轨道交通车辆防滑系统的速度测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种速度测量系统，具体地是指轨道交通车辆防滑系统中的速度测量系统。所述系统包括：轴端的感应齿盘和轴箱上的速度传感器；微控制单元，其直接或者间接地与所述感应齿盘或速度传感器数据连通，所述微控制单元通过所述感应齿盘或速度传感器的数据计算轮对的瞬时速度；和防滑阀控制电路，所述微控制单元根据瞬时速度检测滑行，与所述防滑阀控制电路连通并向该防滑阀控制电路输出防滑控制信号。通过采用上述的技术方案，本实用新型提供了一种轨道交通车辆防滑系统中的速度测量系统，该系统结构简单，实现成本低，其实现的测量结果误差小并且精度高。
【专利说明】轨道交通车辆防滑系统的速度测量系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种速度测量系统，具体地是指轨道交通车辆防滑系统中的速度测量系统。
【背景技术】
[0002]现今，轨道交通车辆的防滑系统可以防止由于制动力过大造成的轮对过度滑行。为了及时准确地检测和控制滑行，需要实时检测多个(一般为4个)轮对的瞬时转速。轮对的转速通常通过安装在轴端的感应齿盘和轴箱上的速度传感器进行检测，齿盘每转过一个齿传感器就会发出一个脉冲信号。
[0003]其中，转速测量方法通常有频率计数法、周期测量法和频率/周期测量法(M/T法)。频率计数法对一个测量周期内的脉冲进行计数，可以直接使用微控制器MCU的计数器或外部计数器电路进行测量，实现起来比较简单，所以应用较为普遍。这种测量方法存在± I个脉冲的量化计数误差，在防滑控制等需要实时检测瞬时转速采样时间较短，但是这种情况下计数误差的影响更大。
[0004]周期测量法是对转速信号的脉冲周期进行测量，然后转换为频率或转速，周期测采用MPU两次俘获脉冲的时间差来计算周期。在测量周期时存在± I个时钟脉冲的计数误差。采用多个周期的测量进行平均可以减小这种测量误差，但对MPU的实时响应要求很高，而且测速运算软件开销会很大，所以这种测速方法不适合在防滑控制中使用。
[0005]频率/周期法测速同时对速度脉冲和时钟脉冲进行同步计数，如图1所示，并利用速度脉冲信号来同步测量周期内Ts的时钟计数，实现对计数脉冲内的多周期同步测量。这种方法消除了速度脉冲±1的计数误差，可以获得较高的测量精度同时还能保证速度测量的实时性。采用常规的微控制器MCU实现Μ/T测速时，需要复杂的外部同步控制电路。而且由于常规的MCU，包括ARM、DSP等硬件计数器资源有限，一般只能实现不超过2路的M/T测速，不能满足防滑系统所需的多路(一般是4路)转速测量要求。
实用新型内容
[0006]基于上述现有技术的缺陷，本实用新型的发明目的在于提供一种轨道交通车辆防滑系统中的速度测量系统，该系统结构简单，实现成本低，其实现的测量结果误差小并且精度高。
[0007]为了实现上述的实用新型目的，本实用新型采用如下的技术方案:
[0008]一种轨道交通车辆防滑系统的速度测量系统，所述系统包括:轴端的感应齿盘和轴箱上的速度传感器；微控制单元，其直接或者间接地与所述感应齿盘或速度传感器数据连通，所述微控制单元通过所述感应齿盘或速度传感器的数据计算轮对的瞬时速度并根据瞬时速度检测滑行；和防滑阀控制电路，所述微控制单元与所述防滑阀控制电路连通并向该防滑阀控制电路输出防滑控制信号。
[0009]进一步地，所述微控制单元与所述感应齿盘和所述速度传感器之间设置有用于对输入信号进行脉冲整形的接口电路。
[0010]更进一步，所述系统具有至少4路并联的轮对瞬时速度测量通路，所述通路包括串联的所述感应齿盘和所述速度传感器、所述接口电路和微控制单元和所述防滑阀控制电路，所述测量通路共用同一个微控制单元。
[0011]另外，所述微控制单元具有与所述测量通路数量相同并且彼此一一对应数据连接的轮对测速通路。
[0012]具体地，所述微控制单元至少包括俘获由输入引脚输入的转速脉冲信号的跳变沿的俘获寄存器，对所述转速脉冲信号中的转速脉冲累加计数的脉冲累加计数器，锁存所述俘获寄存器中的数值的定时保持寄存器，锁存所述脉冲累加计数器的计数保持寄存器，其中所述定时保持寄存器可以锁存所述俘获寄存器中的数值，所述计数保持寄存器可以锁存所述脉冲累加计数器中的数值。
[0013]优选地，所述输入引脚与所述俘获寄存器之间串联有引脚接口逻辑电路。所述输入引脚与所述俘获寄存器之间还可以串联有延时计数器。
[0014]另外，所述定时保持寄存器和所述计数保持寄存器的锁存信号均通过递减计数器发出。
[0015]通过采用上述的技术方案，本实用新型提供了一种轨道交通车辆防滑系统中的速度测量系统，该系统结构简单，实现成本低，其实现的测量结果误差小并且精度高。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1中示出的是频率/周期法测速方法的时序波形图；
[0017]图2中示出的是本实用新型采用的微控制器的一个测速通道的锁存模式示意图；
