CN103558845A - 钢轨打磨车故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢轨打磨车故障诊断系统，车载装置通过交换机获取打磨、走行控制主机监测和/或诊断信息，并进行故障分析，获取故障现象和类型信息。当车载装置判断打磨车发生故障时，将故障类型发送至故障诊断服务器，向客户机自动推送故障类型信息，提示用户进行相应的故障诊断。当用户选择对打磨车进行故障诊断时，由故障诊断服务器将指令发送至车载装置，并接收车载装置返回的包括打磨车故障现象在内的数据，故障诊断服务器根据故障现象信息获取相应的故障原因和解决方法，并将其发送至客户机。本发明克服了现有技术存在的不能对打磨车作业状态进行实时远程监控，效率低下，以及无法为打磨车的维修和维护提供决策依据的技术问题。

Description

钢轨打磨车故障诊断系统

技术领域

本发明涉及一种铁路工程机械的电气设备，尤其是涉及一种应用于铁路工程车辆领域的钢轨打磨车故障诊断系统。

背景技术

目前，我国的钢轨打磨车控制系统全部依赖进口，系统复杂，且种类较多，加之前期钢轨打磨车的使用单位并不是很多，在使用过程中存在故障难以排查的现象，现场故障完全依赖人工排查，存在耗时长的缺点，严重影响了钢轨打磨车的有效工作时间。同时，由于进口钢轨打磨车控制系统本身具有故障诊断功能，但其故障诊断算法复杂且不公开，而且为了保证不影响钢轨打磨车的正常作业，也不允许外部系统直接接入钢轨打磨车控制系统获取钢轨打磨车的作业数据。因此，如何获取钢轨打磨车的数据及故障诊断结果而不干扰钢轨打磨车的作业也成为影响故障诊断系统的一个关键因素。

现有技术中的钢轨打磨车控制系统主要由2台走行控制主机和3台打磨控制主机以及若干网络模块组成，其控制系统结构框图如附图1所示。其中，走行控制主机负责钢轨打磨车的走行控制，打磨控制主机负责钢轨打磨车的打磨作业控制。打磨控制主机通过CAN总线与网络模块通信，传递控制信号到底层执行部件，执行部件的反馈信号则由网络模块发送至打磨主机。各走行控制主机和打磨控制主机连接到以太网交换机，各主机通过以太网进行数据交互。

现有钢轨打磨车控制系统本身虽然具有自检及诊断功能，但是还存在以下几点技术缺陷：

（1）现有钢轨打磨车控制系统只能诊断故障部位及故障类别，不能给出故障解决建议，严重影响了解决问题的效率；

（2）现有钢轨打磨车控制系统只能在现场查看钢轨打磨车工作状态及故障，数据不上传到地面，因此不能保证故障记录的准确与完整，无法实现远程实时监测；

（3）现有钢轨打磨车控制系统的故障记录保存在钢轨打磨车控制主机中，且只能查看本次发生的故障，不能查看历史故障记录，不能对故障进行统计分析，因此无法为钢轨打磨车的维修、维护提供决策依据；

（4）因为目前存在多种不同型号的钢轨打磨车，因此各种不同型号的钢轨打磨车控制系统存在诊断方式和操作方法不统一的技术缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢轨打磨车故障诊断系统，克服现有技术存在的不能对钢轨打磨车作业状态进行实时远程监控，解决问题的效率不高，以及无法为钢轨打磨车的维修和维护提供决策依据的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种钢轨打磨车故障诊断系统的技术实现方案，一种钢轨打磨车故障诊断系统，包括：车载装置和地面服务器。所述车载装置设置在钢轨打磨车上，所述钢轨打磨车还包括交换机、网络系统、打磨控制主机和走行控制主机，所述车载装置、交换机、打磨控制主机和走行控制主机之间通过所述网络系统相连，所述地面服务器包括车-地通信服务器、故障诊断服务器和数据库服务器。所述车载装置通过所述交换机获取所述打磨控制主机和走行控制主机的监测和/或诊断信息，并进行故障分析，获取故障现象和故障类型信息，将包括所述故障现象、故障类型信息、监测数据在内的一种或两种以上相关数据通过无线网络和所述车-地通信服务器发送至所述故障诊断服务器，所述车-地通信服务器负责管理和调度所述车载装置与所述故障诊断服务器之间的数据交互，所述数据库服务器为所述故障诊断服务器提供故障诊断数据。当所述车载装置判断所述钢轨打磨车发生故障时，所述车载装置将所述故障类型信息发送至所述故障诊断服务器，用户通过客户机访问所述故障诊断服务器时，所述故障诊断服务器向所述用户自动推送所述钢轨打磨车的故障类型信息，提示所述用户进行相应的故障诊断。当所述用户选择对所述钢轨打磨车进行故障诊断时，由所述故障诊断服务器通过所述车-地通信服务器将所述用户的指令发送至所述车载装置，所述故障诊断服务器接收所述车载装置经车-地通信服务器返回的包括钢轨打磨车故障现象在内的数据，所述故障诊断服务器根据所述故障现象信息获取相应的故障原因和解决方法，并将故障原因和解决方法数据发送至所述客户机。

优选的，所述地面服务器还包括数据库服务器，所述数据库服务器进一步包括诊断专家库和历史数据库。所述诊断专家库存储有包括钢轨打磨车故障现象、导致故障原因和故障解决方法在内的信息，所述历史数据库存储有包括车辆故障记录、车辆维修记录在内的信息。所述故障诊断服务器根据所述用户排查、解决钢轨打磨车故障的方法，自动对所述诊断专家库进行扩充，或所述用户根据实际情况对所述诊断专家库进行扩充。

