专利名称：机车信息平台装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于铁路机车上检测、收集、记录、存贮、处理机车各类信息，实施机车状态监测、平面调车、作业计划传递和显示、无线语音通讯、数字语音记录等多种功能系统装置。
背景技术：
在大型企业中通常存在多个铁路站场，各个站场内部以及站场之间的调车作业频繁，这些调车作业是企业生产过程的重要环节，对企业的生产安全和生产效率有直接的影响。目前铁路调车作业中普遍采用了无线平面调车设备，大大提高了调车作业的安全性，再配合近年来逐渐推广的计算机联锁系统，使调车作业在进路间和进路内的安全保障进一步提高。但是调车作业安全管理在很多方面都不完善，例如作业过程跟踪、强制限速控制、语音/状态数据同步重演等方面。另一方面，在调车作业计划管理、作业计划传输过程中大多数企业仍然维持比较传统的手工计划、电话通知或者送递纸质调车作业单的方法，在作业频繁，机车比较多，作业区域范围大的企业中，这种方法直接影响了调车作业效率的提高；此外，由于各个站场的计划要人工制定通知，需要维持一定的人员编制，也不利于企业的减员增效。从设备管理的角度目前的状况也存在一些问题，主要是机车状态监测、平面调车等各类设备各自工作，配套性较差，很多设备的数据接口互不兼容，为事故分析、信息综合分析等都带来了困难，而且随着很多企业进行ERP建设，要求企业运输部门提供能够接入信息系统的统一格式基础数据，传统的机车调度管理在技术手段上无法适应。
发明内容
本发明的目的是结合铁路运输调度在信息化、智能化方面的发展趋势，在无线数据传输功能的支撑下，提供一种对机车作业过程的数字化信息进行统一处理、记录、重演等的机车信息综合处理装置，即机车信息平台装置。
实现上述目的的技术解决方案如下机车信息平台装置，其特征在于包括机车状态监测仪、机车工控机、主司机液晶显示器、副司机液晶显示器、集群移动车台、常规调车车台、监测仪、打印机、转储单元、音箱、主耳麦、副耳麦和机车传感器；工控机串口1和JC-01A监测仪串口连接；工控机串口2和集群车台数传接口连接；工控机串口3和常规车台数传接口连接；工控机串口4和微型打印机串口连接；音箱音频口和工控机3.5mm立体声接口连接；主、副显示器分别和工控机的VGA1口和VGA2口连接；集群车台和常规车台的语音接口分别和JC-01A监测仪的AI-1和AI-2口连接，主耳麦和副耳麦分别和JC-01A监测仪的AI-3和AI-4口连接；机车上各种传感器的信号线接入JC-01A监测仪后部的4个12芯连接器；工控机的USB1口和JC-01A监测仪的USB口连接，USB2口供转储设备实用，由其将记录数据导出至地面信息管理机中；调度中心通过无线集群机站和机车信息平台进行信息交换，机车信息平台通过常规无线传输通道和专用汉显调车手持机进行信息交换。
所述机车状态监测仪机包括中央控制单元、检波及电平转换电路单元、模拟信号采集电路单元、开关信号采集电路单元、脉冲编码调制电路单元、USB数据传输接口电路单元、主控机和液晶显示器；其中所述检波及电平转换电路中，二极管D2阴极和电阻R10及比较器的管脚2相连，电阻R10的另一端和地连接，构成输入信号的调整电路，电阻R13、R14的作用是产生比较基准电压；其中所述模拟信号采集电路中，运放OP-07的管脚6是管脚4和A/D转换器AD7705的管脚7的公共端，组成输入检测电压幅度调整电路，电容C9是SCLK管脚信号的滤波电容；其中所述USB接口电路中，PDIUSBD12D(U3)的8个数据管脚分别和MCU的P0.0～P0.7连接，管脚12接地，管脚19和电阻R1、R2的一端连接，电阻R1的另一端接+5V，R2的另一端接地；其中所述脉冲编码调制电路中，电容C8对信号进行耦合，经电阻R15和运放电路U4的管脚19连接，RJ1是可调电阻，一端和运放电路U4的管脚17连接，另一端经电阻R4和电容C7连接，电容C7另一端和地相连。
根据上述的机车信息平台装置，其特征在于所述工控机为PAC-100AG-925P型。
根据上述的机车信息平台装置，其特征在于所述集群移动车台和常规调车车台均为GM-950I型。
根据上述的机车信息平台装置，其特征在于所述转储单元为USB移动存储盘。
