一种列车轴温报警及限速保护方法和系统与流程

本发明涉及列车控制领域，具体地说，涉及一种列车轴温报警及限速保护方法和系统。

背景技术：

列车高速运行中，必须确保其车轴，电机温度等动力单元在安全范围内。为防止轴温过高影响列车安全，必须在轴温出现警告信息后对列车进行限速保护，仅仅依靠司机对轴温报警信息处理的可靠性和精确性不高。

为了在收到轴温警告信息后，形成一套综合保护列车的限速方法措施，最大限度保护列车安全，同时尽量保证列车运营。因此，本发明提供了一种列车轴温报警及限速保护方法和系统。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种列车轴温报警及限速保护方法，所述方法包含以下步骤：

通过冗余设置的轴温检测装置实时收集每节列车车轴的轴温冗余信息；

由所述轴温检测装置向列车网络控制系统发送所述轴温冗余信息；

在所述列车网络控制系统中汇总各个列车的轴温冗余信息，并综合处理所有的所述轴温冗余信息，生成需要发出警告的警告信息；

通过所述列车网络控制系统向司控台报告所述警告信息，并根据所述警告信息以及列车的实时运行状态对列车进行限速保护。

根据本发明的一个实施例，所述冗余设置的轴温检测装置为两台轴温检测装置。

根据本发明的一个实施例，在所述列车网络控制系统中汇总各个列车的轴温冗余信息的步骤中，

所述列车网络控制系统将每节列车的两台轴温检测装置发送的信息进行逻辑或处理，生成的警告信息的优先级从高至低依次为：报警信息、预警信息、温度升高。

根据本发明的一个实施例，在所述列车网络控制系统中汇总各个列车的轴温冗余信息的步骤中，

如果所述轴温检测装置与所述列车网络控制系统的通信均正常，则所述列车网络控制系统采用两台轴温检测装置中轴温数值高的所述轴温信息；

如果其中一台轴温检测装置故障，则所述网络控制系统采用另一台轴温检测装置发送的所述轴温信息；

如果两台轴温检测装置均故障，则温度信息无效，并向司控台发送需要自动将列车速度限速至预定速度值以下的警告信息。

根据本发明的一个实施例，所述警告信息包含车轴警告信息、齿轮箱警告信息以及电机传动端或电机非传动端轴承警告信息。

根据本发明的一个实施例，根据所述警告信息以及列车的实时运行状态对列车进行限速保护的步骤包含：

所述网络控制系统接收到所述车轴、所述齿轮箱以及所述电机传动端轴承或所述电机非传动端轴承中任一位置的温度升高信息时不实施限速保护；

所述网络控制系统接收到所述车轴、所述齿轮箱以及所述电机传动端轴承或所述电机非传动端轴承中任一位置的预警信息时，提示司机操作降速至第一预定速度值以下，如果一定时间后速度仍大于所述第一预定速度值，列车自动施加最大常用制动至所述第一预定速度值以下；

所述网络控制系统接收到所述车轴、所述齿轮箱以及所述电机传动端轴承或所述电机非传动端轴承中任一位置的报警信息时，列车自动施加最大常用制动至第二预定速度值以下。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包含，当发现所述警告信息有误时，可通过操作显示屏上的切除按键屏蔽所述警告信息。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包含，当列车发生限速保护时，司机界面的列车实时速度、级位以及目标速度的字体颜色转变成第一颜色。

根据本发明的一个实施例，所述网络控制系统接收到所述车轴、所述齿轮箱以及所述电机传动端轴承或所述电机非传动端轴承中任一位置的温度升高信息时，司机界面的轴温详细温度界面转变为第二颜色。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种列车轴温报警及限速保护系统，所述系统包含：

轴温检测装置，其在每节列车中均为冗余结构，用于实时收集每节列车车轴的轴温冗余信息；

列车网络控制系统，其用于接收并汇总各个列车的轴温冗余信息，综合处理所有的所述轴温冗余信息，生成需要发出警告的警告信息；

司控台，其连接在所述列车网络控制系统上，用于接收所述列车网络控制系统发送的所述警告信息；

限速装置，其连接在所述列车网络控制系统上，用于根据所述警告信息以及列车的实时运行状态对列车进行限速保护。

本发明采用的列车轴温报警及限速保护方法和系统由网络控制系统判断列车各个位置的轴温信息，加强了轴温报警信息的可信度，在最大程度上保证了列车安全。另外，本发明还制定了详尽可靠的保护措施，针对预警和报警的严重性不同，以及报警位置的区别，进行差异化处理。在保证列车安全的情况下，提高运营效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的一种列车轴温报警及限速保护方法流流程图；