优选的，当所述用户选择对所述钢轨打磨车进行故障诊断时，所述故障诊断服务器通过所述车-地通信服务器向所述车载装置发送诊断指令，所述车载装置接收到所述诊断指令后上传相应的诊断数据至所述故障诊断服务器。所述故障诊断服务器根据接收到的诊断数据中的故障现象检索所述诊断专家库，获取导致故障的原因和故障解决方法，并将所述诊断数据、故障现象、导致故障原因和故障解决方法发送至所述客户机供所述用户查看，如果所述用户确定了导致故障原因和故障解决方法，则所述故障诊断服务器将导致故障原因和故障解决方法记录至所述诊断专家库中。

优选的，所述车载装置通过所述交换机接入至所述钢轨打磨车的以太网中，侦听所述打磨控制主机和走行控制主机发送至网络中的数据，从中采集和保存所述钢轨打磨车的监测和诊断信息，并进行故障分析，从而获取故障发生信息和故障类型。所述车载装置根据来自所述打磨控制主机和走行控制主机的监测和诊断信息中的故障标志位来确定故障的发生和故障类型，或所述车载装置根据来自所述打磨控制主机和走行控制主机的监测和诊断信息中的反馈值与设定值进行比较，或判断反馈值是否在有效范围内来确定故障的发生和故障类型。

优选的，所述车-地通信服务器具有固定的IP地址，所述车载装置在启动后自动通过所述车-地通信服务器登录至所述故障诊断服务器，并定期通过所述无线网络和车-地通信服务器将相关数据发送至所述故障诊断服务器，或根据所述故障诊断服务器的指令将相关数据发送至所述故障诊断服务器。当所述故障诊断服务器需要与所述车载装置进行通信时，所述故障诊断服务器将用户指令及相关数据发送至所述车-地通信服务器，由所述车-地通信服务器根据车-地通信协议将所述用户指令及相关数据打包后发送至所述车载装置。所述车-地通信服务器接收所述车载装置返回的数据，完成与所述车载装置之间的数据交互，然后再将所述车载装置返回的数据根据车-地通信协议进行解析后，发送至所述故障诊断服务器进行分析、处理。

优选的，所述地面服务器采用B/S架构，所述故障诊断服务器基于Web服务器，所述用户通过所述客户机上的Web浏览器经Internet网络对所述地面服务器的故障诊断服务器进行访问，从而获取所述钢轨打磨车的作业信息，并实现对所述钢轨打磨车的监测和诊断。当所述用户通过Web浏览器发送数据请求时，所述故障诊断服务器解析该数据请求，并发送数据至所述客户机的Web浏览器进行显示。所述钢轨打磨车的作业信息包括来自所述打磨控制主机的钢轨打磨车打磨和校准信息，来自所述走行控制主机的钢轨打磨车走行信息，以及来自所述钢轨打磨车内部的网络参数信息。所述用户利用所述客户机通过访问所述地面服务器的故障诊断服务器实现对所述钢轨打磨车的发动机、液压系统、打磨电机和网络系统的故障诊断。

优选的，所述车载装置还包括GPS模块，所述车载装置通过所述GPS模块获取所述钢轨打磨车当前的位置信息，并每隔一段时间发送车辆位置信息至所述故障诊断服务器，所述故障诊断服务器接收并保存车辆位置信息，当所述用户对车辆位置信息进行监测时，所述故障诊断服务器以电子地图的形式将所述车辆位置信息发送至所述客户机供所述用户查看。

优选的，所述车载装置还包括本地磁盘，所述车载装置自动将一段时间内包括故障信息在内的重要数据暂存至所述本地磁盘，当所述用户通过所述客户机选择数据转储功能时，所述故障诊断服务器向所述车载装置发出数据转储指令，所述车载装置将相关数据上传至所述故障诊断服务器，再由所述故障诊断服务器将数据保存至所述数据库服务器，供所述用户通过所述客户机进行查看。

优选的，所述故障诊断服务器中保存有所述车载装置的车载软件升级包，所述车载装置启动后，向所述故障诊断服务器发送登录请求包，所述故障诊断服务器通过登录请求包中的软件版本信息，判断车载软件是否需要更新，如果需要更新，则所述故障诊断服务器向所述车载装置发送车载软件更新指令，所述车载装置接收到车载软件更新指令后，从所述故障诊断服务器下载车载软件升级包，并在所述车载装置下一次启动时，校验车载软件升级包，如果校验通过，则对车载软件进行升级。

优选的，所述故障诊断服务器还包括信息查询和统计分析单元，当所述用户通过所述客户机向所述故障诊断服务器发送信息查询和统计分析指令时，所述信息查询和统计分析单元从所述数据库服务器中获取相关的数据，并发送至所述客户机以表格或图形的方式进行显示。所述信息查询和统计分析指令包括按时间查询指令、按故障类型查询指令、按故障次数查询指令、同一台钢轨打磨车在任意时间段内各种类型故障发生次数统计指令和多台钢轨打磨车在任意时间段内各种类型故障的发生次数统计指令。

通过实施上述本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统的技术方案，具有如下技术效果：

（1）本发明钢轨打磨车故障诊断系统不但能够诊断故障部位及故障类别，同时还能给出故障解决建议，极大的提高了解决问题的效率；

（2）本发明钢轨打磨车故障诊断系统不仅能在现场查看钢轨打磨车的工作状态及故障，还能将数据上传至地面，实现了对钢轨打磨车工作状态的远程实时监控和诊断，能够有效指导现场人员排除故障，同时还保证了故障记录的准确性与完整性；

（3）本发明钢轨打磨车故障诊断系统可以查看钢轨打磨车的历史故障记录，并对故障进行统计分析，能够为钢轨打磨车的维修和维护提供有效的决策依据，能够快速响应并处理现场出现的各种设备故障，提高钢轨打磨车的使用效率；

（4）本发明钢轨打磨车故障诊断系统通过车载装置对打磨车以太网进行侦听，即可获取各打磨控制主机和走行控制主机所发送的信息，然后筛选出所需要的数据，通过无线网络发送至地面服务器进行分析、处理，实现对钢轨打磨车的远程监测与诊断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中钢轨打磨车控制系统的系统结构组成框图；