机车信息平台装置嵌入了无线集群通讯设备，并通过实现MAP27协议完成了数字终端设备和无线集群通讯设备之间的连接，同时，不仅实现了作业计划的无线接收，而且能向汉显调车手持机转发作业计划，并和汉显调车手持机协同完成平面调车功能。
机车信息平台装置借助USB通信技术实现了对多通道语音(司机呼唤应答、集群通话、调车通话)的长时间、不间断实时数字录音，并结合数据库技术实现了和状态数据的同步定时重演、自动有声播放等功能。
机车信息平台装置具有对机车状态全面的监测功能，不仅能实时监测速度、柴速、压力等信号，配以专门的温度传感器，还能实现所有机车轴箱的轴温检测。
本发明通过对现有技术的改进具有几方面的优点1、机车信息平台装置能对机车的运行状态进行全面实时监测，这些参数包括机车速度、区域速度变换、管压、缸压、柴油机转速、机车手柄位置、机车鸣笛信号、机车公里标、机车距离(两次停车之间)、轴箱温度(8个)。
2、机车信息平台装置实现了无线作业计划处理功能，包括接受调度中心作业计划、作业计划存储、通过液晶屏显示给主副司机进行作业、转送作业计划给调车组所有调车员、连接员、接受调车员发送的每钩作业完成信息并转发到调度中心、接受调车员发送的整个作业计划完成信息并转发到调度中心等。
3、本实用新型实现了计算机化的平面调车功能，在机车主控机上接收平面调车信号，采用工业液晶屏对平面调车信号进行显示(一个黄灯、一个绿灯、两个红灯)，并且伴有语音提示。
4、具有实时通话/状态记录，同步重演分析功能。能够实时记录所有机车运行状态信息；实时记录通话信息，包括正、副司机之间的呼唤应答；调车员、连接员与司机之间通话；以及调度中心与司机之间的通话。还具有平面调车操作的同步记录功能。
图1为本实用新型结构框图。
图2为机车状态监测仪结构框图。
图3为本实用新型的检波及电平转换电路原理图。
图4为本实用新型的模拟信号采集电路原理图。
图5为本实用新型的USB数据传输接口电路原理图。
图6为本实用新型的脉冲编码调制电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。
实施例机车信息平台装置的主体设备包括一台工控机、二台液晶显示器、一台机车状态监测仪、一台微型打印机、二台移动车台、一副音箱和转储单元，还包括主耳麦、副耳麦和机车传感器；它们之间的信号连接关系如图1所示。
工控机串口1和JC-01A监测仪串口连接；工控机串口2和集群车台数传接口连接；工控机串口3和常规车台数传接口连接；工控机串口4和微型打印机串口连接；音箱音频口和工控机3.5mm立体声接口连接；主、副显示器分别和工控机的VGA1口和VGA2口连接；集群车台和常规车台的语音接口分别和JC-01A监测仪的AI-1和AI-2口连接，主耳麦和副耳麦分别和JC-01A监测仪的AI-3和AI-4口连接；机车上各种传感器的信号线接入JC-01A监测仪后部的4个12芯连接器；工控机的USB1口和JC-01A监测仪的USB口连接，USB2口供转储单元实用，由其将记录数据导出至地面信息管理机中；调度中心通过无线集群机站和机车信息平台进行信息交换，机车信息平台通过常规无线传输通道和专用汉显调车手持机进行信息交换；机车信息平台装置嵌入了无线集群通讯设备，并通过实现MAP27协议完成了数字终端设备和无线集群通讯设备之间的连接，同时，不仅实现了作业计划的无线接收，而且能向汉显调车手持机转发作业计划，并和汉显调车手持机协同完成平面调车功能。
机车信息平台装置借助USB通信技术实现了对多通道语音(司机呼唤应答、集群通话、调车通话)的长时间、不间断实时数字录音，并结合数据库技术实现了和状态数据的同步定时重演、自动有声播放等功能。
机车信息平台装置具有对机车状态全面的监测功能，不仅能实时监测速度、柴速、压力等信号，配以专门的温度传感器，还能实现所有机车轴箱的轴温检测。
主控机和监测仪外形结构设计合理，主控机体积小巧，板卡集成度高。机车主控机采用威达电公司的PAC-100AG-925P工控机，配置为PIII-866(850)主板，256M内存，2G电子盘，四串口，双USB，双PCI显卡，声卡，外形尺寸430×230×180；主控机电源输入110V，输出+5V(25A)，+12V(10A)，-12V(1A)，-5V(1A)。
