專利名稱：軌道車輛牽引制動實時信息監測分析系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種針對軌道車輛牽引制動信息進行監測和分析系統，特別涉及一種基于嵌入式實時操作系統的軌道車輛牽引制動實時信息監測分析系統。
背景技術：
目前，我國軌道交通進入快速發展的時期，特別是動車組、高鐵等項目的推行，將我國軌道交通推至了一個新的高峰，隨著軌道車輛的快速發展，軌道車輛的安全運營成為一個至關重要的課題。在動車組等軌道車輛高速運營的情況下，當運行中出現牽引變流器和制動控制裝置相關的故障時，此時需要查看與牽引變流器、制動控制裝置的各項參數，以便于進行故障分析。針對現有的系統，查看相關參數需要通過停車到車下的牽引變流器和BCU側去下載， 或是通過在司機室的監控屏上查看部分數據，這樣做的不是，一是在車輛運行中停車可能會引起列車延誤，二是會使整個故障排查時間延長，不利于工作高效的展開，所以在不影響車輛正常運行的情況下，對牽引變流器和基礎制動裝置進行實時在線運行監測及壽命分析具有重要意義。
發明內容本實用新型主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種能夠對軌道車輛牽引制動關鍵數據及車輛基本運行實時信息進行高密度采集、大容量記錄、實時顯示和動態分析的軌道車輛牽引制動實時信息監測分析系統。為實現上述目的，本實用新型的技術方案是一種軌道車輛牽引制動信息監測分析系統，該系統包括記錄裝置主機，采用32位嵌入式工業級處理器，用于實時接收、記錄并提供數據下載；車輛信息中心，用于向所述記錄裝置主機提供牽引、制動相關的基本參數、車輛運行狀態數據及車輛基本運行信息；數據處理終端，用于將所述記錄裝置主機接收下載的數據進行實時顯示、在線監測及分析處理；所述記錄裝置主機、車輛信息中心及數據處理終端之間通過通信電纜連接。進一步，所述記錄裝置主機包括CPU模塊，用于進行數據的處理，完成文件接收、文件存儲的管理；存儲器模塊，用于完成數據的存儲，為數據存儲提供空間；電源模塊，用于進行電源轉換，為整個記錄裝置提供電源；通信模塊，用于完成與所述車輛信息中心之間通訊的接收與發送，完成硬連線信號的輸出；信號指示與輸出模塊，用于完成人機交互單元的功能，提供人機接口。[0017]進一步，所述記錄裝置主機至少包括一路通信接口、一路下載及在線監視接口、一個數據存儲接口、一個故障輸出接口、一個調試接口。進一步，所述通信接口為電流環接口、或為RS485接口、或為以太網接口、或為MVB接口。
進一步，所述下載及在線監視接口為電流環接口、或為RS485接口、或為以太網接□。進一步，所述調試接口為RS232接口、或為以太網接口、或為MVB接口。進一步，數據處理終端為內裝有數據處理軟件的筆記本電腦。進一步，所述數據處理終端對數據進行實時顯示和分析包括圖表或圖形曲線的形式。綜上內容，本實用新型所提供的軌道車輛牽引制動實時信息監測分析系統，只需要通過通信電纜將數據處理終端和記錄裝置主機與車輛信息控制中心連接起來，就可以對正在運營的車輛進行實時、在線檢測牽引變流器和制動控制裝置的各項參數的變化情況， 并可以對相關數據進行高密度采集、大容量記錄和對數據進行分析，同時可以通過曲線或圖表對采集和記錄的數據進行全面直觀的展示。通過實時在線監測相關的數據，可以免去運行中停車以下載相關數據，使得車輛檢測運行更加高效方便。另外，該系統可以實現全面監測牽引變流器和基礎制動裝置動態行為與參數變化的目的，對深入研究牽引變流器和基礎制動裝置的功能性可可靠性提供數據依據，具有重要意義。
