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高速列车车厢压力监控器及其实验台的研制

作　者: 王雷勇
导　师: 卢燕；张天开
学　校: 青岛理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 高速列车压力波空气动力学压力监控器压力监控器实验台
分类号: U270.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

列车高速运行时,其外表面的空气压力将随着车速及运行环境而发生波动。特别是当高速列车会车或在隧道中运行时,车表面的瞬时压力波幅值会在较大范围内变化。处于列车前部的车厢,在外界正压力的作用下排气阻力增加;处于列车尾部的车厢,在外界负压的作用下,新风风机的进风阻力增大。外界空气压力的这种波动通过车体上的缝隙或空调系统的进、排风口影响到车内。如果车内空气压力的变化量及变化速度超过一定值,则刺激乘客的耳膜,影响乘坐舒适性。针对这个问题,本文运用空气动力学原理,分析了高速列车空气压力波对乘客舒适度的影响,介绍了国内、外解决压力波动问题的方法,提出了一种新的解决方案。通过实际运行证明,这种新的解决方案能很好地解决高速列车车厢内的压力波动问题。为使高速列车在运行过程中减少压力波动的影响,保证乘客舒适度,车厢在生产过程中需要采取严格的空气密封生产工艺。另外,需要在车厢内设置压力监测与控制系统(简称:压力监控器)。针对压力监控器生产过程中,其性能是否满足应用的需要,设计制作压力监控器实验台,用来模拟高速列车实际运行时的工况,并对压力监控器的性能进行检验,判断压力监控器是否合格。因为我国目前正在大力发展高速列车,所以减少压力波动的影响,对于高速列车有着重要的意义。

全文目录

摘要  9-10
Abstract  10-11
第1章绪论  11-19
  1.1 引言  11-13
    1.1.1 压力波动与舒适性概述  11-13
    1.1.2 对车厢压力密封性的要求  13
  1.2 国内外研究现状  13-16
    1.2.1 国内外研究现状概述  13-15
    1.2.2 CRH系列动车组的车内空气压力波动控制  15-16
  1.3 提出一个新的解决方案  16-18
  1.4 本章小结  18-19
第2章运用空气动力学分析压力波的影响  19-23
  2.1 高速列车空气动力学  19-22
  2.2 列车内气压的舒适性规定  22
  2.3 本章小结  22-23
第3章压力监控器控制系统硬件电路设计  23-36
  3.1 压力监控器的硬件电路设计  23-24
  3.2 信号调理电路  24-25
    3.2.1 滤波电路设计  24
    3.2.2 采样电路  24-25
  3.3 A/D转换电路设计  25-28
  3.4 单片机系统电路设计  28-30
    3.4.1 单片机的选择  28
    3.4.2 电源的选择  28-29
    3.4.3 复位电路设计  29
    3.4.4 时钟电路设计  29-30
  3.5 按键的电路设计  30-31
  3.6 显示电路设计  31-33
    3.6.1 液晶屏的选择  31
    3.6.2 显示电路图  31
    3.6.3 液晶屏显示界面设计  31-33
  3.7 硬件抗干扰技术  33-34
    3.7.1 有源滤波  33
    3.7.2 设计可靠的复位电路  33
    3.7.3 对电路板进行合理的分区  33
    3.7.4 印制电路板的可靠性设计  33-34
  3.8 本章小节  34-36
第4章压力监控器控制系统软件设计及调试  36-45
  4.1 程序结构设计  36-39
    4.1.1 主程序  36-37
    4.1.2 键盘扫描子程序  37
    4.1.3 定时中断服务程序  37-38
    4.1.4 压力检测程序  38-39
    4.1.5 压力处理程序  39
    4.1.6 压力控制程序  39
    4.1.7 压力显示程序  39
  4.2 主要程序模块清单  39-41
    4.2.1 数据采集程序  39-40
    4.2.2 A/D转换部分程序  40-41
  4.3 软件抗干扰技术  41-42
  4.4 调试  42-43
    4.4.1 调试内容  42
    4.4.2 调试步骤  42-43
    4.4.3 调试中遇到的问题和解决方法  43
  4.5 本章小结  43-45
第5章压力监控器实验台控制系统硬件设计  45-54
  5.1 压力监控器实验台硬件的气路总体设计  45-46
  5.2 压力监控器实验台电路设计  46-47
  5.3 压力传感器选型及标定  47-48
    5.3.1 压力传感器选型  47
    5.3.2 压力传感器的标定  47-48
  5.4 PLC-CPU模块选型  48-49
  5.5 PLC-AD/DA模块选型  49
  5.6 电源选型  49
  5.7 触摸屏选型  49-50
  5.8 硬件接线原理图  50-53
    5.8.1 PLC总体结构图  50
    5.8.2 模拟量输入、输出模块接线原理图  50-51
    5.8.3 开关量输入、输出模块接线原理图  51-52
    5.8.4 控制柜配电图  52-53
    5.8.5 硬件装配图  53
  5.9 本章小结  53-54
第6章压力监控器实验台控制系统功能的设计与实现  54-69
  6.1 压力监控器实验台控制系统软件的设计要求  54-55
  6.2 压力监控器实验台软件的程序流程图  55-56
  6.3 应用设计软件介绍  56-57
  6.4 操作面板设计及使用  57-58
  6.5 触摸屏的设置与使用  58-66
    6.5.1 参数设置  58-60
    6.5.2 自动运行画面  60-62
    6.5.3 手动运行画面  62-63
    6.5.4 数据分析界面  63-65
    6.5.5 曲线分析界面  65-66
  6.6 稳压箱内压力闭环控制设计  66-68
    6.6.1 稳压箱内压力闭环控制  66
    6.6.2 PID控制算法  66-68
  6.7 常见故障及排除办法  68
  6.8 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-73
攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作  73-74
致谢  74-75
附录  75-84
  附图1 压力监控器实验台—硬件连接图  75-76
  附图2 压力监控器实验台—接线端子排  76-77
  附图3 压力监控器实验台—PLC总体结构图  77-78
  附图4 压力监控器实验台—控制柜配电图  78-79
  附图5 压力监控器实验台—AD/DA接线图  79-80
  附图6 压力监控器实验台—CPU模块输入端接线图  80-81
  附图7 压力监控器实验台—CPU模块输出接线图  81-82
  附图8 压力监控器电路  82-84
  附图9 压力监控器实验台外观图  84
  附录10 压力监控器实验台硬件装配实物图  84

高速列车车厢压力监控器及其实验台的研制

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