机车状态监测仪机包括中央控制单元、检波及电平转换电路单元、模拟信号采集电路单元、开关信号采集电路单元、脉冲编码调制电路单元、USB数据传输接口电路单元、主控机和液晶显示器；见图2。
其中所述检波及电平转换电路中，二极管D2阴极和电阻R10及比较器的管脚2相连，电阻R10的另一端和地连接，构成输入信号的调整电路，电阻R13、R14的作用是产生比较基准电压；见图3。
其中所述模拟信号采集电路中，运放OP-07的管脚6是管脚4和A/D转换器AD7705的管脚7的公共端，组成输入检测电压幅度调整电路，电容C9是SCLK管脚信号的滤波电容；见图4。
其中所述USB接口电路中，PDIUSBD12D(U3)的8个数据管脚分别和MCU的P0.0～P0.7连接，管脚12接地，管脚19和电阻R1、R2的一端连接，电阻R1的另一端接+5V，R2的另一端接地；见图5。
其中所述脉冲编码调制电路中，电容C8对信号进行耦合，经电阻R15和运放电路U4的管脚19连接，RJ1是可调电阻，一端和运放电路U4的管脚17连接，另一端经电阻R4和电容C7连接，电容C7另一端和地相连，见图6。
机车状态监测仪自主研制，机箱采用3U标准机箱结构，具有灵活、小巧、维修方便等特点。机车状态监测仪输入电源为110VDC，最大功耗150W，外形尺寸320×310×150。机车状态监测仪共包括七个板卡插件，分别是G2000B、G2001B、G2002B、G2003B和G2008B。G2000B板卡是机车状态监测仪的内部母板，用于连接G2001B、G2002B、G2003B和G2008B板卡，同时为每块板卡提供地址编码。G2001B板卡是机车状态监测仪的电源板，用于向G2002B、G2003B、G2008B板卡、风扇以及集群车台、常规车台供电。G2002B板卡是机车状态监测仪的频率量、模拟量和轴温传感器信号检测卡，一块G2002B板卡可以检测3路频率量、3路电压模拟量和8个总线式轴温传感器信号。G2003B板卡是机车状态监测仪的区域速度变换信号和触点开关量信号检测卡，一块G2003B板卡可以检测6路区域速度变换信号、5路触点开关量信号。G2008B板卡是机车状态监测仪的语音数据采集卡，一块G2008B板卡可以采集2路实时语音信号，可以是有线输入或无线输入。G2008B板卡的语音数据通过USB通道输出。
移动车台，即集群移动车台、常规调车车台均采用摩托罗拉公司的GM-950I进行改造，既能进行语音通话，有具有集群数传功能，其数字信令采用MPT-1327标准。供电电源12VDC，功耗1～15W(可调)，外形尺寸168×160×44。
液晶显示器供电电源12VDC，功耗18W，尺寸12时，VGA接口，外形尺寸320×230×45。
微型打印机供电电源5VDC，3A，外形尺寸110×70×65；音箱供电电源12VDC，功率1W+1W，外形尺寸70×165×85；针对企业机车行驶过程中震动剧烈的特征，安装时另外加装性能优良的减震装置。该减震装置为军品级别的GSG系列不锈钢丝隔振器。该隔振器的刚度具有渐软的非线性，在振动区隔振器较硬，保证了设备的稳定性；随着振幅的增大，隔振器逐渐变软，阻尼逐渐增大，使固有频率远离激振频率，起到了隔振作用，保护了车载监控设备的安全。
主控机数据存储介质采用以FLASH芯片作为存储介质的电子硬盘，其内部不含任何机械部分，可以承受最大1000G的振动强度。机车工控机内部采用专业开关电源，接插件都经过特殊装置进行紧固。这些措施都对车载装置的稳定运行和数据记录的长时间不间断提供了外部保障。
该装置的工作流程如下JC-01A监测仪实时采集机车传感器的数据，对数据进行判断处理并打包，通过串口送至工控机，由工控机完成对采集数据的转换、显示和记录，实现对机车运行状态的实时监测。在主副显示器上显示的机车运行状态参数包括机车速度、区域速度变换、管压、缸压、柴油机转速、机车手柄位置、机车鸣笛信号、机车公里标、机车距离(两次停车之间)、轴箱温度(8个)。对于机车超速行驶等违规情况通过音箱发出报警提示。JC-01A监测仪实时采集集群车台、常规车台、主副耳麦传送的语音数据。由工控机实时记录通话信息，包括正、副司机之间的呼唤应答；调车员、连接员与司机之间通话；以及调度中心与司机之间的通话。
