摘 要

随着我国经济飞速发展，以及我国人口和资源区域分配不均匀的现象，铁路运输业走上了运输量大、速度快的发展道路，在国民经济发展道路上的起着更重要的作用，因此铁路安全也应受到更多的重视。而目前我国电力、内燃机车的驾驶室车门缺少在运行过程中防止车门随便开启的自动锁装置。机车行驶在不平稳的铁轨时，司机误开门或机械故障导致车门被开启，容易引发乘务员从车门跌落的安全事故，这对乘务员甚至整列机车来说都是个很大的安全隐患。为了避免这些安全事故，机车的门锁迫切需要进行改进更新。

论文主要研究了一种基于双针速度表的机车智能锁控制装置。从机车双针速度表驱动电流线路上非接触获取机车实时车速信号，在机车速度大于10km/h时控制车锁锁止，小于5km/h时控制车锁解锁。并实现车锁状态的显示与车门异常状态的报警。同时还设置紧急开关，当发生紧急情况时，可以按下开关解除锁定，以便乘务员能自由控制车门。

研究结果表明：设计的系统实现了在车速达到预设值时进行车门锁定与解锁；并且能检测车门的状态，在有异常时实现报警与显示；同时还能实现紧急情况一键解锁功能。该系统很好的实现了要求的功能，并且不影响机车的其它功能。

本文的特色：本设计通过霍尔传感器非接触式地获取机车速度，对机车运行没造成任何干扰，且安装方便，不要求对机车装置做任何更改，同时也方便了日后的维护。系统采用简单电路实现状态显示与报警，采用发光二极管来显示车门锁状态，同时以发光二极管闪烁来实现报警，具有简便且易于乘务员理解记忆。

关键词：机车智能锁；双针速度表；速度监测；霍尔传感器

Abstract

With the rapid development of China's economy and the uneven distribution of China's population and resources, the railway transport industry has embarked on a more important and rapid development path and played a more important role in the national economic development. Railway safety should also be more attention. At present, China's electric power, diesel locomotive cab door lacks during the operation to prevent the door casually open the automatic lock device. When the locomotive is running on an uneven track, the driver is mistakenly opened the door or mechanical failure led to the door was opened, easily lead to flight attendants from the door to fall the safety accident, which the crew or even the whole locomotive is a big security risk. In order to avoid these safety accidents, locomotive locks need to be updated and updated.

This paper mainly studies a locomotive intelligent lock control device based on double needle speed table. From the locomotive double needle speed table drive current line on the non-contact to obtain real-time vehicle speed signal, the locomotive speed is greater than 10km / h control lock lock, less than 5km / h control lock unlock. And to achieve the lock state display and the door abnormal state of the alarm. At the same time also set the emergency switch, when an emergency situation, you can press the switch contact lock, so that the crew can freely control the door.

The results show that the designed system realizes the locking and unlocking of the door when the vehicle speed reaches the preset value, and can detect the status of the door, realize the alarm and display when there is an abnormality, and realize the one-key unlocking function. The system is very good to achieve the required function, and does not affect the other functions of the locomotive.

The design of this feature through the Hall sensor non-contact to obtain locomotive speed, the locomotive running without causing any interference, and easy installation, does not require any changes to the locomotive installation, but also facilitate future maintenance. The system uses a simple circuit to achieve status display and alarm, the use of light-emitting diodes to display the door lock state, while the light-emitting diode flash to achieve the alarm, with a simple and easy to understand the memory of the crew.

Key Words：Locomotive smart lock; double needle speed table; speed monitoring; Hall sensor

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题的研究背景及意义 1

1.2 课题的国内外研究现状 2

1.3 本文研究的主要内容 3

1.4 本文的组织结构 3

第2章 机车智能锁控制装置总体设计 5

2.1 机车智能锁控制装置需求分析 5

2.2 机车智能锁控制装置总体设计方案 5

2.2.1 控制装置主控部分设计方案 6

2.2.2 控制装置集成电控部分设计方案 7

第3章 机车智能锁控制装置硬件设计 9

3.1 智能锁控制装置硬件总体电路设计 9

3.2 主控部分模块硬件设计 10

3.2.1 霍尔电流传感器接口电路设计 10

3.2.2 电压比较器模块电路设计 11

3.2.3 RS触发器模块电路设计 12

3.2.4 电源模块电路设计 14

3.3 集成电控部分模块硬件设计 16

3.3.1 单片机模块电路设计 16

3.3.2 显示模块电路设计 17

3.3.3 门状态模块电路设计 18

第4章 机车智能锁控制装置软件设计 19

4.1 软件总体结构设计 19

4.2 单片机控制程序设计 20

第5章 总结与展望 24

5.1 本文总结 24

5.2 本文展望 24

参考文献 26

致 谢 28

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

作为国民经济的基础产业，铁路运输业一直在整个交通运输领域里扮演着重要的角色，对于国家和社会的经济发展有着强有力的推动作用。随着运输量的增多、增重，机车逐渐提高运行速度，而却因此引发许多危及人身安全的交通事故，例如乘务员在行车过程中从车门跌落而伤亡^[1]。此类事故说明了人们长期忽略的一个安全问题，即在机车运行过程中，机车门锁可以人为控制，缺乏自动锁装置。当机车通过比较颠簸路段或铁路汇合处时，机车机械门锁因故障开启或乘务员误碰到开门装置而开启等，对于乘务员来说都是非常危险的。因此如何解决机车运行过程中列车员的安全成为了人们面临的亟待解决的问题，而机车的车门智能控制锁则是其中最关键的技术。

机车是轨道交通运输的基本动力。机车担任着牵引客货列车和车站的调车作业的重要角色。于是，机车的许多因素都会影响着铁路完成的国家运输任务的质量，例如牵引性能、保有数量、保养和检修质量与对机车运用的正确组织。在轨道交通运输中，主要有蒸汽机车、电力机车和电力机车等三种牵引形式的机车^[2]，其中蒸汽机车的使用已逐渐减少。