图2是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式的系统控制原理框图；

图3是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式的系统结构框图；

图4是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式车载装置的工作原理框图；

图5是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式钢轨打磨车数据获取和分析过程的实现原理框图；

图6是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式车载装置与故障诊断服务器通信过程的实现原理框图；

图7是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式用户访问故障诊断服务器通信过程的实现原理框图；

图8是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式故障自动提示过程的实现原理框图；

图9是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式故障诊断过程的实现原理框图；

图10是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式车辆位置监测过程的实现原理框图；

图11是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式作业信息监测过程的实现原理框图；

图12是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式车载装置数据暂存和转储过程的实现原理框图；

图13是本发明提供的钢轨打磨车故障诊断系统一种具体实施方式信息查询分析和分析统计过程的实现原理框图；

图中：1-钢轨打磨车，2-地面服务器，3-客户机，4-无线网络，10-车载装置，11-交换机，12-打磨控制主机，13-走行控制主机，21-车-地通信服务器，22-故障诊断服务器，23-数据库服务器，220-信息统计与分析单元，221-监测诊断数据获取单元，222-车辆信息管理单元，223-专家诊断单元，224-车载装置状态监测单元，230-用户信息库，231-车辆信息库，232-诊断专家库，233-历史数据库。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

GPRS：General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术的简称；

WLAN：Wireless Local Area Networks，无线局域网络的简称；

Internet：internetwork，互联网络的简称；

Web：网络，现广泛译作网络、互联网等技术领域。表现为三种形式，即超文本（hypertext）、超媒体（hypermedia）、超文本传输协议（HTTP）等；

LAN：Local Area Networks，局域网络的简称；

PWM：Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制的简称；

CAN：Controller Area Network，控制器局域网络的简称；

GPS：Global Positioning System，全球定位系统的简称；

PID：Proportional-Integral-Derivative controll，比例-积分-微分控制的简称；

AI：Analog Input，模拟输入的简称；

AO：Analog Output，模拟输出的简称；

DO：Digital Output，数字输出的简称；

DI：Digital Iutput，数字输入的简称；

IP：Internet Protocol，网络互连协议的简称；

Oracle：是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统；

B/S：Browser/Server的简称，即浏览器/服务器模式，一种网络结构模式，这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图2至附图13所示，给出了本发明钢轨打磨车故障诊断系统以及基于本发明系统的钢轨打磨车故障诊断方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：如附图2和附图3所示，一种钢轨打磨车故障诊断系统的具体实施例，包括：车载装置10和地面服务器2，车载装置10设置在钢轨打磨车1上。钢轨打磨车1还包括、交换机11、网络系统、打磨控制主机12和走行控制主机13，车载装置10、交换机11、打磨控制主机12和走行控制主机13之间通过网络系统相连，地面服务器2包括车-地通信服务器21、故障诊断服务器22和数据库服务器23。车载装置10通过交换机11获取打磨控制主机12和走行控制主机13的监测和/或诊断信息，并进行故障分析，获取故障现象和故障类型信息，将包括故障现象、故障类型信息、监测数据在内的一种或两种以上相关数据通过无线网络4和车-地通信服务器21发送至故障诊断服务器22，车-地通信服务器21负责管理和调度车载装置10与故障诊断服务器22之间的数据交互，数据库服务器23为故障诊断服务器22提供故障诊断数据。由于地面服务器2与车载装置10之间的通信为远程通信，且包括无线数据传输，其可靠性不如局域网通信，因此将这部分任务从故障诊断服务器22中分离，在车载装置10与故障诊断服务器22之间设置车-地通信服务器21，负责管理和调度车载装置10和故障诊断服务器22之间的数据交互，以减轻故障诊断服务器22的通信压力。

如附图8所示，当车载装置10判断钢轨打磨车1发生故障时，车载装置10将故障类型信息（包括钢轨打磨车1的发动机故障、液压系统故障、打磨电机故障和网络系统故障）发送至故障诊断服务器22，用户通过客户机3访问故障诊断服务器22时，故障诊断服务器22向客户机3自动推送钢轨打磨车1的故障类型信息，提示用户进行相应的故障诊断。如附图9所示，当用户选择对钢轨打磨车1进行故障诊断时，由故障诊断服务器22通过车-地通信服务器21将用户的指令发送至车载装置10，故障诊断服务器22接收车载装置10经车-地通信服务器21返回的包括钢轨打磨车1故障现象在内的数据，故障诊断服务器22根据故障现象信息获取相应的故障原因和解决方法，并将故障原因和解决方法数据发送至客户机3。

故障诊断服务器22根据车载装置10定期发送的故障状态数据判断钢轨打磨车1是否发生故障，如果有故障，故障诊断服务器22将故障类型发送到有监测诊断该钢轨打磨车1权限的所有已登录客户机3的客户端，以提示用户进入相应的故障诊断界面，进行进一步的诊断。车载装置10与故障诊断服务器22通过无线传输网络、Internet以及LAN实现通信。车载装置10接收故障诊断服务器22发出的指令，上传监测、诊断数据。故障诊断服务器22发送指令，并接收来自车载装置10的数据。

具体实施例描述的钢轨打磨车故障诊断系统通过连接到钢轨打磨车1的以太网交换机11的车载装置10对钢轨打磨车1的以太网通信进行侦听，获取各打磨控制主机12和走行控制主机13所发送的信息，然后筛选出所需要的数据，通过GPRS/WLAN发送至地面服务器2进行分析、处理，实现对钢轨打磨车1的远程监测与诊断。本发明具体实施例将钢轨打磨车1的走行、作业等数据通过无线网络发送至地面进行分析、处理，地面人员通过Internet访问本系统，即可了解钢轨打磨车1的运行情况及工作状态，对钢轨打磨车1进行远程监测与诊断，并可以指导现场人员排除故障。因此，本发明具体实施例对快速响应并处理现场出现的各种设备故障，提高钢轨打磨车1的使用效率具有重要意义。