圖1是本實用新型結構圖；圖2是本實用新型在線監測流程框圖。如圖1和圖2所示，中央裝置1，終端裝置2。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述如圖1所示，一種軌道車輛牽引制動實時信息監測分析系統，該系統包括車輛信息中心、記錄裝置主機(圖中未示出)及數據處理終端(圖中未示出)。其中，車輛信息中心由中央裝置1和終端裝置2及相關的傳輸電纜組成，終端裝置 2與牽引交流器CI和制動控制裝置BCU通過通信電纜連接，終端裝置2與中央裝置1連接， 中央裝置1與記錄裝置主機連接，終端裝置2實時采集牽引交流器CI和制動控制裝置BCU 的各種運行狀態數據，再通過中央裝置1，連同運行速度、里程、日歷時鐘等車輛基本運行狀態信息一起實時傳輸至記錄裝置主機，中央裝置1作為對列車牽引、制動等信息控制、監視的裝置，同時起著向記錄裝置主機傳輸數據的作用。記錄裝置主機用于實時接收、記錄并提供數據下載從車輛信息中心接收所有相關數據，并可通過通信電纜將相關的數據實時的展示在用做數據處理終端的專用筆記本電腦上，是一個實現實時接收、高密度采集、大容量記錄，并同時提供數據下載和在線監測接口的存儲平臺。記錄裝置主機采用分布式電源和獨立模塊的機械結構，進一步提高系統的可靠性和性價比，極大地方便現場安裝與維護。本實施例中的記錄裝置主機采用時下通用的32位嵌入式工業級處理器 (Freescale MPC5200B有鉛型號)，主頻最高可達400MHz，可滿足高速通信和數據處理的需要。內嵌流行的商用實時多任務操作系統(VxWorks)，以保證軟件的可靠性與實時性。記錄裝置主機(TBD R)包括CPU模塊、存儲器模塊、電源模塊、通信模塊、信號指示與輸出模塊，各模塊在CPU模塊的協調和控制下，完成記裝置主機對外的接口通信和數據存儲功能。其中，CPU模塊用于進行數據的處理，完成文件接收、文件存儲的管理。主要包括CPU、B00T LOADER與文件系統FLASH和動態易失性存儲器DDR SDRAM等電路，其中BOOT FLASH用于存放引導代碼、操作系統代碼以及以操作系統支持的文件系統格式存放應用程序代碼、用戶配置數據等，容量為16M字節；而DDR SDRAM存儲器主要用于程序的動態加載，以及大量中間數據的暫存，容量為64M字節。存儲器模塊用于完成數據的存儲，為數據存儲提供空間。存儲器模塊是在CPU自帶的ATA接口上擴展出的一個標準的40-PIN CF卡槽，用戶可根據實際需要自行選擇CF卡的容量，用以完成大容量的數據存儲，使用時，把CF卡插入卡槽即可。電源模塊用于進行電源轉換，為整個記錄裝置提供5V、3. 3V、2. 5V以及1. 5V的供 ^！^ O通信模塊用于完成與所述車輛信息中心之間通訊的接收與發送，完成硬連線信號的輸出。信號指示與輸出模塊用于完成人機交互單元的功能，提供人機接口。為了通信、調試等的需要，在記錄裝置主機上至少包括一路通信接口 X2、一路下載及在線監視接口 X6、一個數據存儲接口 X4、一個故障輸出接口 X3、一個調試接口 X5，還包括有一個備用接口 Xl，一個電源接口 X7，及多個指示燈L1-L4。其中，通信接口 X2包括但不限于以下方式20mA電流環接口、RS485接口、以太網接口、MVB接口或其他通信方式。車輛信息中心通過通信接口 X2與記錄裝置主機連接。本實施例中，通信接口 X2采用20mA電流環接口，用以提供基于20mA電流環協議下的通信接口，完成牽引制動數據等列車信息的接收，波特率為9. 6Kbps ；下載及在線監視接口 X6采用電流環接口、RS485接口或以太網接口，本實施例中采用一個10M/100M自適應的以太網接口，數據處理終端通過該以太網接口與記錄裝置主機連接，實現網絡通信、在線調試、程序下載、數據下載、在線監控等的功能。數據存儲接口 X4，則是一個在CPU自帶的ATA接口上擴展出的一個標準的 40-PINCF卡槽，用以滿足大容量數據存儲的要求。