图2进一步显示了根据本发明的一个实施例的一种列车轴温报警及限速保护方法的详细流程图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的一种列车轴温报警及限速保护方法的汇总警告信息的流程图；

图4显示了根据本发明的一个实施例的一种列车轴温报警及限速保护方法的对列车进行限速保护的流程图；以及

图5显示了根据本发明的一个实施例的一种列车轴温报警及限速保护系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

一般来说，本发明实施的场合为列车，具体来说是高速列车。在列车高速运行的过程中，列车各部分的轴温会发生变化，轴温在安全的范围内能够保证列车行驶的安全性。因此，在列车的行驶过程中，需要对轴温进行实时的检测，以便在轴温超过安全范围时做出及时的处理，防止危险情况的发生。

一般来说，在发现列车轴温存在异常情况时，需要对列车采取限速措施，降低在高速运行下列车发生危险的可能性，保障列车的安全。因此，本发明提出了一种列车轴温报警及限速保护方法和系统。

图1显示了根据本发明的一个实施例的一种列车轴温报警及限速保护方法流流程图。如图1所示的流程图中，包含四个步骤，这四个步骤在功能上可以区分为警告信息部分以及限速措施部分。警告部分包含步骤s101至步骤s103，限速措施部分包含步骤s104。警告部分的目的在于收集轴温信息，然后汇总并分析，生成需要发出警告的信息。限速措施部分的目的在于通过警告信息以及列车运行时的实时状态来制定相应的限速保护措施，以免列车在行驶时发生危险。

首先，在步骤s101中，通过冗余设置的轴温检测装置实时收集每节列车车轴的轴温冗余信息。轴温检测装置能够对运行中的铁路车辆轴箱温度变化进行测试。其目的是为了早期发现和及时预报列车的热轴故障。轴箱温度的变化，可以通过轴箱红外辐射能量的变化来测定。轴温检测装置可以是一个，但为了保险起见，通常都为两个，即冗余结构。

接着，在步骤s102中，由轴温检测装置向列车网络控制系统发送轴温冗余信息。冗余设置的轴温检测装置在检测到每节列车的冗余轴温信息后会将这些信息传送至列车上的网络控制系统。网络控制系统(traincontrolandmanagementsystem，简称tcms)的主要功能是实现列车特性控制、逻辑控制、故障监视和自我诊断，并将信息传送到司机操纵台上的显示屏给司机以直观的反映列车实时状态。tcms包括1个主控制装置和2个显示单元，其中主cpu采用冗余设计，设有两套控制环节，一套为主控制环节，一套为热备控制环节。主控环节发生故障时自动切除，备控环节立即自动投入工作。

然后，在步骤s103中，在列车网络控制系统中汇总各个列车的轴温冗余信息，并综合处理所有的轴温冗余信息，生成需要发出警告的警告信息。由于列车一般情况下存在很多节车厢，因此，网络控制系统需要将各个车厢发送来的轴温冗余信息进行汇总，再综合处理所有的轴温冗余信息。

一般来说，根据冗余信息来生成警告信息，警告信息根据严重程度划分为三个等级，优先级由高到低分别为：报警信息、预警信息、温度升高。除了警告信息。

最后，在步骤s104中，通过列车网络控制系统向司控台报告警告信息，并根据警告信息以及列车的实时运行状态对列车进行限速保护。网络控制系统制定限速措施的考量标准还包含发出警告信息的位置，一般来说，发出警告信息的位置包含车轴、齿轮箱以及电机传动端轴承或电机非传动端轴承。

根据本发明的一个实施例，当车轴、齿轮箱以及电机传动端轴承或电机非传动端轴承中任一位置的警告信息的级别为温度升高时，不对列车实施限速保护。当车轴、齿轮箱以及电机传动端轴承或电机非传动端轴承中任一位置的警告信息的级别为预警时，提示司机操作降速至第一预定速度值以下，如果一定时间后速度仍大于第一预定速度值，列车自动施加最大常用制动至第一预定速度值以下。当车轴、齿轮箱以及电机传动端轴承或电机非传动端轴承中任一位置的警告信息的级别为报警时，列车自动施加最大常用制动至第二预定速度值以下。举例来说，第一预定速度可以为200km/h，第二预定速度可以为140km/h。

