内燃机车运行数据记录装置制造方法及图纸

一种内燃机车运行数据记录装置，包括：主控组件，用来实现机车数据采集逻辑控制，以及数据记录、转储和通信功能；通讯组件，包括RS422/485串口电路、RS232在线调试通讯电路、以太网接口、USB接口电路；信号采集与输出组件，包括16路数字量采集电路、两路电压型模拟量采集电路、两路电流型模拟量采集电路、两路频率信号采集电路、一路模拟量输出电路以及四路数字量输出电路；驱动灯显示组件，用于显示数据记录仪运行状态；电源组件，用来为上述各电路或组件提供电源。本发明专利技术具有结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、可大幅度提高产品可靠性、灵活性等性能、可通过配置扩大其适用范围等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到领内燃机车运行控制系统领域，特指一种内燃机车运行数据记录装置。
技术介绍
长期以来，国内内燃机车运行数据监控一直采用的是机车运行监控记录装置，即通过与地面信号机实时通讯，监控机车运行状态防止机车违规行驶；以及根据机车运行状态变换激发装置记录地面信号机、机车速度、工况等数据。同时，机车运行监控记录装置还配置有显示屏进行人机交互功能。但是，传统的机车运行监控记录装置整机的功能全备，监控系统过于庞大，设备包括上载系统和地面系统，整体成本较高，而且整个系统必须覆盖全铁路系统，对于国外无地面系统配置的出口内燃机车却无法适用。另有从业者研发了一种数据记录装置，但是其仅局限于通过RS422通信方式，并依赖第三方设备采集数据，整个结构的等级较弱，无法实现黑匣子结构的强度要求，即无法保证在机车受到撞击等意外情况下数据的安全性；且，存储容量有限，无法满足大量数据、高密度的记录要求，也无法灵活选择数据采集模式。现有的模拟控制方式存在以下缺点监控系统过于庞大，地上设备、车载设备，在国外很难推广。结构等级过于脆弱，无法实现黑匣子结构的强度要求。存储容量有限，无法满足大量数据、高密度的记录要求。无法灵活选择数据采集模式。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、可大幅度提高产品可靠性、灵活性等性能、可通过配置扩大其适用范围的内燃机车运行数据记录装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案 一种内燃机车运行数据记录装置，包括 主控组件，用来实现机车数据采集逻辑控制，以及数据记录、转储和通信功能； 通讯组件，与主控组件相连；通讯组件包括RS422/485串口电路、RS232在线调试通讯电路、以太网接口、USB接口电路；其中，RS422/485串口电路用于与第三方设备通信，交换数据，作为通讯工作模式的数据接收通讯接口 ；RS232在线调试通讯电路用于在线调试；以太网接口用来与控制器或计算机相连；USB接口电路用于使用U盘对记录仪内部数据的转储； 信号采集与输出组件，与主控组件相连；信号采集与输出组件包括16路数字量采集电路、两路电压型模拟量采集电路、两路电流型模拟量采集电路、两路频率信号采集电路、一路模拟量输出电路以及四路数字量输出电路；所述电压型模拟量采集电路用来对电压类型的模拟量信号采集和处理，所述电流型模拟量采集电路用来对电流模拟量信号采集和处理，所述数字量采集电路用来对机车IlOV开关量输入信号的进行检测、转换，所述频率信号采集电路用来完成对机车频率量输入信号的变换，所述模拟量输出电路用来完成I路电流输出，所述数字量输出电路用来完成IlOV电器驱动和里程计的驱动； 驱动灯显示组件，设置于面板上，用于显示数据记录仪运行状态； 电源组件，用来为上述各电路或组件提供电源。作为本专利技术的进一步改进 所述主控组件采用CPU作为控制核心，辅以一片FPGA构成硬件电路，通过FPGA负责数据总线管理及负责IO数据采集逻辑，通过CPU负责通信管理，进行数据长短期存储、数据管理、数据下载。