实施例2：如附图3所示，在实施例1的基础上，地面服务器2还包括数据库服务器23，数据库服务器23采用Oracle数据库系统存储各种数据，数据主要分为三类：

（1）管理数据，包括车辆信息、用户信息、单位信息等；

（2）历史数据，包括车辆故障记录、车辆维修记录等。用户可以通过历史数据，对故障信息进行查询、分析和统计，了解各类故障的发生率、故障分布等信息，作为车辆维修、维护的参考；

（3）诊断专家库，包括各种导致故障的原因、各种故障的现象以及各种故障的解决方法等数据，是故障诊断的支持库。

数据库服务器23进一步包括用户信息库230、车辆信息库231、诊断专家库232和历史数据库233。用户信息库230用于存储用户登录和注册信息，车辆信息库231用于存储钢轨打磨车1的各种参数数据。诊断专家库232存储有包括钢轨打磨车1的故障现象、导致故障原因和故障解决方法在内的信息，历史数据库233存储有包括车辆故障记录、车辆维修记录在内的信息。故障诊断服务器22根据用户排查、解决钢轨打磨车故障的方法，自动对诊断专家库232进行扩充，或用户根据实际情况对诊断专家库232进行扩充。车-地通信服务器21、故障诊断服务器22、数据库服务器23这三种服务器可以采用一台或多台PC机服务器硬件，如果采用多台计算机，则各计算机之间通过1000M或更高速的局域网连接。

如附图3所示，故障诊断服务器22进一步包括监测诊断数据获取单元221、车辆信息管理单元222、专家诊断单元223和车载装置状态监测单元224。车载装置状态监测单元224与车-地通信服务器21相连，监测诊断数据获取单元221与客户机3相连，接收和解析来自客户机3的数据请求，并将包括诊断数据、故障现象和专家诊断结果在内的钢轨打磨车1监测和故障诊断数据发送至客户机3。车载装置状态监测单元224通过车-地通信服务器21向车载装置10发送数据请求指令或故障诊断指令，并接收和解析来自车载装置10的相关数据。车载装置状态监测单元224与专家诊断单元232相连，专家诊断单元232通过车载装置状态监测单元224获取来自车载装置10的数据，专家诊断单元232还与诊断专家库232相连，诊断专家库232根据接收到的诊断数据中的故障现象检索诊断专家库232，获取导致故障的原因和故障解决方法发送至监测诊断数据获取单元221，并根据用户排查、解决钢轨打磨车故障的方法，自动对诊断专家库232进行扩充，或用户根据实际情况对诊断专家库232进行扩充。车辆信息管理单元222与车载装置状态监测单元224相连，获取、保存和管理来自车载装置10的钢轨打磨车1的车辆信息。

如附图7所示，当用户选择对钢轨打磨车1进行故障诊断时，故障诊断服务器22通过车-地通信服务器21向车载装置10发送诊断指令，车载装置10接收到诊断指令后上传相应的诊断数据至故障诊断服务器22，故障诊断服务器22根据接收到的诊断数据中的故障现象检索诊断专家库232，获取导致故障的原因和故障解决方法，并将诊断数据、故障现象、导致故障原因和故障解决方法发送至客户机3供用户查看，如果用户确定了导致故障原因和故障解决方法，则故障诊断服务器22将导致故障原因和故障解决方法记录至诊断专家库232中。

用户可以通过访问地面的故障诊断服务器22，实现对钢轨打磨车1的发动机、液压系统、打磨电机和网络系统的诊断。钢轨打磨车1的车载装置10、交换机11、打磨控制主机12和走行控制主机13均安装有CAN网络总线模块，并通过CAN总线网络进行通信。

发动机诊断功能包括：发动机油温、发动机油压、发动机冷却剂温度、发动机电池电压、600V发电机电压和定子温度、380V发电机电压等的诊断。

液压系统诊断功能包括：液压打磨系统油压和油温、液压驱动系统油压油温等的诊断。

打磨电机诊断功能包括：打磨电机运转状态、打磨电机反馈功率、打磨电机反馈角度、打磨电机温度、打磨电机PWM值、打磨电机磨石百分比等的诊断。

网络系统诊断功能包括：查看钢轨打磨车1的网络系统状态，包括打磨控制主机12、走行控制主机13和CAN网络总线模块的在线和异常状态、CAN网络总线模块输入输出通道状态、CAN网络总线模块励磁状态等的诊断。

实施例3：如果钢轨打磨车1存在有多种不同的型号，则为了实现钢轨打磨车1的故障诊断，首先需要分析各种型号钢轨打磨车1的以太网通信协议，确定以太网数据包中的数据与各参数的对应关系，从而提取出所需的监测、诊断数据。其次，是对钢轨打磨车1的故障信息定义进行分析，根据提取出的诊断数据，判断此时发生的故障类型和信息。如附图4和附图5所示，在前述实施例的基础上，车载装置10通过交换机11接入至钢轨打磨车1的以太网中，侦听打磨控制主机12和走行控制主机13发送至网络中的数据，从中采集和保存钢轨打磨车1的监测和诊断信息，并进行故障分析，从而获取故障发生信息和故障类型。车载装置10根据来自打磨控制主机12和走行控制主机13的监测和诊断信息中的故障标志位来确定故障的发生和故障类型，或车载装置10根据来自打磨控制主机12和走行控制主机13的监测和诊断信息中的反馈值与设定值进行比较，或判断反馈值是否在有效范围内来确定故障的发生和故障类型。

如附图6所示，车-地通信服务器21具有固定的IP地址，车载装置10在启动后自动通过车-地通信服务器21登录至故障诊断服务器22，并定期通过无线网络4和车-地通信服务器21将相关数据发送至故障诊断服务器22，或根据故障诊断服务器22的指令将相关数据发送至故障诊断服务器22。当故障诊断服务器22需要与车载装置10进行通信时，故障诊断服务器22将用户指令及相关数据发送至车-地通信服务器21，由车-地通信服务器21根据车-地通信协议将用户指令及相关数据打包后发送至车载装置10。车-地通信服务器21接收车载装置10返回的数据，完成与车载装置10之间的数据交互（包括指令、数据重发，数据校验等错误处理过程），然后再将车载装置10返回的数据根据车-地通信协议进行解析后，发送至故障诊断服务器22进行分析、处理。

