技术领域
[0001] 本
发明涉及到一种轨道机车车辆的部件及作业控制方法，具体涉及一种轨道机车车辆用风源系统及控制方法的改进，该风源系统及控制方法可以有效改进目前轨道机车车辆风源系统控制状况，属
铁路机车车辆制造技术领域。
[0002] 背景技术：
[0003] 风源系统主要由
压缩机部分和干燥器部分两大
块组成，目前，国内外风源系统控制基本上都是分散控制，即干燥器和压缩机分别控制，之间没有形成闭环控制，因此无法保证风源整体的系统性，且控制简单，功能单一，不具备智能控制。另外，现有控制器，无论是干燥器的还是压缩机的都没有智能监测功能，导致系统详细运行状态处于未知状态，这样无法提前预判系统是否存在故障隐患、何种故障隐患，也就无法做到提前
预防故障、也无法做到更进一步的系统寿命分析。所以，需要一种全新的技术方案解决上述问题。
[0004] 通过
专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：
[0005] 1、专利号为CN201320748567.8，名称为“一种机车风源系统” 的实用新型专利，该专利公开了一种机车风源系统，包括两台空压机，还包括两个空压机启停压
力开关；两个启停压力开关均安装在与机车风源系统的总风管相连的管路内；所述两台空压机均接入机车控制系统；所述机车控制系统连接有一个两挡位切换装置，所述两个启停压力开关分别与所述两挡位切换装置的两个工作
位置连接，第一启停压力开关与所述机车控制系统连接。
[0006] 2、专利号为CN201310297235.7，名称为“轨道交
通风源系统运行控制方法” 的发明专利，该专利公开了一种轨道交通风源系统运行控制方法，根据风源装置的排气口压力及油气桶内
润滑油的
温度，来控制空压机的运行状态，在确保风源装置排气压力的前提下，防止了由于润滑油温度过低而导致的乳化现象。空压机根据情况适时的进行加载、空载或停机，以最小的代价换来了风源系统的健康运行。
[0007] 3、专利号为CN201120569000.5， 名称为“一种列车风源系统”的实用新型专利，该专利公开了一种列车风源系统，包括空气压缩机、空气
净化处理单元、对空气压缩机、空气净化处理单元进行控制的控制单元、用于固定一种列车风源系统的吊架；所述的吊架安置于列车底部，所述的空气压缩机、空气净化处理单元、控制单元依次设置在吊架中，所述的空气净化处理单元连接空气压缩机的出风口，所述的控制单元受列车控制系统控制。
[0008] 所以上述这些专利虽然都涉及到铁路机车风源系统，其中还有的涉及到了风源系统的作业控制方法，但都功能单一，系统结构复杂，难以做到高效地进行准确控制，不具备智能化的自动控制，尤其是缺乏系统详细运行状态的监测，所以仍有待进一步加以改进。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于针对现有铁路机车车辆风源系统所存在的问题，提出一种可以将风源系统的干燥器和压缩机集中起来进行智能监测的轨道机车车辆用风源系统及其控制方法，系统具有详细检测运行状态的监测功能，这样可以提前预判系统是否存在故障隐患、何种故障隐患，也可以做到更进一步的系统寿命分析。
[0010] 为了达到这一目的，本发明提供了一种轨道机车车辆用风源系统智能控制器，包括微
电子计算机智能控制器、时序控制
电路、
电机监测电路、空气压缩机监测电路、干燥器性能监测电路、报警输出电路、远程数据传输模块、监测数据
存储器；所述电机监测电路与设置在电机上的
传感器相连，并将所采集的电机监测
信号传输给微电子计算机智能控制器；所述空气压缩机监测电路与设置在空气压缩机上的传感器相连，并将所采集的空气压缩机监测