所述主控组件上设置有 电源电压监视电路，用于监测外部电源的工作状况，通知CPU进行必要的掉电保护和系统复位操作； RTC日历时钟接口电路，用来设置RTC日历时钟电路，用于数据记录功能；RTC选用串行接口的芯片，通过I2C接入CPU，并采用大电容作为后备电池； 存储功能单元，作为CPU程序、数据的存储场所，根据功能为CPU提供需要的存储器配置； 非易失性存储器NOR FLASH，用于存放引导代码、存放操作系统、应用程序代码；使用铁电存储器作为机车运行数据的缓存区； 数据库NAND FLASH，用于存储机车运行数据； 动态易失性存储器SDRAM，主要用于程序的动态加载，以及大量中间数据的暂存；SDRAM存储器数据区分为两个部分，一部分作为操作系统和应用代码的加载用，另一部分作为数据区使用。所有单元或组件均安装于作为全金属密闭外壳的盒体内，所述主控组件的CPU安装于CPU板上，所述电源组件安装于IO板上，所述CPU板和IO板均安装于盒体的内腔中；(PU板与IO板分上、下层并通过接地螺栓固定，散热铜片紧贴电源组件和盒体的内侧壁安装。所述盒体上设置有铝盖，所述铝盖的外表面上设有若干条凹凸槽。 所述主控组件上还设有 电源电压监视电路，用于监测外部电源的工作状况，通知CPU进行必要的掉电保护和系统复位操作； RTC日历时钟接口电路，设置RTC日历时钟电路，用于数据记录等功能； 存储功能单元，存储器子系统作为CPU程序、数据的存储场所，根据功能为CPU提供需要的存储器配置； 非易失性存储器NOR FLASH，配置16MB的NOR FLASH，用于存放引导代码、存放操作系统、应用程序代码；使用128KB的铁电存储器作为机车运行数据的缓存区； 数据库NAND FLASH，用于存储机车运行数据； 动态易失性存储器SDRAM，主要用于程序的动态加载，以及大量中间数据的暂存，容量为32M字节；所述SDRAM存储器数据区分为两个16M的部分，一部分作为操作系统和应用代码的加载用，另一部分作为数据区使用。与现有技术相比，本专利技术的优点在于1、本专利技术的数据记录装置结构简单，可以适时记录、保存机车运行时的重要数据，具有高IP等级、体积小、成本低等优点，以保证在机车事故特殊情况下数据的安全；本专利技术进一步提供数据下载端口和数据分析软件，可对机车运行的历史数据进行系统的分析。2、本专利技术的数据记录装置，可以应用于没有监控系统的内燃机车铁路系统，从而实现机车运行数据的存储与分析。3、本专利技术的数据记录装置，以性能稳定的CPU为控制核心，综合实现了的IO数据采集、通信和存储、下载等功能，充分体现了数字电路设计灵活、扩展性好、升级换代容易、产品维护工作量小等优势，可以最大程度地在不更改硬件电路的前提下充分满足用户的需求。附图说明图1是本专利技术内燃机车运行数据记录装置的组成框架示意图。图2是本专利技术具体应用实例中电源组件的示意图。图3是本专利技术具体应用实例中通信组件的示意图。图4是本专利技术具体应用实例中盒体上铝盖的俯视结构示意图。图5是本专利技术具体应用实例中面板上接口的布置示意图。图6是本专利技术具体应用实例中盒体内部的布置示意图。图7是本专利技术具体应用实例中电压型模拟量采集电路的示意图。图8是本专利技术具体应用实例中电流型模拟量采集电路的示意图。图9是本专利技术具体应用实例中数字量采集电路的示意图。图10是本专利技术具体应用实例中频率信号采集电路的示意图。图11是本专利技术具体应用实例中模拟量输出电路的示意图。图12是本专利技术具体应用实例中数字量输出电路的示意图。具体实施例方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的内燃机车运行数据记录装置，包括电源组件1、通讯组件、驱动灯显示组件、主控组件、信号采集与输出组件。