內(nèi)燃機(jī)車在線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究獲獎科研報(bào)告

內(nèi)燃機(jī)車在線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究獲獎科研報(bào)告【摘要】基于對內(nèi)燃機(jī)車在線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討研究，本文首先從內(nèi)燃機(jī)車及在線檢測系統(tǒng)的運(yùn)行原理入手，然后與其中內(nèi)容相結(jié)合，對內(nèi)燃機(jī)車在線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行分析，希望能為有關(guān)人士提供幫助。

【關(guān)鍵詞】內(nèi)燃機(jī)車;在線檢測;檢測系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言：

近年來，隨著國家對高速鐵路建設(shè)力度的逐漸增大，機(jī)車運(yùn)行速度也在不斷提升，在行車安全受到各界越來越高重視的情況下，在線檢測系統(tǒng)也被愈發(fā)廣泛的應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行中。經(jīng)實(shí)踐證明，這是除定期對機(jī)車進(jìn)行檢修和維護(hù)外，降低運(yùn)行事故率最有效的手段，通過在線檢測系統(tǒng)實(shí)時采集機(jī)車設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，并對相關(guān)數(shù)據(jù)展開診斷和分析，就能在安全事故發(fā)生前發(fā)出預(yù)警。由此可見，若想為內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行創(chuàng)設(shè)更加良好安全的環(huán)境，針對內(nèi)燃機(jī)車在線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開深入研究已勢在必行。

一、內(nèi)燃機(jī)車及在線檢測系統(tǒng)的運(yùn)行原理

（一）內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行的原理

以內(nèi)燃機(jī)車中柴油機(jī)的啟動原理為例。首先，若想使柴油機(jī)在啟動的瞬間從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，就必須利用外力來旋轉(zhuǎn)曲軸，并驅(qū)動活塞循使其在氣缸中循環(huán)運(yùn)動，此時其中的可燃混合氣體就會被壓縮燃燒，促使柴油機(jī)自主工作直至關(guān)閉;通常情況下，內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)中安裝的馬達(dá)，是由電氣控制系統(tǒng)操控的。其次，柴油機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，氣缸中的空氣溫度必須超過其自燃溫度，且必須保證泵油壓力達(dá)標(biāo)，但如果柴油機(jī)在啟動過程中和變速箱動力并沒有切斷，則會造成損壞等嚴(yán)重后果。最后，柴油機(jī)啟動溫度低于正常標(biāo)準(zhǔn)的情況下，相互接觸的各表面容易由于機(jī)油較少而出現(xiàn)摩擦嚴(yán)重的現(xiàn)象，此時如果機(jī)油泵受損，就會造成機(jī)械部件出現(xiàn)更加嚴(yán)重的磨損。由此可見，在機(jī)車中安裝在線檢測系統(tǒng)是非常必要的[1]。

（二）在線檢測系統(tǒng)的工作原理

查詢、統(tǒng)計(jì)內(nèi)燃機(jī)車在運(yùn)行中的數(shù)據(jù)，及診斷和雙向通信等都是目前在線檢測系統(tǒng)最基本的功能。具體來講，在線檢測系統(tǒng)可全方位的實(shí)時采集到，含括水溫、軸承溫度、油溫和轉(zhuǎn)速等機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，再把這些數(shù)據(jù)向計(jì)算機(jī)內(nèi)傳輸并展開分析處理，隨后技術(shù)人員需將結(jié)果與維修建議，向地面監(jiān)測站與駕駛員實(shí)時傳送，來為機(jī)車運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性提供最高程度的保證。另外，在線檢測系統(tǒng)還能作為機(jī)車與微機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g站，在將所有原始數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中保存后，為后續(xù)機(jī)車的檢測與維護(hù)提供了不可忽視的資料支撐。

二、內(nèi)燃機(jī)車在線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

（一）在線監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

首先，內(nèi)燃機(jī)車在運(yùn)行狀態(tài)下各設(shè)備會不斷產(chǎn)生參數(shù)數(shù)據(jù)，此時在線檢測系統(tǒng)就必須對多方信號展開同步采集，所以通常情況下，系統(tǒng)會采用兩種方法來同時獲取信號。第一就是針對每種信號建立獨(dú)立的采樣通道，每種數(shù)據(jù)采樣不會互相干涉，且可以對采樣參數(shù)、時間與保存形式獨(dú)立設(shè)置;第二，設(shè)置時間間隔也是多方信號獲取的有效途徑，各項(xiàng)信號通過同一渠道分時傳送，但此法必須基于A/D轉(zhuǎn)換裝置展開，在把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號之后，再傳輸至微機(jī)處理系統(tǒng)。

其次，在線檢測系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，還包括采集與提取體現(xiàn)機(jī)車設(shè)備故障的參數(shù)，再發(fā)送給微機(jī)處理系統(tǒng)存儲并預(yù)備分析。另外，在線檢測系統(tǒng)需要先選擇相關(guān)參數(shù)，再利用傳感器進(jìn)行傳輸，同時由于此過程中涉及到的狀態(tài)參數(shù)有數(shù)字信號與模擬信號，所以通常需要使用A/D轉(zhuǎn)換電路來確保采集工作的效率與效果[3]。

（二）在線檢測系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)

首先是在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件中的主程序設(shè)計(jì)，顧名思義，這是系統(tǒng)的主流程程序，此程序能將系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出來，在合理結(jié)合各子程序后對它們展開科學(xué)控制，在對子程序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)試的情況下，使其能在合成后能保證穩(wěn)定性與統(tǒng)一性。以程序運(yùn)行后首個執(zhí)行的config函數(shù)為例，其主要作用即為設(shè)置CPU，再以此為基礎(chǔ)按照要求設(shè)置各種變量，最后才能采集事先確定好的代表內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)數(shù)據(jù)。

其次是初始化程序，在線檢測程序在運(yùn)行前必須先初始化，初始化通常有以下幾個步驟：①自檢系統(tǒng)并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判斷其狀態(tài)是否正常;②把各指針復(fù)位;③在將各采集通道的檢測周期設(shè)定好之后，發(fā)送標(biāo)志清零，確保各項(xiàng)準(zhǔn)備工作的有效性，進(jìn)而為主程序的正常運(yùn)行提供更高保證。

最后是機(jī)車狀態(tài)界面設(shè)計(jì)，其也屬于軟件設(shè)計(jì)的重要構(gòu)成。機(jī)車狀態(tài)界面的主要作用，在于為駕駛員實(shí)時提供從傳感器中獲取的檢測數(shù)據(jù)，這樣駕駛員就能在操作機(jī)車的同時，對機(jī)車狀態(tài)進(jìn)行及時全面的檢查。一般情況下，重要參數(shù)一共有7組，其中溫度提示參數(shù)與壓力提示參數(shù)分別占6組，最后一組是柴油機(jī)轉(zhuǎn)速提示參數(shù)，與此同時，因?yàn)榻缑婵臻g設(shè)計(jì)所受的限制較大，且司機(jī)在檢查機(jī)車的時候，機(jī)車基本上都是停止的，所以目前機(jī)車速度顯示已不被納入狀態(tài)界面設(shè)計(jì)中[3]。

結(jié)束語：

綜上所述，內(nèi)燃機(jī)車在線檢測出現(xiàn)在我國的時間并不長，但卻憑借自身顯著優(yōu)勢得到了廣泛的運(yùn)用，如