专利名称：轨道车辆牵引制动实时信息监测分析系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种针对轨道车辆牵引制动信息进行监测和分析系统，特别涉及一种基于嵌入式实时操作系统的轨道车辆牵引制动实时信息监测分析系统。
背景技术：
目前，我国轨道交通进入快速发展的时期，特别是动车组、高铁等项目的推行，将我国轨道交通推至了一个新的高峰，随着轨道车辆的快速发展，轨道车辆的安全运营成为一个至关重要的课题。在动车组等轨道车辆高速运营的情况下，当运行中出现牵引变流器和制动控制装置相关的故障时，此时需要查看与牵引变流器、制动控制装置的各项参数，以便于进行故障分析。针对现有的系统，查看相关参数需要通过停车到车下的牵引变流器和BCU侧去下载， 或是通过在司机室的监控屏上查看部分数据，这样做的不是，一是在车辆运行中停车可能会引起列车延误，二是会使整个故障排查时间延长，不利于工作高效的展开，所以在不影响车辆正常运行的情况下，对牵引变流器和基础制动装置进行实时在线运行监测及寿命分析具有重要意义。
发明内容本实用新型主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种能够对轨道车辆牵引制动关键数据及车辆基本运行实时信息进行高密度采集、大容量记录、实时显示和动态分析的轨道车辆牵引制动实时信息监测分析系统。为实现上述目的，本实用新型的技术方案是一种轨道车辆牵引制动信息监测分析系统，该系统包括记录装置主机，采用32位嵌入式工业级处理器，用于实时接收、记录并提供数据下载；车辆信息中心，用于向所述记录装置主机提供牵引、制动相关的基本参数、车辆运行状态数据及车辆基本运行信息；数据处理终端，用于将所述记录装置主机接收下载的数据进行实时显示、在线监测及分析处理；所述记录装置主机、车辆信息中心及数据处理终端之间通过通信电缆连接。进一步，所述记录装置主机包括CPU模块，用于进行数据的处理，完成文件接收、文件存储的管理；存储器模块，用于完成数据的存储，为数据存储提供空间；电源模块，用于进行电源转换，为整个记录装置提供电源；通信模块，用于完成与所述车辆信息中心之间通讯的接收与发送，完成硬连线信号的输出；信号指示与输出模块，用于完成人机交互单元的功能，提供人机接口。[0017]进一步，所述记录装置主机至少包括一路通信接口、一路下载及在线监视接口、一个数据存储接口、一个故障输出接口、一个调试接口。进一步，所述通信接口为电流环接口、或为RS485接口、或为以太网接口、或为MVB接口。
进一步，所述下载及在线监视接口为电流环接口、或为RS485接口、或为以太网接□。进一步，所述调试接口为RS232接口、或为以太网接口、或为MVB接口。进一步，数据处理终端为内装有数据处理软件的笔记本电脑。进一步，所述数据处理终端对数据进行实时显示和分析包括图表或图形曲线的形式。综上内容，本实用新型所提供的轨道车辆牵引制动实时信息监测分析系统，只需要通过通信电缆将数据处理终端和记录装置主机与车辆信息控制中心连接起来，就可以对正在运营的车辆进行实时、在线检测牵引变流器和制动控制装置的各项参数的变化情况， 并可以对相关数据进行高密度采集、大容量记录和对数据进行分析，同时可以通过曲线或图表对采集和记录的数据进行全面直观的展示。通过实时在线监测相关的数据，可以免去运行中停车以下载相关数据，使得车辆检测运行更加高效方便。另外，该系统可以实现全面监测牵引变流器和基础制动装置动态行为与参数变化的目的，对深入研究牵引变流器和基础制动装置的功能性可可靠性提供数据依据，具有重要意义。
图1是本实用新型结构图；图2是本实用新型在线监测流程框图。如图1和图2所示，中央装置1，终端装置2。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述如图1所示，一种轨道车辆牵引制动实时信息监测分析系统，该系统包括车辆信息中心、记录装置主机(图中未示出)及数据处理终端(图中未示出)。其中，车辆信息中心由中央装置1和终端装置2及相关的传输电缆组成，终端装置 2与牵引交流器CI和制动控制装置BCU通过通信电缆连接，终端装置2与中央装置1连接， 中央装置1与记录装置主机连接，终端装置2实时采集牵引交流器CI和制动控制装置BCU 的各种运行状态数据，再通过中央装置1，连同运行速度、里程、日历时钟等车辆基本运行状态信息一起实时传输至记录装置主机，中央装置1作为对列车牵引、制动等信息控制、监视的装置，同时起着向记录装置主机传输数据的作用。记录装置主机用于实时接收、记录并提供数据下载从车辆信息中心接收所有相关数据，并可通过通信电缆将相关的数据实时的展示在用做数据处理终端的专用笔记本电脑上，是一个实现实时接收、高密度采集、大容量记录，并同时提供数据下载和在线监测接口的存储平台。记录装置主机采用分布式电源和独立模块的机械结构，进一步提高系统的可靠性和性价比，极大地方便现场安装与维护。