上海理工大学学报第23卷第4期J.University of Shanghai for Science and Technologyol.23No.42001文章编号：1007-6735(2001)04-0376-03铁路养护便携式智能综合测量仪的实现张振国，方宗达，王楠(上海理工大学电气工程学院，上海200093)摘要：采用低功耗89C55型CPU与少量外围芯片、宽温型背光点阵式液晶显示暴、高精度传感暴构成智能铁道测试仪.其操作方式由液晶汉字提示，测量数据由仪器自动检测纪录，故障自动提示并声音报警.作为铁轨直线段和小曲率半径线段的综合测量仪暴，可测量两条轨道的内侧宽度、两条轨道的高度差和测量记录点的定点距离.经过大量现场测量试验，其全部性能基本达到设计指标要求关键词：铁路养护；智能测量仪；便携式测量仪中图分类号：TH82文献标识码：B随着列车速度的不断提高，铁路无车时间间等，因此在系统硬件构成时一定要遵循程序空间隔不断减少，这意味着铁路养护工作越来越重要.大、外围器件少、耗电低、可靠性高等原则。系统铁轨的状况是铁路养护最重要的指标之一.目前的CPU采用与MCS一51系列全兼容的新型德国的铁轨检测仪采取自动测试方式以记录仪形AT89C55芯片.该芯片是8位带有20 k Flash式输出，而我国对铁轨检测工作还停留在手工操PEROM和256个字节RAM的CMOS电路芯片.作方式上，德国的测量方式与我国现行标准相同，为减少整个系统的耗电，尽可能少地扩展外围芯铁轨检测仪重量为32kg,一次充电16h可工作3h.片，因此轨距测量采用带RS一232标准接口的高根据我国现行铁轨检测标准，与上海理工大学精度传感器，水平测量采用模拟量输出的电子倾附属二厂共同开发了“GZCI型轨道综合测量仪”角传感器。因其测量速度不高，所以采用超低失此测量仪主要完成铁轨间距(1435+6)mm、调、超低飘移、高增益、高输入阻抗的第四代(14352)mm,两根铁轨高度±14mm,定点距离ICL7650新波稳零集成电路，对模拟量输出信号3.125m的自动测量记录工作.此仪器的特点是进行放大，以满足AD7895串行12位A/D转换晷智能化，即在不同操作界面用汉字提示不同操作所需的0一1V电压.行驶距离通过测量行走轮上方法、故障检测及显示故障原因，并声音报警：一的磁感应传感器传送给CUP进行计算.电源电压次充电12h,工作时间长，白天工作12h或夜间工使用VF集成电路交换后以串行方式送给CUP作9h:储存量大（大于8000点）并可长期保存；工进行处理。由于系统是由电池供电，所以负电压作电压自动检测（汉字显示电压值），传感暴自动是由集成电路变换后供给系统的.系统时钟由串零点校对并修正；重量仅16kg,配有打印机接口行工业时钟芯片DS1302提供.数据由EEPROM及功能：操作简便保存.显示采用120×64点阵式液晶显示器显示1综合测量仪硬件电路设计数据和汉字.打印数据由标准并行打印输出端口输出.硬件结构框图见图1.作为便携式智能综合测量仪，首先必须考虑从结构框图可见，由于采集信号是采用串行满足测量的工艺、精度、可靠性和准确性要求，其方式，因此在保证测量速度要求的前提下CPU的次是操作的方便、省电、操作提示、故障处理程序VO口得到了充分利用.此电路最大特点是元件收犒日期：2001-06-25作者简介：张振国(1958)，男，高级工程师.1994-2009 China Academic Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net第4期张振国等：便携式智能综合测量仪的实现377RS-232少、省电、功能全及程序空间大传感器接口EEPROM水平A/D点阵式液品显示器2综合测量仪系统软件设计综合测量仪主要是为铁路养护工人设计和使用的.使用者经过简单的培训就可进行正常操作，距离DC/DC传感器89C55因此在系统软件设计时应充分考虑在不同操作界面时有明显的、智能的汉字操作方法提示，同时根电压V/F型据不同错误的出现而进行判断并以汉字显示.主转换器程序流程如图2所示.5V机主机开机后首先由监控程序对按键的状态、负电压D51302接发生器轨距测量传感器发送数据、水平测量传感器的模工业时钟拟信号、电池电压量等进行检测.检测的结果由图1系统硬件框图点阵式液晶显示暴显示并判别是否超差，若有超Fig.】System hardware差则提示可能出现错误的原因并声音报警.一切正常后则分别提示各类操作设置方法N汉字提示操作方式选择汉字提示操作方式选择2打印？P10=0?N打汉字提示汉字显示数据公数操作方式选择N超差=？N打印结束超差LCALL SUIPING汉字提示操作方式选择汉字显示数据重新重新设N置点测设定校重新打印对超差图2主程序流程图Fig.2 Main program flow轨距测量信号是由安装在机架上的高精度传感通过RS-232进入测量仪的.