图1所示的列车轴温报警及限速保护方法流程图能够在最简单的实施条件下完成对列车轴温的实时监测以及限速保护。保证了列车在行驶中的安全，提升了列车行驶的效率。

图2进一步显示了根据本发明的一个实施例的一种列车轴温报警及限速保护方法的详细流程图。图2进一步的介绍了警告信息的分类以及优先级。

首先，在步骤s201中，通过冗余设置的轴温检测装置实时收集每节列车车轴的轴温冗余信息。轴温检测装置包含能够实时测量温度的装置，可以是温度传感器，也可以是其他测量温度信息的装置。轴温检测装置除了检测的功能外，还具备发送的功能，轴温检测装置需要将检测到的列车各个部位的温度信息发送至列车网络控制系统。另外，为了确保轴温信息的可靠性，一般将轴温检测装置设置为冗余的机构，减低温度信息出现偏差或是轴温检测装置失效的概率。

接着，在步骤s202中，由轴温检测装置向列车网络控制系统发送轴温冗余信息。列车一般包含多节车厢，每节车厢都连接在列车网络控制系统上，每节列车的轴温检测装置都会将检测到的列车轴温信息发送至列车网络控制系统。

然后，在步骤s203中，在列车网络控制系统中汇总各个列车的轴温冗余信息，并综合处理所有的轴温冗余信息。接着，在步骤s204中，列车网络控制系统将每节列车的两台轴温检测装置发送的信息进行逻辑或处理，生成需要发出警告的警告信息，优先级从高至低依次为：报警信息、预警信息、温度升高。

为了根据轴温检测装置检测的信息来制定相应的限速计划，需要对轴温信息进行严重程度的分类，以区别不同轴温信息的优先处理级别和限速策略。在本发明的一个实施例中，将轴温信息的严重程度分为三挡，分别是报警信息、预警信息以及温度升高。在这三档中，报警信息的优先级别最高，预警信息的优先级别次之，温度升高信息的优先级最低。

最后，在步骤s205中，通过列车网络控制系统向司控台报告警告信息，并根据警告信息以及列车的实时运行状态对列车进行限速保护。每一档警告信息对应相应的限速计划，列车网络控制系统会根据警告信息对应的限速策略，对列车实行限速保护，以保证列车的行驶安全。

如图2所示的列车轴温报警及限速保护方法对列车警告信息的严重程度进行了分类，并制定了相应的限速保护措施，能够更好的利用轴温检测装置检测的轴温信息，并在不影响列车正常行驶的最大范围内保证了列车的轴温安全。

图3显示了根据本发明的一个实施例的一种列车轴温报警及限速保护方法的汇总警告信息的流程图。图3所示的流程图显示了两台轴温检测装置之间的逻辑问题。即如何处理两台冗余的轴温检测装置采集的轴温信息。

为了保证轴温信息检测的可靠性，本发明的一个实施例设计了两台互为冗余的轴温检测装置，如图3所示的流程图介绍了如何处理两台互为冗余的轴温检测装置检测的轴温信息。

首先，在步骤s301中，判断两台轴温检测装置是否都运行正常。如果两台轴温检测装置都运行正常，那么为了保险起见，在步骤s302中，列车网络控制系统采用两台轴温检测装置中轴温数值高的轴温信息。如果两台轴温检测装置并非都运行正常，那么在步骤s303中，继续判断两台轴温检测装置是否都存在故障。如果两台轴温检测装置都存在故障，那么在步骤s304中，温度信息无效，并向司控台发送需要自动将列车速度限速值第一预定速度值以下的警告信息。如果两台轴温检测装置并非都存在故障，那么在步骤s305中，网络控制系统采用没有故障的轴温检测装置发送的轴温信息。执行步骤s305时，系统默认一台轴温检测装置运行正常，一台轴温检测装置存在故障。

图4显示了根据本发明的一个实施例的一种列车轴温报警及限速保护方法的对列车进行限速保护的流程图。由于本发明检测轴温信息的最终目的是为了对列车实施限速保护，以保证列车的行驶安全，因此图4详细的介绍了对列车实施限速保护措施的步骤。