本实施例中的记录装置主机采用时下通用的32位嵌入式工业级处理器 (Freescale MPC5200B有铅型号)，主频最高可达400MHz，可满足高速通信和数据处理的需要。内嵌流行的商用实时多任务操作系统(VxWorks)，以保证软件的可靠性与实时性。记录装置主机(TBD R)包括CPU模块、存储器模块、电源模块、通信模块、信号指示与输出模块，各模块在CPU模块的协调和控制下，完成记装置主机对外的接口通信和数据存储功能。其中，CPU模块用于进行数据的处理，完成文件接收、文件存储的管理。主要包括CPU、B00T LOADER与文件系统FLASH和动态易失性存储器DDR SDRAM等电路，其中BOOT FLASH用于存放引导代码、操作系统代码以及以操作系统支持的文件系统格式存放应用程序代码、用户配置数据等，容量为16M字节；而DDR SDRAM存储器主要用于程序的动态加载，以及大量中间数据的暂存，容量为64M字节。存储器模块用于完成数据的存储，为数据存储提供空间。存储器模块是在CPU自带的ATA接口上扩展出的一个标准的40-PIN CF卡槽，用户可根据实际需要自行选择CF卡的容量，用以完成大容量的数据存储，使用时，把CF卡插入卡槽即可。电源模块用于进行电源转换，为整个记录装置提供5V、3. 3V、2. 5V以及1. 5V的供 ^！^ O通信模块用于完成与所述车辆信息中心之间通讯的接收与发送，完成硬连线信号的输出。信号指示与输出模块用于完成人机交互单元的功能，提供人机接口。为了通信、调试等的需要，在记录装置主机上至少包括一路通信接口 X2、一路下载及在线监视接口 X6、一个数据存储接口 X4、一个故障输出接口 X3、一个调试接口 X5，还包括有一个备用接口 Xl，一个电源接口 X7，及多个指示灯L1-L4。其中，通信接口 X2包括但不限于以下方式20mA电流环接口、RS485接口、以太网接口、MVB接口或其他通信方式。车辆信息中心通过通信接口 X2与记录装置主机连接。本实施例中，通信接口 X2采用20mA电流环接口，用以提供基于20mA电流环协议下的通信接口，完成牵引制动数据等列车信息的接收，波特率为9. 6Kbps ；下载及在线监视接口 X6采用电流环接口、RS485接口或以太网接口，本实施例中采用一个10M/100M自适应的以太网接口，数据处理终端通过该以太网接口与记录装置主机连接，实现网络通信、在线调试、程序下载、数据下载、在线监控等的功能。数据存储接口 X4，则是一个在CPU自带的ATA接口上扩展出的一个标准的 40-PINCF卡槽，用以满足大容量数据存储的要求。选用的CF卡则为工业级CF卡，可读写次数高达200万次。根据要求，记录装置主机会把接收过来牵引制动等信息存储到CF卡中， 如存储已满，且数据未能及时下载，则最早的数据信息会被先覆盖。选用CF卡作为存储载体，主要基于CF卡兼容性好，存储容量大，不易损坏的特点。另外，现有的CF卡一般都支持 ECC纠错算法，可有效降低存储数据的故障率，也就大大减轻了软件的工作量。故障输出接口 X3用以完成系统故障时的报警信号输出，与数据处理终端连接。主要包括电源电压监视电路(完成3. 3VU.5V电源供电电压的监控)、通用状态指示(通过 LED显示系统的工作状态)、内部温度监视(主要监控CPU周围的温度)和故障报警输出(当系统故障时，通过继电器的吸合完成报警信号的输出)等。在检测至记录装置主机或数据处理终端有故障发生时，或记录装置主机与车辆信息中心通信不良时，数据处理终端就会自动提示故障信息，点亮自身设备的相应故障指示灯，并同时向车辆信息中心发出故障报警信号。该系统仅从车辆信息中心获取所需数据，而不参与车辆控制，无论当设备工作或故障时均不影响车辆信息中心的工作可靠性。调试接口 X5，可以为任何 可以实现通信功能的接口，如可以采用RS232接口、以太网接口、MVB接口等，本实施例中采用RS232接口。主要作为基于PC机的数据处理终端的试终端接口，用于底层程序下载、监视等调试功能，波特率最大为115. 2Kbps。数据处理终端是内装有相关数据分析处理软件的专用笔记本电脑，通过以太网接口与记录装置主机连接，用于将从记录装置主机接收下载的数据进行实时显示、在线监测及动态分析处理，实现数据评估和归档。其中，数据处理终端对数据进行实时显示和分析可以包括图表或图形曲线两种形式。数据处理终端中的数据分析处理软件还可以完成的功能有车辆在线数据的实时监视；数据以图表或图形曲线的形式进行显示与分析；对数据进行分析、统计和存档；文件数据库管理；记录数据的快速下载等。还可以精确进行制动能量计算与统计、乘坐率计算、 制动次数统计等。数据查询结果可表格显示并导入Excel存档，也可采用波形曲线显示，波形可直接打印或保存为bmp位图图片。制动能量计算与统计包括总能量计算与统计、再生电量计算与统计、阻力能量计算与统计、机械能量计算与统计。制动能量计算与统计结果可表格、曲线、饼图等多种显示方式，可存档或打印。