铁路机车前大灯控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种铁路机车的前大灯转向控制装置及方法。本发明专利技术的装置中，机车监控器通过带光电隔离的总线与机车运行动态信息接口电路相连，微处理器分别与机车运行动态信息接口电路和步进电机驱动器相连，微处理器的存储器中事先存入机车运行区间的弯道信息和与弯道信息相对应的前大灯转动角度数据表，微处理器根据机车运行动态信息接口电路给出的机车运行前方的弯道信息从其存储器中查找出对应前大灯转动角度输出控制步进电机转动快慢的脉冲信号和转动方向信号至步进电机细分驱动器，由步进电机细分驱动器驱动步进电机运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铁路机车的前大灯转向控制装置及其控制方法。本专利技术包 括驱动机车前大灯转动的机械机构和驱动机械机构运动的步进电机。
技术介绍
铁路机车的前大灯，也称为前照灯， 一般是固定安装在机车前端，当机车 运行到铁路弯道时，前照明灯的光束会沿弯道切线方向射出，偏离铁道线路。 由于其聚焦光点不能落到车行的前方铁道上，形成弯道内侧照明盲区，存在重 大安全隐患。为解决现有技术存在的不足，有多个专利及专利申请公开控制、 调整机车前大灯的技术方案。中国专利技术专利88105127.6公开一种铁路机车自动转向的前照灯，该专利是 由一个采用闭环控制又加校正的自动控制系统和一套与之相适应的机械传动机 构所组成，其控制器跟踪机车行驶轨迹提供驱动直流电机的驱动信号，并经由 齿轮付和蜗轮付减速后通过拨块拉杆带动向前照灯随机车同步转向和自动复 位，使前照灯的灯光始终照射在铁轨中间，从而确保运行安全的前照灯。中国专利技术专利200510021088.6公开的铁路机车前照灯自动转向装置包括驱 动前照灯灯体偏转的电动回转机构、铁路线路曲线半径探测器和前照灯自身位 置传感器、根据检测信号控制前照灯偏转的自动控制器，该专利所用的铁路线 路曲线半径探测器采用位移传感器，用于检测车体与转向架之间的相对角位移 量，因该角位移量与铁路弯道的曲线半径唯一对应并同步，从而使前照灯的聚 焦投光点始终准确地落在安全瞭望距离处的铁道上。前述专利存在的问题是作为控制参数的物理量及相应的传感器选择不合 理，可能会产生误动作；其次这些专利中的执行机构过于的复杂，而且结构不 紧凑，可能会产生动作不同歩的现象；第三其灵敏度低。为解决这些不足，中 国专利申请200610022575.9公开的机车头灯自动寻迹系统，采用GPS定位系统， 用计算机接收GPS数据接收机收到的机车经过的路线上的各点的经、纬度信息， 并通过计算某一点与它附近点位置关系，确定该点的机车运动方向角度，通过 计算该点与头灯期望照亮点的连线方向的角度和该点的运动方向角度差，得到 该点头灯要转动的角度，用同样方法计算各点的角度，并将各点角度信息及其 经、纬度信息生成路线位置角度表，微处理器，在机车的行车线路上接收GPS4数据接收机在当前点的经、纬度信息，从存贮器中读取路线位置角度表中各点 的经、纬度信总，计算与其当前点的距离，取路线位置角度表中计算结果距离 最小点作为当前点的位置，再从路线位置角度表中取出距离最小点的角度信息， 并计算出步进电机驱动脉冲信息。但这一技术需要首先利用GPS获得线路整个 路面多个信息点处的经纬度信息，然后经过拟合，得到路况信息图；其次，要 用GPS生成的路况信息图，并根据当前点信息和此后第5点信息之间的经讳度 正切值，得到当前机车大灯的转动角度，因此还需要对铁路线路的所有点都进 行分析，如要运行新的其他线路，则必须经过二次测绘，其工作量巨大。现有技术除上述不足外，还存在一个共同的缺点，即机车只能是在到达轨 道转弯处时才能做出相应的转动控制，这样在弯道的起始处不可避免地会产生 一个大灯照射盲区，给机车的运行带来不安全因素。
技术实现思路