信号传输给智能控制器；所述的干燥器性能监测电路与设置在干燥器上的传感器相连，并将所采集的干燥器性能监测信号传输给微电子计算机智能控制器；再由微电子计算机智能控制器对所传输过来的电机监测信号、空气压缩机监测信号和干燥器性能监测信号进行收集、分析判断、存储和故障输出，并将分析处理的数据发送给监测数据存储器进行存储，同时通过远程数据传输模块实施远程数据传送；当所分析处理后的数值达到警戒数值时，将启动报警输出电路，报警输出电路根据所提供的报警监测信息进行报警，以便操作人员实施故障处理。
[0011] 进一步地，所述的电机监测信号包括电机
轴承温度以及电机
电流、
电压、功率、日耗电量的连续在线监测；在电机轴承位置设置有温度传感器，在电机输入或输出线路上设置有电流、电压、功率、日耗电量的监测传感器，温度传感器和电流、电压、功率、日耗电量的监测传感器与电机监测电路相连接，并将监测数据通过电机监测电路传送给微电子计算机智能控制器。
[0012] 进一步地，所述的空气压缩机监测信号包括空气压缩机出口压力、润滑油压力、润滑油温度、空气压缩机出口温度的连续在线监测，在空气压缩机的出气口以及空气压缩机润滑油油路中分别设有空气压缩机压力和温度传感器，空气压缩机压力和温度传感器与空气压缩机监测电路相连接，并将监测数据通过空气压缩机监测电路传送给微电子计算机智能控制器。
[0013] 进一步地，所述的干燥器性能监测信号包括压缩机与干燥器联动控制，用于控制干燥器A塔、B塔
吸附再生并检测其工作状态，控制前支
过滤器定时排
水，控制对电磁
阀加热；在空气压缩机出口或干燥器的入口设有
压力传感器、温度传感器和
露点仪
探头，用于采集干燥器进气口压力、进气口温度、出气口压力露点信号,然后将该
电信号输送到微电子计算机智能控制器芯片。
[0014] 进一步地，所述的时序控制电路与干燥器的
电磁阀控制系统相连，时序控制电路接受智能控制器的指令，对干燥器的电磁阀实施时序控制，保证干燥器的正常工作。
[0015] 进一步地，所述的报警监测信息包括压缩机故障报警、干燥器故障报警、
空气过滤器堵塞报警、油过滤器堵塞报警、油水分离器堵塞报警，报警输出电路根据所提供的报警信息种类分别进行报警；所述的远程数据传输模块包括GPRS或3G或USB或RS485或CAN模块。
[0016] 一种利用上述轨道机车车辆用风源系统智能控制器的风源系统控制方法，采用微电子计算机智能控制器控制方式对风源系统实施控制，通过微电子计算机智能控制器分别对时序控制电路、电机监测电路、空气压缩机监测电路和干燥器性能监测电路所监测到的信号数据进行分析处理，并同时通过时序控制电路、电机监测电路、空气压缩机监测电路和干燥器性能监测电路分别对电机、空气压缩机和干燥器进行监测和控制，以保证风源系统的正常运行；当微电子计算机智能控制器分析结果出现异常，将通过报警输出电路指示报警装置实施报警；此外，微电子计算机智能控制器还将采集和分析处理的数据发送给监测数据存储器进行存储，并通过远程数据传输模块实施远程数据传送。
[0017] 进一步地，所述的电机监测电路与设置在电机上的传感器相连，并将所采集的电机监测信号传输给智能控制器；所述空气压缩机监测电路与设置在空气压缩机上的传感器相连，并将所采集的空气压缩机监测信号传输给微电子计算机智能控制器；所述的干燥器性能监测电路与设置在干燥器上的传感器相连，并将所采集的干燥器性能监测信号传输给微电子计算机智能控制器；再由微电子计算机智能控制器对所传输过来的电机监测信号、空气压缩机监测信号和干燥器性能监测信号进行收集、分析判断、存储和故障输出，并将分析处理的数据发送给监测数据存储器进行存储，同时通过远程数据传输模块实施远程数据传送；当所分析处理后的数值达到警戒数值时，将启动报警输出电路，报警输出电路根据所提供的报警监测信息进行报警，以便操作人员实施故障处理。