主控组件是本专利技术内燃机车运行数据记录仪的主控部分，主要功能有实现机车数据采集逻辑等控制，以及数据记录、转储和通信功能；作为装置中总线的主控制器，用来实现所有外围单元的数据交换。本实施例中，主控组件采用32位ColdFire 5235 CPU作为控制核心，辅以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机车运行数据记录装置，其特征在于，包括：主控组件，用来实现机车数据采集逻辑控制，以及数据记录、转储和通信功能；通讯组件，与主控组件相连；通讯组件包括RS422/485串口电路、RS232在线调试通讯电路、以太网接口、USB接口电路；其中，RS422/485串口电路用于与第三方设备通信，交换数据，作为通讯工作模式的数据接收通讯接口；RS232在线调试通讯电路用于在线调试；以太网接口用来与控制器或计算机相连；USB接口电路用于使用U盘对记录仪内部数据的转储；信号采集与输出组件，与主控组件相连；信号采集与输出组件包括16路数字量采集电路、两路电压型模拟量采集电路、两路电流型模拟量采集电路、两路频率信号采集电路、一路模拟量输出电路以及四路数字量输出电路；所述电压型模拟量采集电路用来对电压类型的模拟量信号采集和处理，所述电流型模拟量采集电路用来对电流模拟量信号采集和处理，所述数字量采集电路用来对机车110V开关量输入信号的进行检测、转换，所述频率信号采集电路用来完成对机车频率量输入信号的变换，所述模拟量输出电路用来完成1路电流输出，所述数字量输出电路用来完成110V电器驱动和里程计的驱动；驱动灯显示组件，设置于面板上，用于显示数据记录仪运行状态；电源组件，用来为上述各电路或组件提供电源。...

【技术特征摘要】
1.一种内燃机车运行数据记录装置，其特征在于，包括 主控组件，用来实现机车数据采集逻辑控制，以及数据记录、转储和通信功能； 通讯组件，与主控组件相连；通讯组件包括RS422/485串口电路、RS232在线调试通讯电路、以太网接口、USB接口电路；其中，RS422/485串口电路用于与第三方设备通信，交换数据，作为通讯工作模式的数据接收通讯接口 ；RS232在线调试通讯电路用于在线调试；以太网接口用来与控制器或计算机相连；USB接口电路用于使用U盘对记录仪内部数据的转储； 信号采集与输出组件，与主控组件相连；信号采集与输出组件包括16路数字量采集电路、两路电压型模拟量采集电路、两路电流型模拟量采集电路、两路频率信号采集电路、一路模拟量输出电路以及四路数字量输出电路；所述电压型模拟量采集电路用来对电压类型的模拟量信号采集和处理，所述电流型模拟量采集电路用来对电流模拟量信号采集和处理，所述数字量采集电路用来对机车IlOV开关量输入信号的进行检测、转换，所述频率信号采集电路用来完成对机车频率量输入信号的变换，所述模拟量输出电路用来完成I路电流输出，所述数字量输出电路用来完成IlOV电器驱动和里程计的驱动； 驱动灯显示组件，设置于面板上，用于显示数据记录仪运行状态； 电源组件，用来为上述各电路或组件提供电源。2.根据权利要求1所述的内燃机车运行数据记录装置，其特征在于，所述主控组件采用CPU作为控制核心，辅以一片FPGA构成硬件电路，通过FPGA负责数据总线管理及负责IO数据采集逻辑，通过CPU负责通信管理，进行数据长短期存储、数据管理、数据下载。3.根据权利要求2所述的内燃机车运行数据记录装置，其特征在于，所述主控组件上设置有 电源电压监视电路，用于监测外部电源的工作状况，通知CPU进行必要的掉电保护和系统复位操作； RTC日历时钟接口电路，用来设置RTC日历时钟电路，用于数据记录功能；RTC选用串行接口的芯片，通过I2C接入CPU，并采用大...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小婷，班立权，肖孟英，肖健，岳晓，陈菲，代宏泽，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：