实施例4：如附图11所示，在前述实施例的基础上，地面服务器2进一步采用B/S架构，故障诊断服务器22基于Web服务器。故障诊断服务器22采用B/S架构，具有权限的用户使用浏览器通过Internet访问故障诊断服务器22，从而获取钢轨打磨车1的各类信息，实现对钢轨打磨车1的监测和诊断，也可以通过故障诊断服务器22对整个钢轨打磨车故障诊断系统进行管理。用户通过客户机3上的Web浏览器经Internet网络对地面服务器2的故障诊断服务器22进行访问，从而获取钢轨打磨车1的作业信息，并实现对钢轨打磨车1的监测和诊断。当用户通过Web浏览器发送数据请求（监测指令）时，故障诊断服务器22解析该数据请求，并发送数据（监测数据）至客户机3的Web浏览器进行显示。钢轨打磨车1的作业信息包括来自打磨控制主机12的钢轨打磨车打磨和校准信息，来自走行控制主机13的钢轨打磨车走行信息，以及来自钢轨打磨车1内部的网络参数信息。用户利用客户机3通过访问地面服务器2的故障诊断服务器22实现对钢轨打磨车1的发动机、液压系统、打磨电机和网络系统的故障诊断。

钢轨打磨车1的作业信息具体包括：

（1）打磨信息：打磨模式、打磨电机运行状态、打磨电机设定功率和反馈功率、打磨电机设定角度和反馈角度、辅助架状态、磨石状态、打磨区域、打磨电机开启状态、除尘器开启状态、液压系统开启状态等；

（2）走行信息：变速箱档位和RPM（最大扭矩转速）值、驱动泵排量、驱动泵前后向压力、走行速度、洒水装置和灯的开启状态等；

（3）校准信息：打磨电机PID和PWM值、打磨目标点距离、角度调节器校准参数、车轮直径等；

（4）网络参数：本地的CAN网络总线模块、与打磨控制主机12和走行控制主机13相连的AI模块、AO1模块、DO模块和DI模块的输入、输出量。

实施例5：如附图10所示，在前述实施例的基础上，车载装置10还进一步包括GPS模块，车载装置10通过GPS模块获取钢轨打磨车1当前的位置信息，并每隔一段时间发送车辆位置信息至故障诊断服务器22，故障诊断服务器22接收并保存车辆位置信息，当用户对车辆位置信息进行监测时，故障诊断服务器22以电子地图的形式将车辆位置信息发送至客户机3供用户查看。

实施例6：如附图12所示，在前述实施例的基础上，为了防止由于系统中的某个单元发生故障（如无线网络异常），导致车载装置10无法上传数据到故障诊断服务器22，车载装置10还进一步包括本地磁盘，车载装置10自动将一段时间内包括故障信息在内的重要数据暂存至本地磁盘，当用户通过客户机3选择数据转储功能时，故障诊断服务器22向车载装置10发出数据转储指令，车载装置10将相关数据上传至故障诊断服务器22，再由故障诊断服务器22将数据保存至数据库服务器23，供用户通过客户机3进行查看。

实施例7：在前述实施例的基础上，故障诊断服务器22中保存有车载装置10的车载软件升级包，车载装置10启动后，向故障诊断服务器22发送登录请求包，故障诊断服务器22通过登录请求包中的软件版本信息，判断车载软件是否需要更新，如果需要更新，则故障诊断服务器22向车载装置10发送车载软件更新指令，车载装置10接收到车载软件更新指令后，从故障诊断服务器22下载车载软件升级包，并在车载装置10下一次启动时，校验车载软件升级包，如果校验通过，则对车载软件进行升级。

实施例8：如附图13所示，在前述实施例的基础上，故障诊断服务器22还进一步包括信息查询和统计分析单元220，信息查询和统计分析单元220与数据库服务器23的历史数据库233相连，并与监测诊断数据获取单元221相连。当用户通过客户机3向故障诊断服务器22发送信息查询和统计分析指令时，信息查询和统计分析单元220从数据库服务器23的历史数据库233中获取相关的数据，并将数据通过监测诊断数据获取单元221发送至客户机3以表格或图形的方式进行显示。当用户执行查询、统计及管理功能时，故障诊断服务器22只需与数据库服务器23通信，即可完成。信息查询和统计分析指令包括按时间查询指令、按故障类型查询指令、按故障次数查询指令、同一台钢轨打磨车1在任意时间段内各种类型故障发生次数统计指令和多台钢轨打磨车1在任意时间段内各种类型故障的发生次数统计指令。

一种基于上述钢轨打磨车故障诊断系统的钢轨打磨车故障诊断方法的具体实施例，钢轨打磨车故障诊断系统包括：车载装置10和地面服务器2，车载装置10设置在钢轨打磨车1上。钢轨打磨车1还进一步包括交换机11、网络系统、打磨控制主机12和走行控制主机13，车载装置10、交换机11、打磨控制主机12和走行控制主机13之间通过网络系统相连。地面服务器2包括车-地通信服务器21、故障诊断服务器22，该方法包括以下步骤：

（A）车载装置10通过交换机11获取打磨控制主机12和走行控制主机13的监测和/或诊断信息，并进行故障分析，获取故障现象和故障类型信息，将包括故障现象、故障类型信息、监测数据在内的一种或两种以上相关数据通过无线网络4和车-地通信服务器21发送至故障诊断服务器22；

（B）车-地通信服务器21进行车载装置10与故障诊断服务器22之间的数据交互的管理和调度，数据库服务器23为故障诊断服务器22提供故障诊断数据；

（C）当车载装置10判断钢轨打磨车1发生故障时，车载装置10将故障类型信息发送至故障诊断服务器22，用户通过客户机3访问故障诊断服务器22时，故障诊断服务器22向客户机3自动推送钢轨打磨车1的故障类型信息，提示用户进行相应的故障诊断；

