空气压缩机作为向铁路机车上各种风动设备和制动系统提供风源的装置,是整个机车必不可少的组成装置。压缩机腔体温度的高低将直接关系压缩机的安全可靠工作及机车运用效率,因此对压缩机防火防爆等级及可靠度要求很高。目前我国铁路机车压缩机采用传统的继电器控制方式,只是实现了超温保护等功能,但无法显示和记录压缩机工作温度,同时不利于压缩机故障的提前预防和原因查找,无法满足铁路设备现代化、智能化和自动化的要求。机车运行中往往不作任何提示的停止压缩机工作,给机车正常运行造成了严重的影响,因此对铁路机车压缩机温度保护控制电路的研究对于压缩机的安全可靠工作具有重要的现实意义和应用价值。本论文研究工作依托广州(铁路)集团公司与中国铁道科学研究院成都电子电器研究所联合研制项目《电力机车压缩机温度报警研制》开展,针对铁路机车压缩机运行的现场实际,采用单片机技术与总线控制技术相结合的方法,结合机车现有的JHJ-Ⅲ型防火报警系统,以ARM系列单片机为核心控制器,设计和开发了一种专门适用于铁路机车的智能空气压缩机温度保护控制系统,在原有超温保护停机的基础上,实现了压缩机温度的实时显示、超温报警以及数据存储等功能,给机车司乘人员预防不明原因的压缩机停机以及机车检修工作者对压缩机故障的判断提供了重要依据和直观判断。系统总体方案设计本着方便实现、可靠性强、成本低、易于操作的设计原则,采用模块化的设计思想,主要进行了系统硬件和软件两部分的设计。本论文主要研究内容有以下几方面:(1)本文对系统硬件电路所需主要电子器件单片机、温度传感器、总线等进行了选型,决定采用STM32F103C8T6型ARM芯片为核心控制器,PT100热电阻为温度传感器,RS-485总线为通信方式。(2)在系统总体设计方案下,本文详细论述了压缩机温度保护控制系统中硬件和软件的设计过程,主要包括单片机最小系统、温度采集调理电路、压力检测电路、总线通信电路、报警输出电路、超温控制输出电路等模块的硬件和软件设计以及对防火主机温度显示的软件程序修改。(3)为了提高压缩机温度数据的采集精度,本文设计了对压缩机温度采集数据的滤波处理,完成了基于MATLAB的卡尔曼滤波器的仿真与实现。本系统在实验室环境下,利用RS-485总线将设计的压缩机温度控制系统、JHJ-Ⅲ型防火主机、温度传感器相连接来模拟机车环境采集压缩机温度,并在SS8机车上进行了综合测试。测试结果不仅说明了数据传输的稳定性以及与JHJ-Ⅲ型防火主机配合的可行性,同时验证了所研发的压缩机温度保护控制系统达到了铁路机车压缩机温度实时显示与超温报警等功能,可以满足铁路设备智能化、自动化的技术要求。