[0018] 进一步地，所述的微电子计算机智能控制器实现所有监测信息采集、分析、判断、存储和故障输出；其中，电机和压缩机监测信息包括压缩机出口压力、润滑油压力、润滑油温度、压缩机出口温度、电机轴承温度以及电机电流、电压、功率、日耗电量的连续在线监测功能；干燥器控制监测信息包括压缩机与干燥器联动控制；通过干燥器联动控制控制干燥器A塔、B塔吸附再生并检测其工作状态，同时控制前支过滤器定时排水，控制对电磁阀加热；远程数据传输模块实现干燥器和空压机监测信息实时发送到远程计算机或手机；所述的远程数据传输模块包括GPRS或3G或USB或RS485或CAN模块。
[0019] 进一步地，所述的报警包括压缩机故障报警、干燥器故障报警、空气过滤器堵塞报警、油过滤器堵塞报警、油水分离器堵塞报警；采用状态指示方式进行；状态指示由11个状态指示灯组成：3个红色、直径为3mm的LED用于显示3个驱动输出的工作状态；1个黄色、直径为3mm的LED用于显示加热装置工作状态；1个绿色、直径为3mm的LED用于显示整个控制器的工作状态；整个控制器工作状态指示灯用三种方式分别显示三种不同的工作状态：指示灯“常亮”：表示整个控制器工作正常；指示灯“闪烁”：表示整个控制器内部电路故障或外接电磁阀开路或
短路，闪烁周期为1秒；指示灯“不亮”：表示没有系统电源或指示灯损坏。
[0020] 进一步地，整个控制器的后极各个驱动通路的状态显示灯也用三种方式显示三种不同的工作状态：通道输出为高电位时相应指示灯亮；通道输出为低电位时相应指示灯灭；驱动通道工作不正常则指示灯闪烁；闪烁周期为1秒；
[0021] A、B塔工作状态显示灯用两种方式显示两种不同的工作状态，通道输出为高电位时相应指示灯亮，通道输出为低电位时相应指示灯灭；
[0022] 防寒加热装置工作状态用两种方式显示两种不同的工作状态：当干燥器处在
环境温度为低于4℃±1℃，启动防寒加热装置，通道输出为高电位时相应指示灯亮。当干燥器处在环境温度为高于4℃±1℃，关闭防寒加热装置，通通道输出为低电位时相应指示灯灭。
[0023] 进一步地，所述的控制器的后级驱动分为15个通道；其中，后级驱动前3个通道提供DC110V和0V的电源驱动，驱动负载为感性负载，负载的最大功率为20W，输出容量设计为110V*1A，因使用场合是频繁的开关动作所以驱动采用功率电子管；后级驱动第11通道、12通道、13通道提供DC110V和0V的电源驱动，驱动负载为PTC加热棒，负载的最大功率为100W，第11、12、13通道为并联关系；第11通道、12通道、13通道的通电受环境温度传感器的信号控制。
[0024] 进一步地，所述的控制器的输入通道实现对空气压缩机出口压力、润滑油压力、润滑油温度、压缩机出口温度、电机轴承温度以及电机电流、电压、功率、日耗电量的连续在线监测功能；设计8个传感器输入通道，用于连接压缩机出口温度传感器、润滑油温度温度传感器、电机轴承温度传感器（使用型号:pt100）, 空气压缩机出口压力传感器、电机电流、电压传感器（输出电流信号：4 20mA）,出气口露点仪探头（输出电流信号：4 20mA），用于采集~ ~干燥器进气口压力、进气口温度、出气口压力露点信号,然后将该电信号输送到智能控制器芯片，并可通过GPRS或3G或USB或RS485或CAN远程模块通信实时传送到远程计算机或手机。
设计1个110v输入通道，用于连接探测环境温度传感器通过采集干燥器所在环境温度并用于控制后级第11通道、12通道、13通道电源输入。