本专利技术提供一种可以克服现有技术不足，能在列车行驶过程中随轨道的情 况自动控制机车头灯旋转，使铁路机车前大灯可以始终照射在机车运行前方300 米左右的轨面中心，而不存在照射盲区的装置和控制方法。本专利技术的铁路机车前大灯控制装置包括驱动机车前大灯转动的机械机构和 驱动机械机构运动的步进电机，本专利技术的装置中，机车监控器通过带光电隔离 的总线与机车运行动态信息接口电路相连，微处理器分别与机车运行动态信息 接口电路和步进电机驱动器相连，微处理器的存储器中事先存入机车运行区间 的弯道信息和与弯道信息相对应的前大灯转动角度数据表，微处理器根据机车 运行动态信息接口电路给出的机车运行前方的弯道信息从其存储器中査找出对 应前大灯转动角度输出控制歩进电机转动快慢的脉冲信号和转动方向信号至步 进电机细分驱动器，由歩进电机细分驱动器驱动步进电机运动。在本专利技术中所用的步进电机驱动器最好采用歩进电机细分驱动器，这样可 以消除步进电机的固有的低频振荡；其次还可以得到更高的控制精度。本专利技术的铁路机车前大灯控制装置中的驱动机车大灯转动的机械机构由转 轴固定板、控制系统固定板、固定于机车头上的底板、转轴、支架、U型支架、 不完全蜗轮、蜗杆、链板、电机支架、大灯、大灯固定轴、防尘端盖、轴承， 及步进电机和联轴器构成，其中固定于机车上的底板上用螺栓固定U型支架， 转轴固定板固定在底板上，转轴和机架上设置的轴承连接，并使整个支架可绕 着转轴左右往复旋转运动，歩进电机通过电机支架固定在底板上，步进电机轴通过联轴器和蜗杆相连接，蜗杆与蜗轮相啮合，蜗轮固定于支架上，蜗轮的转 动中心与大灯的转动中心重合且绕着转轴的轴线转动。本专利技术的铁路机车前大灯控制装置中微处理器可采用双CPU结构的嵌入式 控制器，其中一个CPU用于与机车监控器实时通讯，另一个CPU根据从存储器 中查得的大灯转动角度控制步进电机运动。本专利技术的铁路机车前大灯控制装置中机车监控器与机车运行动态信息接口电路通过CAN、 RS422或RS485隻通讯总线形式连接。本专利技术装置控制方法是其机车监控器以广播方式循环方式向微处理器发 送包括机车行驶速度和弯道数据的弯道信息，其中的弯道数据为当机车驶过弯道后，1000米内有新弯道时，广播新弯道的数据信息，否则仍然发送最后一次 发送的历史数据，微处理器根据收到的机车运行前方的弯道信息和机车运行速 度信息查找存储器中存入的对应前大灯转动角度，输出控制步进电机转动快慢 的信号和转动方向的信号，同时与机车监控器通讯。本专利技术所述的控制方法是微处理器根据收到的机车运行前方的弯道信息在 弯道前250至350米即开始输出转动大灯的信号，弯道结束，大灯回到零位。本专利技术的控制方法其前大灯转动角度数据表的生成方式是根据已知列车 运行区间线路的弯道半径，弯道长度等的特征信息，建立在大灯转角的数学模 型。本专利技术的控制方法是以大灯开始转动点为起始坐标0，大灯停止转动点为 结束坐标E，在计算机中计算出大灯在此之间以每30米为进制的多个离散的转 动角度值。本专利技术有如下优点1、本专利技术的方法及装置具有控制准确、数据结构简单可靠，具有通用性。目前铁路运行采用的方法是每辆机车只在固定路段行车，例如行驶在兰 渝路段的就不可能行驶别的路段；司机在行车之前，先领取本路段路况信息图，其中包括整个线路所有的弯道、隧道信息和各个路段的限速情况。这些地面数 据的所有权、编辑权都在各铁路局。地面数据由铁路局的相关部门已经完成的，且这种数据完全符合现场实际，并存放在u盘样的存储器中；机车司机上车后 将存储器与机车监控器，即俗称的"黑匣子"，相连，由机车监控器读取存储器中 的地面数据，即路况信息。行车中，机车监控器根据地面信号机公里标推算 出相对公里标，根据安装在机车轮对轴端的光电传感器的脉冲计算出速度，然后将速度、当前公里标、路段限速信息等在铁路机车显示器中显示出来，脉冲 计算出速度，然后将速度、当前公里标、路段限速信息等在铁路机车显示器中 显示出来。本专利技术直接利用了现有铁路机车使用的监控器，并利用铁路线路弯道都是 标准的一段圆弧的共性，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
铁路机车前大灯控制装置，包括驱动机车前大灯转动的机械机构和驱动机械机构运动的步进电机，其特征在于：机车监控器（１）通过带光电隔离的总线与机车运行动态信息接口电路（２）相连，微处理器（３）分别与机车运行动态信息接口电路（２）和步进电机驱动器（４）相连，微处理器（３）的存储器中事先存入机车运行区间的弯道信息和与弯道信息相对应的前大灯转动角度数据表，微处理器（３）根据机车运行动态信息接口电路（２）给出的机车运行前方的弯道信息从其存储器中查找出对应前大灯转动角度输出控制步进电机转动快慢的脉冲信号和转动方向信号至步进电机细分驱动器（４），由步进电机细分驱动器（４）驱动步进电机运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨继业，申永军，耿杰，周磊，狄长艳，魏雅文，付俊国，
申请(专利权)人：兰州大学，兰州铁路局技术中心，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]