在调度中心运行了调度集中系统和作业计划管理系统，调度中心通过无线集群基站和集群车台机工控机进行信息交换，包括传输作业计划、接收清钩信息、语音通话等，工控机完成对作业计划的接收、显示、记录和语音提示。工控机和常规车台通过常规无线传输通道转送作业计划给调车组所有调车员、连接员的专用汉显调车手持机上，并伴有语音提示。常规车台接收调车员发送的每钩作业完成信息和调车员发送的整个作业计划完成信息并转发到调度中心等。工控机和常规车台、专用汉显调车手持机共同完成平面调车功能，接收平面调车信号，在显示器上对平面调车信号进行显示(一个黄灯、一个绿灯、两个红灯)，并且伴有语音提示。
上述各种监测及操作信息都实时的被记录在工控机内的电子盘中，可由USB移动盘等转储设备将信息导入至地面信息管理机中，实现机车状态、人员语音、调车作业等信息的同步定时重演、自动有声播放等功能。
权利要求1.机车信息平台装置，其特征在于包括机车状态监测仪、机车工控机、主司机液晶显示器、副司机液晶显示器、集群移动车台、常规调车车台、监测仪、打印机、转储单元、音箱、主耳麦、副耳麦和机车传感器；工控机串口(1)和JC-01A监测仪串口连接；工控机串口(2)和集群车台数传接口连接；工控机串口(3)和常规车台数传接口连接；工控机串口(4)和微型打印机串口连接；音箱音频口和工控机3.5mm立体声接口连接；主、副显示器分别和工控机的VGA1口和VGA2口连接；集群车台和常规车台的语音接口分别和JC-01A监测仪的AI-1和AI-2口连接，主耳麦和副耳麦分别和JC-01A监测仪的AI-3和AI-4口连接；机车上各种传感器的信号线接入JC-01A监测仪后部的4个12芯连接器；工控机的USB1口和JC-01A监测仪的USB口连接，USB2口供转储设备实用，由其将记录数据导出至地面信息管理机中；调度中心通过无线集群机站和机车信息平台进行信息交换，机车信息平台通过常规无线传输通道和专用汉显调车手持机进行信息交换。
2.根据权利要求1所述的机车信息平台装置，其特征在于所述机车状态监测仪机包括中央控制单元、检波及电平转换电路单元、模拟信号采集电路单元、开关信号采集电路单元、脉冲编码调制电路单元、USB数据传输接口电路单元、主控机和液晶显示器；其中所述检波及电平转换电路中，二极管D2阴极和电阻R10及比较器的管脚2相连，电阻R10的另一端和地连接，构成输入信号的调整电路，电阻R13、R14的作用是产生比较基准电压；其中所述模拟信号采集电路中，运放OP-07的管脚6是管脚4和A/D转换器AD7705的管脚7的公共端，组成输入检测电压幅度调整电路，电容C9是SCLK管脚信号的滤波电容；其中所述USB接口电路中，PDIUSBD12DU3的8个数据管脚分别和MCU的P0.0～P0.7连接，管脚12接地，管脚19和电阻R1、R2的一端连接，电阻R1的另一端接+5V，R2的另一端接地；其中所述脉冲编码调制电路中，电容C8对信号进行耦合，经电阻R15和运放电路U4的管脚19连接，RJ1是可调电阻，一端和运放电路U4的管脚17连接，另一端经电阻R4和电容C7连接，电容C7另一端和地相连。
3.根据权利要求1所述的机车信息平台装置，其特征在于所述工控机为PAC-100AG-925P型。
4.根据权利要求1所述的机车信息平台装置，其特征在于所述集群移动车台和常规调车车台均为GM-950I型。
5.根据权利要求1所述的机车信息平台装置，其特征在于所述转储单元为USB移动存储盘。
专利摘要本实用新型涉及用于铁路机车上检测、收集、记录、存贮、处理机车各类信息的装置。所要解决的问题是提供一种对机车作业过程的数字化信息进行统一处理、记录、重演等的机车信息平台装置。特点是包括一台工控机、二台液晶显示器、一台机车状态监测仪、一台微型打印机、二台移动车台、一副音箱和转储单元，还包括主耳麦、副耳麦和机车传感器。该装置可实现机车状态监测、平面调车、作业计划传递和显示、无线语音通讯、数字语音记录等，提高调车作业效率和调车作业的安全性，对机车设备维护，日常安全管理也有全面的提升作用。
文档编号B61L27/00GK2892608SQ20052013966
公开日2007年4月25日 申请日期2005年12月9日 优先权日2005年12月9日
发明者陆阳, 韩江洪, 陆建民, 陆长荣, 程运安, 程磊, 毛瑞良, 徐承荣, 鲍红杰, 诸葛战斌, 杜庆苏, 肖炜 申请人:合肥工大高科信息技术有限责任公司, 上海梅山钢铁股份有限公司