[0025] 进一步地，所述的故障传感器探测后继通道的运行情况，对控制器的驱动管故障（短路或断路）以及负载断线的故障检测，当出现故障时控制板停止工作，并报警。所对应通道故障指示灯闪烁，闪烁周期1s；同时控制器工作状态指示灯闪烁，闪烁周期为1秒。
[0026] 本发明的优点在于：
[0027] 本发明采取智能控制器对整个风源系统实行联合控制，通过微电子计算机智能控制器分别对时序控制电路、电机监测电路、空气压缩机监测电路和干燥器性能监测电路所监测到的信号数据进行分析处理，并同时通过时序控制电路、电机监测电路、空气压缩机监测电路和干燥器性能监测电路分别对电机、空气压缩机和干燥器进行监测和控制，可以有效保证风源系统的正常运行，提前预判系统是否存在故障隐患、何种故障隐患，也可以做到更进一步的系统寿命分析；当微电子计算机智能控制器分析结果出现异常，将通过报警输出电路指示报警装置实施报警；此外，微电子计算机智能控制器还将采集和分析处理的数据发送给监测数据存储器进行存储，并通过GPRS/3G/USB/RS485/CAN远程数据传输模块实施远程数据传送，这是一种智能终端产品。
附图说明
[0029] 图2是本发明控制器的通道控制示意图。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图和具体
实施例来进一步阐述本发明。
[0031] 实施例一
[0032] 通过附图1可以看出，本发明涉及一种轨道机车车辆用风源系统智能控制器，包括微电子计算机智能控制器、时序控制电路、电机监测电路、空气压缩机监测电路、干燥器性能监测电路、报警输出电路、远程数据传输模块、监测数据存储器；所述电机监测电路与设置在电机上的传感器相连，并将所采集的电机监测信号传输给智能控制器；所述空气压缩机监测电路与设置在空气压缩机上的传感器相连，并将所采集的空气压缩机监测信号传输给智能控制器；所述的干燥器性能监测电路与设置在干燥器上的传感器相连，并将所采集的干燥器性能监测信号传输给智能控制器；再由智能控制器对所传输过来的电机监测信号、空气压缩机监测信号和干燥器性能监测信号进行收集、分析判断、存储和故障输出，并将分析处理的数据发送给监测数据存储器进行存储，同时通过远程数据传输模块实施远程数据传送；当所分析处理后的数值达到警戒数值时，将启动报警输出电路，报警输出电路根据所提供的报警监测信息进行报警，以便操作人员实施故障处理。所述的微电子计算机智能控制器包括但不局限于PLC和
单片机。
[0033] 进一步地，所述的电机监测信号包括电机轴承温度以及电机电流、电压、功率、日耗电量的连续在线监测；在电机轴承位置设置有温度传感器，在电机输入或输出线路上设置有电流、电压、功率、日耗电量的监测传感器，温度传感器和电流、电压、功率、日耗电量的监测传感器与电机监测电路相连接，并将监测数据通过电机监测电路传送给微电子计算机智能控制器。
[0034] 进一步地，所述的空气压缩机监测信号包括空气压缩机出口压力、润滑油压力、润滑油温度、空气压缩机出口温度的连续在线监测，在空气压缩机的出气口以及空气压缩机润滑油油路中分别设有空气压缩机压力和温度传感器，空气压缩机压力和温度传感器与空气压缩机监测电路相连接，并将监测数据通过空气压缩机监测电路传送给微电子计算机智能控制器。
[0035] 进一步地，所述的干燥器性能监测信号包括压缩机与干燥器联动控制，用于控制干燥器A塔、B塔吸附再生并检测其工作状态，控制前支过滤器定时排水，控制对电磁阀加热；在空气压缩机出口或干燥器的入口设有压力传感器、温度传感器和露点仪探头，用于采集干燥器进气口压力、进气口温度、出气口压力露点信号,然后将该电信号输送到微电子计算机智能控制器芯片。
[0036] 进一步地，所述的时序控制电路与干燥器的电磁阀控制系统相连，时序控制电路接受智能控制器的指令，对干燥器的电磁阀实施时序控制，保证干燥器的正常工作。