在CPU处理接C 1994-2009 China Academic Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net378上海理工大学学报2001年第23卷收信号时对信号的标志位进行检查，如果出现43结束语次以上错误信号则以汉字形式提示出错信息.水a.此仪器用在野外作业，因此对操作员的要平测量信号是由安装在机架上的高精度模拟量倾求不能过高.在中试阶段通过用户的反馈意见不角传感器以电压的形式送给仪器，以1435mm的长度上两端点之间高度变化量0<±14mm为标断改进操作界面，目前的操作界面基本符合使用者要求.准.由图3可以看出，当0在±14mm范围内变化b.由于操作远离基地，外界环境条件差，所时tanl=141435,由此可知0的变化范围为小以测量的准确性、重复精度、可靠性、工作温度范于±0.55州，而对应于此的电压输出变化范围为±0.559×60mV=±33.54mV.虽然此模拟电压围、防潮性、坚固性、一次性充电的工作时间和重经硬件电路线性放大并经过A/D转换，但是还存量等都是在系统设计中必须考虑的在一定的误差。为使这一误差减至最少，在软件℃由于此仪器是与机械传动机构连接共同编程时对这一参数进行了修正，使测量结果更精作动态测量，因此在软件设计中要充分考虑机械与电器之间的相互影响及干扰d.此仪器既可应用于常规铁路检测，也可用1435mm于轻轨、地铁路段的检测工作，而且在夜间应用更能发挥其优势.参考文献：图3铁轨高度差计算图[1】何立民.MCS一51系列单片机应用系统设计系统配Fig.3 Rail height difference calculation置与接口技术M灿.北京：北京航空航天大学出版社操作提示、故障判别并提示是本机的最大特1990.54-94.点，而便携式测量仪实现如此多的功能，其软件设[2]余永权.AMEL89系列F1ash单片机原理及应用M计是至关重要的.由于程序的庞大不可避免，在北京：电子工业出版社，1997,196221.程序设计上要充分考虑压缩功能、合理优化以充分利用硬件资源The design of a portable,intelligent andgeneral surveying instrument for rail maintenanceZHANG Zhen-guo FANG Zong-da WANG Nan(College of Electric Engineering.University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093.China)Abstract:Intelligent rail surveying instrument is made up of a CPU(89C55 type,low power),some chips,highly accurate sensors and a background light dot-matrix liquid crystal display forwide temperature range.Its surveying results are displayed in liquid crystal Chinese characters.The surveying data are checked and stored in EEPROM automatically.It has automaticbreakdown display and a noise alarm function.As a general surveying instrument for both thestraight line segment and curved line segment of the rails,it is used to survey the inner width ofboth rails,height difference and length between two fixed points.After many surveyingexaminations on the spot,it is concluded that the instrument match well its design and functiondemands.Key words:rail maintenance;intelligent instrument;portable surveying instrumentC 1994-2009 China Academic Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net