首先，在步骤s401中，网络控制系统接收到车轴、齿轮箱以及电机传动端轴承或电机非传动端轴承中任一位置的温度升高信息时不实施限速保护。在本发明的一个实施例中，轴温检测装置分别采集三个部位的轴温信息。分别为车轴、齿轮箱以及电机传动端轴承或电机非传动端轴承，通过这三个位置的轴温信息，就能够在一定程度上判断列车是否需要进行限速保护。这三个位置中的任一个位置发出了温度升高信息时，不对列车实施限速保护。

在步骤s402中，网络控制系统接收到车轴、齿轮箱以及电机传动端轴承或电机非传动端轴承中任一位置的预警信息时，提示司机操作降速至第一预定速度值以下，如果一定时间后速度仍大于第一预定速度值，列车自动施加最大常用制动至第一预定速度值以下。三个位置中的任一个位置发出了预警信息时，对列车实施限速保护。限速保护的内容为，提示司机操作降速至第一预定速度值以下，如果一定时间后速度仍大于预定速度值，列车自动施加最大常用制动至预订预定速度值以下。此处提到的第一预定速度值可以设置为200km/h。

在步骤s403中，网络控制系统接收到车轴、齿轮箱以及电机传动端轴承或电机非传动端轴承中任一位置的报警信息时，列车自动施加最大常用制动至第二预定速度值以下。三个位置中的任一个位置发出了报警信息时，对列车实施限速保护。限速保护的内容为，列车自动施加最大常用制动至第二预定速度值以下。此处提到的第二预定速度值可以设置为140km/h。

当然，预定速度值的数值可以为符合实际情况的任意值，本发明不对此作出限制。如图4所示的流程图能够根据列车的不同情况对列车展开不同的限速保护措施，针对预警和报警的严重性不同，以及报警位置的区别，进行差异化处理，增加了限速保护的效率，提高了列车行驶的安全性。

图5显示了根据本发明的一个实施例的一种列车轴温报警及限速保护系统的结构框图。如图5所示，系统包含轴温检测装置501、列车网络控制系统502、限速装置503以及司控台504。

本发明提供的列车轴温报警及限速保护系统能够检测列车在行驶过程中的轴温信息，然后，根据轴温信息的严重程度来采取不同的限速措施，保证列车的行驶安全。

每节列车都包含两个互为冗余的轴温检测装置，其用来检测每节列车的轴温信息，然后将这些轴温信息上报至列车网络控制系统，网络控制系统在整合各个车厢的轴温信息，然后向司控台传送限速保护措施，并实施限速。

第一节列车车厢包含司机控制室以及第一车厢，司机控制室中包含司控台504，司控台上包含显示列车信息的显示器以及控制列车的按键。第一车厢包含轴温检测装置5011以及5012以及限速装置5031。轴温检测装置5011以及5012用于采集第一节列车车厢的轴温信息，采集的位置包含车轴、齿轮箱以及电机传动端轴承或电机非传动端轴承。将这些位置的轴温信息发送至列车网络控制系统502。

第二节车厢与第一节车厢的机构类似，包含轴温检测装置5013以及5014以及限速装置5032。轴温检测装置5013以及5014用于采集第二节列车车厢的轴温信息，采集的位置包含车轴、齿轮箱以及电机传动端轴承或电机非传动端轴承。将这些位置的轴温信息发送至列车网络控制系统502。

需要说明的是，当发现警告信息有误时，可通过司控台上的切除按键屏蔽警告信息。当列车发生限速保护时，司控台上的列车实时速度、级位以及目标速度的字体颜色转变成第一颜色以提醒司机。第一颜色可以为红色。

列车网络控制系统502会汇总第一节车厢以及第二节车厢的轴温信息，然后根据严重程度实施不同的限速策略，限速保护策略的实施方为限速装置5031以及5032。轴温信息的严重程度进行分类以及不同的限速保护措施分别在图3以及图4的附图说明处有详细的介绍，此处便不再赘述。

本发明采用的列车轴温报警及限速保护方法和系统由网络控制系统判断列车各个位置的轴温信息，加强了轴温报警信息的可信度，在最大程度上保证了列车安全。另外，本发明还制定了详尽可靠的保护措施，针对预警和报警的严重性不同，以及报警位置的区别，进行差异化处理。在保证列车安全的情况下，提高运营效率。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。