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MS320F2812快速货车电子防滑器设计方案
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2017-11-22
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防滑控制是保障铁道车辆制动安全，提高制动效率的有效手段。特别是随着货运速度的提高，一旦发生滑行，可能造成更大的危害，因此，我国的快速货车上应考虑安装防滑装置［1］。齐车装备有限公司和眉山车辆有限公司在研发的快速货车的样机上，安装了机械式防滑器来解决轮对滑行问题。然而机械式防滑器存在灵敏度低、性能不稳定、不能实时监测粘着状态、调节制动压力的缺点［1］，且机械式防滑器中关键的敏感元件经长期使用易磨损，导致其性能逐渐下降。电子防滑器利用计算机控制技术，实时检测车轴滑行状态，调整制动缸压力以防止车轴打滑，且能根据多滑移判据判断车轴是否滑行，具有更高的准确性，在铁道客车、动车组等机车车辆上得到广泛运用。
在快速货车上使用电子防滑器需解决电源问题。西南交通大学已设计出一种可悬挂于车体底部的风力供电装置［2］。本文在此基础上对货车采用电子防滑器方案进行相应研究，提出了一种基于数字信号处理器（DSP-TMS320F2812）控制的防滑控制器，以模糊控制为算法，实现车轴的滑行检测和防滑控制。
1 快速货车电子防滑器原理
由于受粘着限制，车辆制动过程中容易产生滑行，甚至车轮擦伤。目前在我国速度超过120 km/h的铁道机车车辆上均安装了电子防滑器，防止车轴滑行。从原理上，快速货车电子防滑器和客车电子防滑器其原理是一致的：防滑器通过实时采集车辆上4个车轴速度，经比较得到车辆基准速度，进而计算车辆滑移率和减速度等，并根据多滑移判据，判断车轴是否打滑，从而调整制动缸压力，防止车轮滑行。本文设计的电子防滑器原理如图1所示。
2 硬件设计
防滑器需要采集各车轴速信号。速度传感器输出信号一般是速度脉冲形式，同时经过相应的数据处理才能完成防滑控制。较高的运算速度和数据处理能力可缩短防滑器的响应时间，提高响应准确性。本文选用了TI公司的32 bit定点DSP-TMS320F2812作为防滑器主机的核心控制器，其事件管理器的捕获单元可捕捉到外部引脚的跳变，可方便用于速度传感器信号的测量。该芯片数据处理能力达150 MIPS，集成了丰富的片上外设，既有数字信号的处理能力，又有强大的事件管理能力和嵌入式控制能力，特别适合于需要大批量数据处理的测控论域［3］。此外，完成防滑控制主要用到的模块还包括：事件管理器（EV）的定时器单元和CPU定时器、外设中断扩展模块（PIE）、模数转换模块、SPI通信接口、看门狗、通用I/O、外部中断接口和存储器接口等。
在快速货车上使用电子防滑器需解决电源问题。西南交通大学已设计出一种可悬挂于车体底部的风力供电装置［2］。本文在此基础上对货车采用电子防滑器方案进行相应研究，提出了一种基于数字信号处理器（DSP-TMS320F2812）控制的防滑控制器，以模糊控制为算法，实现车轴的滑行检测和防滑控制。
1 快速货车电子防滑器原理
由于受粘着限制，车辆制动过程中容易产生滑行，甚至车轮擦伤。目前在我国速度超过120 km/h的铁道机车车辆上均安装了电子防滑器，防止车轴滑行。从原理上，快速货车电子防滑器和客车电子防滑器其原理是一致的：防滑器通过实时采集车辆上4个车轴速度，经比较得到车辆基准速度，进而计算车辆滑移率和减速度等，并根据多滑移判据，判断车轴是否打滑，从而调整制动缸压力，防止车轮滑行。本文设计的电子防滑器原理如图1所示。
2 硬件设计
防滑器需要采集各车轴速信号。速度传感器输出信号一般是速度脉冲形式，同时经过相应的数据处理才能完成防滑控制。较高的运算速度和数据处理能力可缩短防滑器的响应时间，提高响应准确性。本文选用了TI公司的32 bit定点DSP-TMS320F2812作为防滑器主机的核心控制器，其事件管理器的捕获单元可捕捉到外部引脚的跳变，可方便用于速度传感器信号的测量。该芯片数据处理能力达150 MIPS，集成了丰富的片上外设，既有数字信号的处理能力，又有强大的事件管理能力和嵌入式控制能力，特别适合于需要大批量数据处理的测控论域［3］。此外，完成防滑控制主要用到的模块还包括：事件管理器（EV）的定时器单元和CPU定时器、外设中断扩展模块（PIE）、模数转换模块、SPI通信接口、看门狗、通用I/O、外部中断接口和存储器接口等。
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