（D）当用户选择对钢轨打磨车1进行故障诊断时，由故障诊断服务器22通过车-地通信服务器21将用户的指令发送至车载装置10，故障诊断服务器22接收车载装置10经车-地通信服务器21返回的包括钢轨打磨车1故障现象在内的数据，故障诊断服务器22根据故障现象信息获取相应的故障原因和解决方法，并将故障原因和解决方法数据发送至客户机3。

步骤（D）进一步包括以下步骤：

对包括钢轨打磨车故障现象、导致故障原因和故障解决方法在内的信息进行存储形成诊断专家数据，同时对包括车辆故障记录、车辆维修记录在内的信息进行存储形成历史数据；

故障诊断服务器22根据用户排查、解决钢轨打磨车1故障的方法，自动对诊断专家数据进行扩充，或用户根据实际情况对诊断专家数据进行扩充。

在步骤（D）中，当用户选择对钢轨打磨车1进行故障诊断时，故障诊断服务器22通过车-地通信服务器21向车载装置10发送诊断指令，车载装置10接收到诊断指令后上传相应的诊断数据至故障诊断服务器22，故障诊断服务器22根据接收到的诊断数据中的故障现象检索诊断专家数据库，获取导致故障的原因和故障解决方法，并将诊断数据、故障现象、导致故障原因和故障解决方法发送至客户机3供用户查看，如果用户确定了导致故障原因和故障解决方法，则故障诊断服务器22将导致故障原因和故障解决方法记录至诊断专家数据库232中。

在步骤（A）中，车载装置10通过交换机11接入至钢轨打磨车1的以太网中，侦听打磨控制主机12和走行控制主机13发送至网络中的数据，从中采集和保存钢轨打磨车1的监测和诊断信息，并进行故障分析，从而获取故障发生信息和故障类型。对钢轨打磨车1的故障现象进行分析的方法有两种：

（a）直接分析法，即直接使用打磨控制主机12的诊断结果（根据故障标志位）来确定故障的发生，如底层模块（AI模块、AO1模块、DO模块和DI模块）用来指示某种故障的数字输入信号、底层模块的离线和错误状态等；

（b）比较分析法，通过比较反馈值与设定值，或者反馈值是否在有效范围内来确定故障的发生，如打磨电机角度调整异常，发动机水温过高等。

车载装置10根据来自打磨控制主机12和走行控制主机13的监测和诊断信息中的故障标志位来确定故障的发生和故障类型，或车载装置10根据来自打磨控制主机12和走行控制主机13的监测和诊断信息中的反馈值与设定值进行比较，或判断反馈值是否在有效范围内来确定故障的发生和故障类型。

车-地通信服务器21具有固定的IP地址，车载装置10在启动后自动通过车-地通信服务器2登录至故障诊断服务器22，并定期通过无线网络4和车-地通信服务器21将相关数据发送至故障诊断服务器22，或根据故障诊断服务器22的指令将相关数据发送至故障诊断服务器22。当故障诊断服务器22需要与车载装置10进行通信时，故障诊断服务器22将用户指令及相关数据发送至车-地通信服务器21，由车-地通信服务器21根据车-地通信协议将用户指令及相关数据打包后发送至车载装置10。车-地通信服务器21接收车载装置10返回的数据，完成与车载装置10之间的数据交互，然后再将车载装置10返回的数据根据车-地通信协议进行解析后，发送至故障诊断服务器22进行分析、处理。

故障诊断方法还包括车辆作业信息监测过程，该过程进一步包括以下步骤：

地面服务器2采用B/S架构，故障诊断服务器22基于Web服务器，用户通过客户机3上的Web浏览器经Internet网络对地面服务器2的故障诊断服务器22进行访问，从而获取钢轨打磨车1的作业信息，并实现对钢轨打磨车1的监测和诊断。当用户通过Web浏览器发送数据请求时，故障诊断服务器22解析该数据请求，并发送数据至客户机3的Web浏览器进行显示。钢轨打磨车1的作业信息包括来自打磨控制主机12的钢轨打磨车打磨和校准信息，来自走行控制主机13的钢轨打磨车走行信息，以及来自钢轨打磨车1内部的网络参数信息。用户利用客户机3通过访问地面服务器2的故障诊断服务器22实现对钢轨打磨车1的发动机、液压系统、打磨电机和网络系统的故障诊断。

故障诊断方法还包括车辆位置信息获取过程，该过程进一步包括以下步骤：

车载装置10通过GPS模块获取钢轨打磨车1当前的位置信息，并每隔一段时间发送车辆位置信息至故障诊断服务器22，故障诊断服务器22接收并保存车辆位置信息，当用户对车辆位置信息进行监测时，故障诊断服务器22以电子地图的形式将车辆位置信息发送至客户机3供用户查看。

故障诊断方法还包括车载装置10数据暂存和转储过程，该过程进一步包括以下步骤：

车载装置10自动将一段时间内包括故障信息在内的重要数据暂存至本地磁盘，当用户通过客户机3选择数据转储功能时，故障诊断服务器22向车载装置10发出数据转储指令，车载装置10将相关数据上传至故障诊断服务器22，再由故障诊断服务器22将数据保存至数据库服务器23，供用户通过客户机3进行查看。

故障诊断方法还包括车载装置10软件升级过程，该过程进一步包括以下步骤：

故障诊断服务器22中保存有车载装置10的车载软件升级包，车载装置10启动后，向故障诊断服务器22发送登录请求包，故障诊断服务器22通过登录请求包中的软件版本信息，判断车载软件是否需要更新，如果需要更新，则故障诊断服务器22向车载装置10发送车载软件更新指令，车载装置10接收到车载软件更新指令后，从故障诊断服务器22下载车载软件升级包，并在车载装置10下一次启动时，校验车载软件升级包，如果校验通过，则对车载软件进行升级。