[0018]图3中示出的是采用本实用新型的速度测量系统的防滑控制系统示意图。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型在于提供一种轨道交通车辆防滑系统中的速度测量系统，该系统结构简单，实现成本低，其实现的测量结果误差小并且精度高。下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案进行详细的说明。
[0020]本实用新型优选地使用Freescale公司的9S12(9S12x)系列微控制单元MCU的增强型俘获定时器(ECT)实现4路Μ/T测速。图2中示出的是采用该型号ECT并采用本实用新型的测试方法的一个测速通道的锁存模式示意图。使用该ECT的累加计数器和俘获定时器分别用于脉冲计数和同步多周期测量，并利用ECT的锁存工作模式实现脉冲计数和多周期测量的同步锁存。这种Μ/T测速方法不需要复杂的外围同步电路，软件的开销也很小，可以有更高的速度测量精度和更好的实时性，非常适合在轨道交通车辆的防滑控制系统中使用。
[0021]该ECT有4个带16位缓冲寄存器的输入俘获通道，每个通道还可以有一组带缓冲寄存器的8位累加计数器。16位模数递减计数器在向下溢出时可以自动装入装载寄存器的数值。当ECT设置为锁存方式时，模数递减计数器在向下溢出时俘获寄存器和累加计数器中数据会锁存到相应的保持寄存器，同时累加计数器被清零。
[0022]其中采用16位递减计数器向下溢出产生系统定时时钟，以实现系统定时与速度采样的同步。转速脉冲信号由俘获输入引脚PT输入，经抗干扰延时后，其跳变沿由俘获寄存器TCx俘获，TCx装入主定时器中当前数值，同时由脉冲累加计数器PAxL也会对脉冲进行累加计数。ECT的缓冲寄存器设置为锁存方式，当递减计数器向下溢出时，TCx中的数会锁存到保持寄存器TCxH中，PAxL中的数会锁存到保持寄存器PAxH中，保持寄存器TCxH和PAxH中存储的脉冲时间和脉冲数在下次递减计数器向下溢出(下次采样时刻)之前保持不变。通过两次采样时刻锁存的脉冲时间和脉冲数就可以准确地计算出转速脉冲信号的频率。
[0023]转速脉冲信号的频率计算如下:
【权利要求】
1.一种轨道交通车辆防滑系统的速度测量系统，其特征在于，所述系统包括: 轴端的感应齿盘和轴箱上的速度传感器； 微控制单元(MCU)，其直接或者间接地与所述感应齿盘或速度传感器数据连通，所述微控制单元通过所述感应齿盘或速度传感器的数据计算轮对的瞬时速度并根据瞬时速度检测滑行； 和防滑阀控制电路，所述微控制单元(MCU)与所述防滑阀控制电路连通并向该防滑阀控制电路输出防滑控制信号轮对的瞬时速度。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微控制单元(MCU)与所述感应齿盘和所述速度传感器之间设置有用于对输入信号进行脉冲整形的接口电路。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统具有至少4路并联的轮对瞬时速度测量通路，所述通路包括串联的所述感应齿盘和所述速度传感器、所述接口电路和微控制单元(MCU)和所述防滑阀控制电路，所述测量通路共用同一个微控制单元(MCU)。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述微控制单元(MCU)具有与所述测量通路数量相同并且彼此一一对应数据连接的轮对测速通路。
5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的系统，其特征在于，所述微控制单元(MCU)至少包括俘获由输入引脚(PTx)输入的转速脉冲信号的跳变沿的俘获寄存器(TCx)，对所述转速脉冲信号中的转速脉冲累加计数的脉冲累加计数器(PAxL)，锁存所述俘获寄存器(TCx)中的数值的定时保持寄存器(TCxH)，锁存所述脉冲累加计数器(PAxL)的计数保持寄存器(ΡΑχΗ)，其中所述俘获寄存器(TCx)与所述定时保持寄存器(TCxH)连通，所述脉冲累加计数器(PAxL)与所述计数保持寄存器(PAxH)连通。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述输入引脚(PTx)与所述俘获寄存器(TCx)之间串联有引脚接口逻辑电路。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述输入引脚(PTx)与所述俘获寄存器(TCx)之间还可以串联有延时计数器。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述俘获寄存器(TCx)与产生总线时钟的总线时钟模块通过总定时器连通。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述定时保持寄存器(TCxH)和所述计数保持寄存器(PAxH)均通过递减计数器与对总线时钟预分频的模块连通。
【文档编号】G01P3/481GK203595724SQ201320739519
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】王新海, 樊贵新, 曹宏发 申请人:北京纵横机电技术开发公司, 中国铁道科学研究院机车车辆研究所