[0037] 进一步地，所述的报警监测信息包括压缩机故障报警、干燥器故障报警、空气过滤器堵塞报警、油过滤器堵塞报警、油水分离器堵塞报警，报警输出电路根据所提供的报警信息种类分别进行报警。
[0038] 进一步地，所述的远程数据传输模块包括但不限于GPRS或3G或USB或RS485或CAN远程数据传输模块。
[0039] 很显然，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读本发明后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的
修改均落入本
申请所附
权利要求所限定的范围。
[0040] 通过上述实施例可以看出，本发明还涉及一种利用上述轨道机车车辆用风源系统智能控制器的风源系统控制方法，如附图2所示，采用微电子计算机智能控制器控制方式对风源系统实施控制，通过微电子计算机智能控制器分别对时序控制电路、电机监测电路、空气压缩机监测电路和干燥器性能监测电路所监测到的信号数据进行分析处理，并同时通过时序控制电路、电机监测电路、空气压缩机监测电路和干燥器性能监测电路分别对电机、空气压缩机和干燥器进行监测和控制，以保证风源系统的正常运行；当微电子计算机智能控制器分析结果出现异常，将通过报警输出电路指示报警装置实施报警；此外，微电子计算机智能控制器还将采集和分析处理的数据发送给监测数据存储器进行存储，并通过GPRS或3G或USB或RS485或CAN等远程数据传输模块实施远程数据传送，这是一种智能终端产品。
[0041] 风源系统控制系统由电源处理子系统、后级驱动子系统、状态指示系统、前级
信号处理子系统、故障传感子系统组成，系统输入电源：DC110V，输出DC24V，输入电压允许
波动范围77V-137.5V。
[0042] 进一步地，所述的电机监测电路与设置在电机上的传感器相连，并将所采集的电机监测信号传输给微电子计算机智能控制器；所述空气压缩机监测电路与设置在空气压缩机上的传感器相连，并将所采集的空气压缩机监测信号传输给微电子计算机智能控制器；所述的干燥器性能监测电路与设置在干燥器上的传感器相连，并将所采集的干燥器性能监测信号传输给微电子计算机智能控制器；再由微电子计算机智能控制器对所传输过来的电机监测信号、空气压缩机监测信号和干燥器性能监测信号进行收集、分析判断、存储和故障输出，并将分析处理的数据发送给监测数据存储器进行存储，同时通过GPRS或3G或USB或RS485或CAN远程数据传输模块实施远程数据传送；当所分析处理后的数值达到警戒数值时，将启动报警输出电路，报警输出电路根据所提供的报警监测信息进行报警，以便操作人员实施故障处理，这是一种智能终端产品。
[0043] 进一步地，所述的微电子计算机智能控制器实现所有监测信息采集、分析、判断、存储和故障输出；其中，电机和压缩机监测信息包括压缩机出口压力、润滑油压力、润滑油温度、压缩机出口温度、电机轴承温度以及电机电流、电压、功率、日耗电量的连续在线监测功能；干燥器控制监测信息包括压缩机与干燥器联动控制；通过干燥器联动控制控制干燥器A塔、B塔吸附再生并检测其工作状态，同时控制前支过滤器定时排水，控制对电磁阀加热；GPRS/3G/USB/RS485/CAN数据传输模块实现干燥器和空压机监测信息实时发送到远程计算机或手机。
