(tǒng)的供電電源進行分壓以達到微處理器片上a/d輸入能接受的幅值，后通過電壓跟隨器隔離后輸入微處理器片上a/d端口；

c)動車組自動過分相控制系統(tǒng)輸入、輸出信息的采集

記錄器通過光電隔離器件將向前、向后、四個車載信號接收設備的接收情況、系統(tǒng)的工作情況、預告信號、強迫信號及地面定點設備丟失與否等自動過分相控制系統(tǒng)運行時的輸入、輸出信息采集到微處理器；

d)記錄器記錄事件時間的獲取

記錄器所用的基于arm核的未處理器擁有內部rtc,可對記錄事件賦予時間。rtc在記錄器有3.3v供電時用3.3v供電，當3.3v斷電后有切換電路切換到鋰電池供電；

e)記錄器記錄事件時間的初始化與校正

記錄器通過rs232總線與計算機連接，將獲取的計算機時間傳送給記錄器進行rtc初始化與校正；

f)存儲介質與數(shù)據(jù)轉存方法

記錄器采用大容量掉電數(shù)據(jù)不丟失的存儲單元做存儲介質來存儲數(shù)據(jù)，采用usb通信手段對數(shù)據(jù)進行轉儲。

記錄器的工作主要是兩個部分即數(shù)據(jù)的存儲和轉儲。對于數(shù)據(jù)的存儲采用堆棧的方式循環(huán)儲存即“新進舊出”的方法。對于數(shù)據(jù)的轉儲采用查詢u盤是否掛載的查詢方式，沒掛載繼續(xù)查詢，檢測到掛載后在u盤中創(chuàng)建記錄文件進行轉儲。圖3為記錄器工作流程圖。

記錄器地面數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)對所記錄的數(shù)據(jù)進行分析和處理。系統(tǒng)結構如圖4所示，從總體上看，主要包括：計算機、軟件鎖、數(shù)據(jù)記錄和usb轉存設備、打印機和網(wǎng)絡設備等。

利用相應的數(shù)據(jù)轉存設備將記錄數(shù)據(jù)以指定類型的文件形式轉存到計算機中，并可利用系統(tǒng)對相應的文件進行分析。在分析過程中，用戶可直接通過顯示器與計算機之間進行信息交互；設置參數(shù)；選擇分析功能；控制分析過程；查看分析結果，并將分析結果通過打印機進行打印輸出。此外，還可以在確保上網(wǎng)的前提下，通過網(wǎng)絡設備，將相應的指定文件上傳到指定的服務器上。