選用的CF卡則為工業級CF卡，可讀寫次數高達200萬次。根據要求，記錄裝置主機會把接收過來牽引制動等信息存儲到CF卡中， 如存儲已滿，且數據未能及時下載，則最早的數據信息會被先覆蓋。選用CF卡作為存儲載體，主要基于CF卡兼容性好，存儲容量大，不易損壞的特點。另外，現有的CF卡一般都支持 ECC糾錯算法，可有效降低存儲數據的故障率，也就大大減輕了軟件的工作量。故障輸出接口 X3用以完成系統故障時的報警信號輸出，與數據處理終端連接。主要包括電源電壓監視電路(完成3. 3VU.5V電源供電電壓的監控)、通用狀態指示(通過 LED顯示系統的工作狀態)、內部溫度監視(主要監控CPU周圍的溫度)和故障報警輸出(當系統故障時，通過繼電器的吸合完成報警信號的輸出)等。在檢測至記錄裝置主機或數據處理終端有故障發生時，或記錄裝置主機與車輛信息中心通信不良時，數據處理終端就會自動提示故障信息，點亮自身設備的相應故障指示燈，并同時向車輛信息中心發出故障報警信號。該系統僅從車輛信息中心獲取所需數據，而不參與車輛控制，無論當設備工作或故障時均不影響車輛信息中心的工作可靠性。調試接口 X5，可以為任何 可以實現通信功能的接口，如可以采用RS232接口、以太網接口、MVB接口等，本實施例中采用RS232接口。主要作為基于PC機的數據處理終端的試終端接口，用于底層程序下載、監視等調試功能，波特率最大為115. 2Kbps。數據處理終端是內裝有相關數據分析處理軟件的專用筆記本電腦，通過以太網接口與記錄裝置主機連接，用于將從記錄裝置主機接收下載的數據進行實時顯示、在線監測及動態分析處理，實現數據評估和歸檔。其中，數據處理終端對數據進行實時顯示和分析可以包括圖表或圖形曲線兩種形式。數據處理終端中的數據分析處理軟件還可以完成的功能有車輛在線數據的實時監視；數據以圖表或圖形曲線的形式進行顯示與分析；對數據進行分析、統計和存檔；文件數據庫管理；記錄數據的快速下載等。還可以精確進行制動能量計算與統計、乘坐率計算、 制動次數統計等。數據查詢結果可表格顯示并導入Excel存檔，也可采用波形曲線顯示，波形可直接打印或保存為bmp位圖圖片。制動能量計算與統計包括總能量計算與統計、再生電量計算與統計、阻力能量計算與統計、機械能量計算與統計。制動能量計算與統計結果可表格、曲線、餅圖等多種顯示方式，可存檔或打印。如圖2所示，下面詳細描述在線監測及分析方法數據處理終端中的數據分析處理軟件(PTU軟件)在嵌入式操作系統的統一調度下，根據用戶預先定義的任務優先級完成用戶特定的應用功能；應用層由PTU軟件完成，通過以太網接口完成在線監測功能。具體步驟如下(1)將記錄裝置主機與車輛信息中心通過通信接口 X2及通信電纜連接，再將裝有PTU軟件的專用筆記本電腦，用以太網電纜與記錄裝置主機的以太網接口 X6連接。(2)輸入記錄裝置主機的IP地址和端口號進行連接；(3)連接成功后，先設置監測頻率，比如50ms、100ms、200ms等。然后選擇要監測的通道。設置完成后，啟動監測；(4)PTU軟件即根據設置的頻率從記錄裝置主機采集數據，并通過數據處理軟件對數據進行實時顯示及解析處理分析。實現數據的實時顯示，可選擇圖表或圖形曲線顯示。其中，圖形曲線顯示采用專用的控件，該控件實時性好、功能強。暫停監測后，可對圖形曲線進行放大、縮小、打印或保存等操作。數據實時顯示的同時，系統還可完成數據的動態分析，動態分析也可選擇圖表或圖形曲線兩種方式顯示。若有故障發生，數據處理終端自動提示故障信息，并同時向所述車輛信息中心發出故障報警信號。本實用新型能夠對高速動車組牽引/制動關鍵數據及動車組基本運行參數進行實時高密度、長周期、大容量數據記錄；對下載數據進行分析、統計和存檔；歷史數據多形式展示；事件查詢及輔助分析；對動車組在制動期間的制動能量進行計算及匯總，研究制動盤和閘片能量負荷情況，結合制動盤和閘片的磨耗情況，綜合評估制動盤和閘片的運用狀態；同時掌握特定客專線路運營下的動車組制動盤和閘片的使用規律等。