故障诊断方法还包括故障信息查询和统计分析过程，该过程进一步包括以下步骤：

当用户通过客户机3向故障诊断服务器22发送信息查询和统计分析指令时，故障诊断服务器22从数据库服务器23中获取相关的数据，并发送至客户机3以表格或图形的方式进行显示。信息查询和统计分析指令包括按时间查询指令、按故障类型查询指令、按故障次数查询指令、同一台钢轨打磨车1在任意时间段内各种类型故障发生次数统计指令和多台钢轨打磨车1在任意时间段内各种类型故障的发生次数统计指令。

本发明具体实施例描述的钢轨打磨车故障诊断系统从钢轨打磨车1的以太网中获取数据，不会影响钢轨打磨车1的控制系统。而且，具体实施例直接使用钢轨打磨车1的打磨控制主机12和走行控制主机13本身的诊断结果，不必了解钢轨打磨车复杂的诊断算法，可以应用到不同型号的钢轨打磨车故障诊断。其次，具体实施例还实现了钢轨打磨车作业信息的远程实时监测，以Web页面的形式，还原了钢轨打磨车上的操作显示界面。本发明具体实施例描述的故障诊断系统将钢轨打磨车1的常见故障分为五类：发动机故障、液压系统故障、打磨电机故障、网络系统故障和其它故障。提交钢轨打磨车1的状态时只发送故障类型，提示用户进入某类型的诊断。当用户进入到某类型的诊断时才提交具体的故障现象，这样既能明确的指示故障发生部位，又有利于节省系统的3G（3rd-Generation，第三代移动通信技术的简称）通信流量。多个用户能够同时对同一台钢轨打磨车1进行监测诊断，根据3G网络的传输速度，本发明具体实施例能够同时满足多达5个用户的访问。基于专家库的故障诊断使得用户在故障诊断的过程中，系统会自动对诊断专家库进行扩充，并进行故障发生概率的统计。用户也可以根据实际情况，对专家库进行维护。故障的统计分析数据作为钢轨打磨车1的维修、维护参考，包括对单台车的统计、多台车的比较统计、按车型统计和按配属单位统计，从而尽可能详细的了解故障的发生和分布情况。此外，车载软件可以通过FTP（FileTransfer Protocol，文件传输协议的简称）传输实现远程自动升级。用户还可以通过浏览器以电子地图的方式访问钢轨打磨车1当前的位置信息，并能通过地图上车辆图标形状和颜色，以及备注信息，直观了解车辆的在线、故障、作业状态等信息。同时，在故障诊断服务器11与车载装置10之间加入车-地通信服务器21，对两者间的数据通信进行管理和调度，有效的减少了故障诊断服务器22的通信压力。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种钢轨打磨车故障诊断系统，其特征在于：包括车载装置（10）和地面服务器（2），所述车载装置（10）设置在钢轨打磨车（1）上，所述钢轨打磨车（1）还包括交换机（11）、网络系统、打磨控制主机（12）和走行控制主机（13），所述车载装置（10）、交换机（11）、打磨控制主机（12）和走行控制主机（13）之间通过所述网络系统相连，所述地面服务器（2）包括车-地通信服务器（21）、故障诊断服务器（22）和数据库服务器（23）；所述车载装置（10）通过所述交换机（11）获取所述打磨控制主机（12）和走行控制主机（13）的监测和/或诊断信息，并进行故障分析，获取故障现象和故障类型信息，将包括所述故障现象、故障类型信息、监测数据在内的一种或两种以上相关数据通过无线网络（4）和所述车-地通信服务器（21）发送至所述故障诊断服务器（22），所述车-地通信服务器（21）负责管理和调度所述车载装置（10）与所述故障诊断服务器（22）之间的数据交互，所述数据库服务器（23）为所述故障诊断服务器（22）提供故障诊断数据；当所述车载装置（10）判断所述钢轨打磨车（1）发生故障时，所述车载装置（10）将所述故障类型信息发送至所述故障诊断服务器（22），用户通过客户机（3）访问所述故障诊断服务器（22）时，所述故障诊断服务器（22）向所述客户机（3）自动推送所述钢轨打磨车（1）的故障类型信息，提示所述用户进行相应的故障诊断；当所述用户选择对所述钢轨打磨车（1）进行故障诊断时，由所述故障诊断服务器（22）通过所述车-地通信服务器（21）将所述用户的指令发送至所述车载装置（10），所述故障诊断服务器（22）接收所述车载装置（10）经车-地通信服务器（21）返回的包括钢轨打磨车（1）故障现象在内的数据，所述故障诊断服务器（22）根据所述故障现象信息获取相应的故障原因和解决方法，并将故障原因和解决方法数据发送至所述客户机（3）。

2.根据权利要求1所述的一种钢轨打磨车故障诊断系统，其特征在于：所述地面服务器（2）还包括数据库服务器（23），所述数据库服务器（23）进一步包括诊断专家库（232）和历史数据库（233）；所述诊断专家库（232）存储有包括钢轨打磨车（1）故障现象、导致故障原因和故障解决方法在内的信息，所述历史数据库（233）存储有包括车辆故障记录、车辆维修记录在内的信息；所述故障诊断服务器（22）根据所述用户排查、解决钢轨打磨车故障的方法，自动对所述诊断专家库（232）进行扩充，或所述用户根据实际情况对所述诊断专家库（232）进行扩充。