[0044] 进一步地，所述的报警包括压缩机故障报警、干燥器故障报警、空气过滤器堵塞报警、油过滤器堵塞报警、油水分离器堵塞报警；采用状态指示方式进行；状态指示由11个状态指示灯组成：3个红色、直径为3mm的LED用于显示3个驱动输出的工作状态；1个黄色、直径为3mm的LED用于显示加热装置工作状态；1个绿色、直径为3mm的LED用于显示整个控制器的工作状态；控制器工作状态指示灯用三种方式分别显示三种不同的工作状态：指示灯“常亮”：表示控制器工作正常；指示灯“闪烁”：表示控制器内部电路故障或外接电磁阀开路或短路，闪烁周期为1秒；指示灯“不亮”：表示没有系统电源或指示灯损坏。
[0045] 进一步地，控制器的后极各个驱动通路的状态显示灯也用三种方式显示三种不同的工作状态：通道输出为高电位时相应指示灯亮；通道输出为低电位时相应指示灯灭。驱动通道工作不正常则指示灯闪烁；闪烁周期为1秒；
[0046] A、B塔工作状态显示灯用两种方式显示两种不同的工作状态，通道输出为高电位时相应指示灯亮，通道输出为低电位时相应指示灯灭；
[0047] 防寒加热装置工作状态用两种方式显示两种不同的工作状态：当干燥器处在环境温度为低于4℃±1℃，启动防寒加热装置，通道输出为高电位时相应指示灯亮。当干燥器处在环境温度为高于4℃±1℃，关闭防寒加热装置，通通道输出为低电位时相应指示灯灭。
[0048] 进一步地，所述的控制器的后级驱动分为15个通道；其中，后级驱动前3个通道提供DC110V和0V的电源驱动，驱动负载为感性负载，负载的最大功率为20W，输出容量设计为110V*1A，因使用场合是频繁的开关动作所以驱动采用功率电子管；后级驱动第11通道、12通道、13通道提供DC110V和0V的电源驱动，驱动负载为PTC加热棒，负载的最大功率为100W，第11、12、13通道为并联关系；第11通道、12通道、13通道的通电受环境温度传感器的信号控制。
[0049] 进一步地，所述的控制器的输入通道实现对空气压缩机出口压力、润滑油压力、润滑油温度、压缩机出口温度、电机轴承温度以及电机电流、电压、功率、日耗电量的连续在线监测功能；设计8个传感器输入通道，用于连接压缩机出口温度传感器、润滑油温度温度传感器、电机轴承温度传感器（使用型号:pt100）, 空气压缩机出口压力传感器、电机电流、电压传感器（输出电流信号：4 20mA）,出气口露点仪探头（输出电流信号：4 20mA），用于采集~ ~干燥器进气口压力、进气口温度、出气口压力露点信号,然后将该电信号输送到智能控制器芯片，并可通过GPRS/3G/USB/RS485/CAN模块通信实时传送到远程计算机或手机。设计1个
110v输入通道，用于连接探测环境温度传感器通过采集干燥器所在环境温度并用于控制后级第11通道、12通道、13通道电源输入。
[0050] 进一步地，所述的故障传感器探测后继通道的运行情况，对控制器的驱动管故障（短路或断路）以及负载断线的故障检测，当出现故障时控制板停止工作，并报警。所对应通道故障指示灯闪烁，闪烁周期1s；同时控制器工作状态指示灯闪烁，闪烁周期为1秒。
[0051] 本发明的优点在于：
[0052] 本发明采取智能控制器对整个风源系统实行联合控制，通过微电子计算机智能控制器分别对时序控制电路、电机监测电路、空气压缩机监测电路和干燥器性能监测电路所监测到的信号数据进行分析处理，并同时通过时序控制电路、电机监测电路、空气压缩机监测电路和干燥器性能监测电路分别对电机、空气压缩机和干燥器进行监测和控制，可以有效保证风源系统的正常运行，提前预判系统是否存在故障隐患、何种故障隐患，系统能耗和出气
质量可以达到完美平衡，也可以做到更进一步的系统寿命分析，时序控制更精确、故障率更低；当微电子计算机智能控制器分析结果出现异常，将通过报警输出电路指示报警装置实施报警；此外，微电子计算机智能控制器还将采集和分析处理的数据发送给监测数据存储器进行存储，并通过GPRS或3G或USB或RS485或CAN远程数据传输模块实施远程数据传送，这是一种智能终端产品。
