自动过分相控制系统记录板设计

摘 要：针对目前电力机车自动过分相控制系统不具备相应记录功能以致无法获知在运用中系统工作数据的不足的问题，研制了自动过分相控制系统记录器。以DSP芯片为主控制器来实现采集和储存，采用地面分析软件对记录数据进行分析。从实际运行效果看，其性能稳定可靠并已大规模运用。

关键词：记录板；自动过分相控制系统；DSP

目前，电气化铁路自动过分相主要有地面开关自动切换方式，柱上开关自动断电方式和车载自动控制过分相方式。其中车载方式投资小、性能好，可靠性高是目前我国铁路广泛使用的一种方式。但是系统不具备数据记录功能以致无法获知在运用中的工作数据，为故障查找和后期维护带来不便，基于此研制了自动过分相控制系统记录器。

1 设计方案

硬件设计原理：记录功能使用TI公司的运算处理器TMS320F2

812实现控制功能。

（1）电源部分

记录板采用PLC输出的24V电源供电，隔离变换模块输出5V电源，用于给USB接口供电。另有两路高效的开关电源将5V转换为3.3V、1.9V，供给记录板其他功能模块使用。电源转换电路设计了过压、过流防护功能。

（2）自动过分相运行时状态信息的采集

记录器通过光电隔离器件将自动过分相控制系统运行时的相关状态信息输入TMS320F2812并存储。

（3）机车TAX2箱中相应数据的采集

通过RS485总线将机车车载机务TAX2箱中的相关信息进行采集。

（4）存储介质与数据转存方法

记录板采用大容量掉电数据不丢失的存储单元做存储介质来存储数据。采用USB通信手段对数据进行转储。见图1。

图1 记录板硬件设计原理框图

2 硬件设计中主要器件的选型

记录板的硬件选型是在考虑开发人员能力、开发成本、开发周期等因素的基础上通过对多套方案的反复论证确定的。

2.1 主控芯片的选型

针对主控芯片的选择，广泛收集资料，结合公司已用产品和铁路上的应用情况，提出了51单片机、DSP以及ARM几种可选方案，并分别进行了评估。经过对比各芯片的参数最终选择DSPTMS320F

2812为本项目的主控芯片。

2.2 存储芯片的选型

结合非易失型存储器件在铁路上的应用情况，初步选定了两种非易失性器件（NVRAM DS1250W和铁电FM22L16-55-TG）作为本项目中的存储芯片的备选。因为TMS320F2812的外围接口有19位的地址线和16位的数据线，所以其内部预留的1个存储空间可以外接512K×16bit的存储器件（其他几个存储空间被其他器件占用），这样如果我们采用DS1250W（高8位和低8位各外接1片），从对芯片接口控制的方便性和开发效率角度出发，会有更好的处理效果。通过反复分析、论证，最后确定采用DS1250W作为本项目中的存储芯片。

2.3 USB控制器的选择

对于USB控制器的选择上进行了探讨并收集了大量的资料，根据读写速度及硬件接口的考虑，并结合其他产品应用经验，最终采用CH376S作为USB控制器。

通过以上的选型过程，最终确定记录板的硬件配置情况如图2。

图2 硬件选型的最终方案

3 结束语

综合以上论述及对设计方案多次的实践验证，最终研发出机车自动过分相记录器，并用于机车自动过分相产品中，这是一个突破性的创新，其意义深远。既使机车产品功能加强，又提高企业的产品附加价值，更给其他产品的研发带来了思路上的扩展和技术实力上的积累。机车自动过分相系统已经成为电力机车不可缺的重要部件。拥有了记录功能的自动过分相控制系统可以将机车运行实时的工况数据，以及过分相设备运行状态的实时信息等进行保存，可以为机车相关设备的故障查找及问题分析提供充分的数据资料和科学依据。随着国家对铁路进行的大规模建设投入，该产品随之也将会得到更为广泛的应用。

参考文献

[1]姚孝刚.自动过分相系统设计与改进[J].机车电传动，2009（7）：41-41.

[2]邱宽民，等.JT1-CZ2000型机车信号车载系统[M].北京：中国铁道出版社，2007：20-20+60-61.

作者简介：康宁（1978-），男，辽宁省沈阳市，沈阳铁路信号有限责任公司，工学学士，研究方向：铁路机车车载控制类产品的研发。