如图2所示，下面详细描述在线监测及分析方法数据处理终端中的数据分析处理软件(PTU软件)在嵌入式操作系统的统一调度下，根据用户预先定义的任务优先级完成用户特定的应用功能；应用层由PTU软件完成，通过以太网接口完成在线监测功能。具体步骤如下(1)将记录装置主机与车辆信息中心通过通信接口 X2及通信电缆连接，再将装有PTU软件的专用笔记本电脑，用以太网电缆与记录装置主机的以太网接口 X6连接。(2)输入记录装置主机的IP地址和端口号进行连接；(3)连接成功后，先设置监测频率，比如50ms、100ms、200ms等。然后选择要监测的通道。设置完成后，启动监测；(4)PTU软件即根据设置的频率从记录装置主机采集数据，并通过数据处理软件对数据进行实时显示及解析处理分析。实现数据的实时显示，可选择图表或图形曲线显示。其中，图形曲线显示采用专用的控件，该控件实时性好、功能强。暂停监测后，可对图形曲线进行放大、缩小、打印或保存等操作。数据实时显示的同时，系统还可完成数据的动态分析，动态分析也可选择图表或图形曲线两种方式显示。若有故障发生，数据处理终端自动提示故障信息，并同时向所述车辆信息中心发出故障报警信号。本实用新型能够对高速动车组牵引/制动关键数据及动车组基本运行参数进行实时高密度、长周期、大容量数据记录；对下载数据进行分析、统计和存档；历史数据多形式展示；事件查询及辅助分析；对动车组在制动期间的制动能量进行计算及汇总，研究制动盘和闸片能量负荷情况，结合制动盘和闸片的磨耗情况，综合评估制动盘和闸片的运用状态；同时掌握特定客专线路运营下的动车组制动盘和闸片的使用规律等。
如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种轨道车辆牵引制动实时信息监测分析系统，其特征在于，该系统包括 记录装置主机，采用32位嵌入式工业级处理器，用于实时接收、记录并提供数据下载； 车辆信息中心，用于向所述记录装置主机提供牵引、制动相关的基本参数、车辆运行数据及车辆基本运行信息；数据处理终端，用于将所述记录装置主机接收下载的数据进行实时显示、在线监测及分析处理；所述记录装置主机、车辆信息中心及数据处理终端之间通过通信电缆连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述记录装置主机包括， CPU模块，用于进行数据的处理，完成文件接收、文件存储的管理；存储器模块，用于完成数据的存储，为数据存储提供空间； 电源模块，用于进行电源转换，为整个记录装置提供电源；通信模块，用于完成与所述车辆信息中心之间通讯的接收与发送，完成硬连线信号的输出；信号指示与输出模块，用于完成人机交互单元的功能，提供人机接口。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述记录装置主机至少包括一路通信接口、一路下载及在线监视接口、一个数据存储接口、一个故障输出接口、一个调试接口。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述通信接口为电流环接口、或为RS485 接口、或为以太网接口、或为MVB接口。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述下载及在线监视接口为电流环接口、 或为RS485接口、或为以太网接口。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述调试接口为RS232接口、或为以太网接口、或为MVB接口。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于数据处理终端为内装有数据处理软件的笔记本电脑。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于所述数据处理终端对数据进行实时显示和分析包括图表或图形曲线的形式。
专利摘要本实用新型涉及一种轨道车辆牵引制动实时信息监测分析系统，包括采用工业级处理器，用于实时接收、记录并提供数据下载的记录装置主机；用于向所述记录装置主机提供牵引、制动相关的车辆运行数据及车辆基本运行状态信息的车辆信息中心；用于将所述记录装置主机接收下载的数据进行实时显示、在线监测及分析处理的数据处理终端。本实用新型能够对高速运营车辆的牵引制动关键数据及基本运行参数进行高密度、长周期、大容量数据记录，对下载数据进行分析、统计和存档，历史数据多形式展示，并可以实现相关牵引制动数据的实时在线监测和分析。
文档编号B61L23/00GK202106993SQ20112014539
公开日2012年1月11日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者刘军, 吴冬华, 宁侨, 杨丽丽, 汪旭, 王延翠, 王成福, 邓学寿, 陈发启 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司, 株洲南车时代电气股份有限公司