如上所述，結合附圖和實施例所給出的方案內容，可以衍生出類似的技術方案。但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
權利要求1.一種軌道車輛牽引制動實時信息監測分析系統，其特征在于，該系統包括 記錄裝置主機，采用32位嵌入式工業級處理器，用于實時接收、記錄并提供數據下載； 車輛信息中心，用于向所述記錄裝置主機提供牽引、制動相關的基本參數、車輛運行數據及車輛基本運行信息；數據處理終端，用于將所述記錄裝置主機接收下載的數據進行實時顯示、在線監測及分析處理；所述記錄裝置主機、車輛信息中心及數據處理終端之間通過通信電纜連接。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于所述記錄裝置主機包括， CPU模塊，用于進行數據的處理，完成文件接收、文件存儲的管理；存儲器模塊，用于完成數據的存儲，為數據存儲提供空間； 電源模塊，用于進行電源轉換，為整個記錄裝置提供電源；通信模塊，用于完成與所述車輛信息中心之間通訊的接收與發送，完成硬連線信號的輸出；信號指示與輸出模塊，用于完成人機交互單元的功能，提供人機接口。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于所述記錄裝置主機至少包括一路通信接口、一路下載及在線監視接口、一個數據存儲接口、一個故障輸出接口、一個調試接口。
4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于所述通信接口為電流環接口、或為RS485 接口、或為以太網接口、或為MVB接口。
5.根據權利要求3所述的系統，其特征在于所述下載及在線監視接口為電流環接口、 或為RS485接口、或為以太網接口。
6.根據權利要求3所述的系統，其特征在于所述調試接口為RS232接口、或為以太網接口、或為MVB接口。
7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于數據處理終端為內裝有數據處理軟件的筆記本電腦。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于所述數據處理終端對數據進行實時顯示和分析包括圖表或圖形曲線的形式。
專利摘要本實用新型涉及一種軌道車輛牽引制動實時信息監測分析系統，包括采用工業級處理器，用于實時接收、記錄并提供數據下載的記錄裝置主機；用于向所述記錄裝置主機提供牽引、制動相關的車輛運行數據及車輛基本運行狀態信息的車輛信息中心；用于將所述記錄裝置主機接收下載的數據進行實時顯示、在線監測及分析處理的數據處理終端。本實用新型能夠對高速運營車輛的牽引制動關鍵數據及基本運行參數進行高密度、長周期、大容量數據記錄，對下載數據進行分析、統計和存檔，歷史數據多形式展示，并可以實現相關牽引制動數據的實時在線監測和分析。
文檔編號B61L23/00GK202106993SQ20112014539
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月10日 優先權日2011年5月10日
發明者劉軍, 吳冬華, 寧僑, 楊麗麗, 汪旭, 王延翠, 王成福, 鄧學壽, 陳發啟 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司, 株洲南車時代電氣股份有限公司