3.根据权利要求2所述的一种钢轨打磨车故障诊断系统，其特征在于：当所述用户选择对所述钢轨打磨车（1）进行故障诊断时，所述故障诊断服务器（22）通过所述车-地通信服务器（21）向所述车载装置（10）发送诊断指令，所述车载装置（10）接收到所述诊断指令后上传相应的诊断数据至所述故障诊断服务器（22），所述故障诊断服务器（22）根据接收到的诊断数据中的故障现象检索所述诊断专家库（232），获取导致故障的原因和故障解决方法，并将所述诊断数据、故障现象、导致故障原因和故障解决方法发送至所述客户机（3）供所述用户查看，如果所述用户确定了导致故障原因和故障解决方法，则所述故障诊断服务器（22）将导致故障原因和故障解决方法记录至所述诊断专家库（232）中。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的一种钢轨打磨车故障诊断系统，其特征在于：所述车载装置（10）通过所述交换机（11）接入至所述钢轨打磨车（1）的以太网中，侦听所述打磨控制主机（12）和走行控制主机（13）发送至网络中的数据，从中采集和保存所述钢轨打磨车（1）的监测和诊断信息，并进行故障分析，从而获取故障发生信息和故障类型；所述车载装置（10）根据来自所述打磨控制主机（12）和走行控制主机（13）的监测和诊断信息中的故障标志位来确定故障的发生和故障类型，或所述车载装置（10）根据来自所述打磨控制主机（12）和走行控制主机（13）的监测和诊断信息中的反馈值与设定值进行比较，或判断反馈值是否在有效范围内来确定故障的发生和故障类型。

5.根据权利要求4所述的一种钢轨打磨车故障诊断系统，其特征在于：所述车-地通信服务器（21）具有固定的IP地址，所述车载装置（10）在启动后自动通过所述车-地通信服务器（21）登录至所述故障诊断服务器（22），并定期通过所述无线网络（4）和车-地通信服务器（21）将相关数据发送至所述故障诊断服务器（22），或根据所述故障诊断服务器（22）的指令将相关数据发送至所述故障诊断服务器（22）；当所述故障诊断服务器（22）需要与所述车载装置（10）进行通信时，所述故障诊断服务器（22）将用户指令及相关数据发送至所述车-地通信服务器（21），由所述车-地通信服务器（21）根据车-地通信协议将所述用户指令及相关数据打包后发送至所述车载装置（10）；所述车-地通信服务器（21）接收所述车载装置（10）返回的数据，完成与所述车载装置（10）之间的数据交互，然后再将所述车载装置（10）返回的数据根据车-地通信协议进行解析后，发送至所述故障诊断服务器（22）进行分析、处理。

6.根据权利要求1-3、5中任一权利要求所述的一种钢轨打磨车故障诊断系统，其特征在于：所述地面服务器（2）采用B/S架构，所述故障诊断服务器（22）基于Web服务器，所述用户通过所述客户机（3）上的Web浏览器经Internet网络对所述地面服务器（2）的故障诊断服务器（22）进行访问，从而获取所述钢轨打磨车（1）的作业信息，并实现对所述钢轨打磨车（1）的监测和诊断；当所述用户通过Web浏览器发送数据请求时，所述故障诊断服务器（22）解析该数据请求，并发送数据至所述客户机（3）的Web浏览器进行显示；所述钢轨打磨车（1）的作业信息包括来自所述打磨控制主机（12）的钢轨打磨车打磨和校准信息，来自所述走行控制主机（13）的钢轨打磨车走行信息，以及来自所述钢轨打磨车（1）内部的网络参数信息；所述用户利用所述客户机（3）通过访问所述地面服务器（2）的故障诊断服务器（22）实现对所述钢轨打磨车（1）的发动机、液压系统、打磨电机和网络系统的故障诊断。

7.根据权利要求6所述的一种钢轨打磨车故障诊断系统，其特征在于：所述车载装置（10）还包括GPS模块，所述车载装置（10）通过所述GPS模块获取所述钢轨打磨车（1）当前的位置信息，并每隔一段时间发送车辆位置信息至所述故障诊断服务器（22），所述故障诊断服务器（22）接收并保存车辆位置信息，当所述用户对车辆位置信息进行监测时，所述故障诊断服务器（22）以电子地图的形式将所述车辆位置信息发送至所述客户机（3）供所述用户查看。

8.根据权利要求1-3、5、7中任一权利要求所述的一种钢轨打磨车故障诊断系统，其特征在于：所述车载装置（10）还包括本地磁盘，所述车载装置（10）自动将一段时间内包括故障信息在内的重要数据暂存至所述本地磁盘，当所述用户通过所述客户机（3）选择数据转储功能时，所述故障诊断服务器（22）向所述车载装置（10）发出数据转储指令，所述车载装置（10）将相关数据上传至所述故障诊断服务器（22），再由所述故障诊断服务器（22）将数据保存至所述数据库服务器（23），供所述用户通过所述客户机（3）进行查看。

9.根据权利要求8所述的一种钢轨打磨车故障诊断系统，其特征在于：所述故障诊断服务器（22）中保存有所述车载装置（10）的车载软件升级包，所述车载装置（10）启动后，向所述故障诊断服务器（22）发送登录请求包，所述故障诊断服务器（22）通过登录请求包中的软件版本信息，判断车载软件是否需要更新，如果需要更新，则所述故障诊断服务器（22）向所述车载装置（10）发送车载软件更新指令，所述车载装置（10）接收到车载软件更新指令后，从所述故障诊断服务器（22）下载车载软件升级包，并在所述车载装置（10）下一次启动时，校验车载软件升级包，如果校验通过，则对车载软件进行升级。

10.根据权利要求1-3、5、7、9中任一权利要求所述的一种钢轨打磨车故障诊断系统，其特征在于：所述故障诊断服务器（22）还包括信息查询和统计分析单元（220），当所述用户通过所述客户机（3）向所述故障诊断服务器（22）发送信息查询和统计分析指令时，所述信息查询和统计分析单元（220）从所述数据库服务器（23）中获取相关的数据，并发送至所述客户机（3）以表格或图形的方式进行显示；所述信息查询和统计分析指令包括按时间查询指令、按故障类型查询指令、按故障次数查询指令、同一台钢轨打磨车（1）在任意时间段内各种类型故障发生次数统计指令和多台钢轨打磨车（1）在任意时间段内各种类型故障的发生次数统计指令。

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