CN104298220A - 一种接入节点设备 - Google Patents

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Abstract

一种接入节点设备，包括：走行系单元、制动系单元、牵引系单元、传动系单元、辅助系单元、网络单元、总线单元、供电单元。其中走行系单元、制动系单元、牵引系单元、传动系单元、辅助系单元均具有相对独立的主控模块、数字量模块、模拟量模块、协议转换模块、数据输入输出模块，各系单元分别用于对应系在途关键部件实时状态数字量和模拟量的采集、分析、融合、封装等。所述总线单元用于各单元的集中供电及各单元之间的数据相互交互、数据的统一输出，各单元之间的数据交互均按照标准的总线协议进行。本发明可使城市轨道交通列车的各系统在运营过程中实现动态实时监测，保障列车更加安全、可靠运行，减少列车事故的发生，提高城轨路网运能。

Description

一种接入节点设备
技术领域
本发明涉及一种接入节点设备，其设置在列车内，专门用于城市轨道交通列车各车辆在途运行过程中对走行系统、制动系统、牵引系统、传动系统、辅助系统的实时状态进行监测与诊断分析，属于现代城市轨道技术领域。
背景技术
在现有技术中，在城市轨道交通领域，还缺乏先进的列车安全监测诊断技术装备，现代科学化管理技术的应用还不完善，列车运网的运输效率、运输质量、城市轨道交通安全性还有待于进一步提高。
为此，市场需要发展面向列车的智能化、网络化的安全监控装备，以提高列车运行的现代化水平，并配合运输装备与信息技术、智能化控制技术以及运营管理系统的集成，采用智能化诊断、视情维护、自动监控等技术，从而充分发挥列车的使用性能，支撑轨道交通系统信息化、智能化、一体化、综合化，进而实现覆盖轨道交通运输各环节并沟通社会的轨道交通信息共享和智能化管理与控制，实现运输效率的最大化和服务质量的最优化。
发明内容
本发明的目的是提供一种接入节点设备，以保证城市轨道交通列车走行系、制动系、牵引系、传动系、辅助系统的更加安全，提高城市交通运输安全保障，同时保持和提高路网运输能力。
为此，本发明提供了一种接入节点设备，其包括走行系单元、制动系单元、牵引系单元、传动系单元、辅助系单元、网络单元、总线单元和供电单元，其特征在于：所述走行系单元包括数字量采集模块、模拟量采集模块、主控模块、协议转换模块、和数据输入输出模块，所述数字量采集模块与主控模块相连；所述模拟量采集模块与主控模块相连；所述主控模块分别与数字量采集模块、模拟量采集模块、协议转换模块相连；所述协议转换模块分别与主控模块、数据输入输出模块相连；所述数据输入输出模块分别与协议转换模块、总线单元相连；所述制动系单元包括数字量采集模块、模拟量采集模块、主控模块、协议转换模块、和数据输入输出模块，所述数字量采集模块与主控模块相连；所述模拟量采集模块与主控模块相连；所述主控模块分别与数字量采集模块、模拟量采集模块、协议转换模块相连；所述协议转换模块分别与主控模块、数据输入输出模块相连；所述数据输入输出模块分别与协议转换模块、总线单元相连；所述牵引系单元包括数字量采集模块、模拟量采集模块、主控模块、协议转换模块、和数据输入输出模块，所述数字量采集模块与主控模块相连；所述模拟量采集模块与主控模块相连；所述主控模块分别与数字量采集模块、模拟量采集模块、协议转换模块相连；所述协议转换模块分别与主控模块、数据输入输出模块相连；所述数据输入输出模块分别与协议转换模块、总线单元相连；所述传动系单元包括数字量采集模块、模拟量采集模块、主控模块、协议转换模块、和数据输入输出模块，所述数字量采集模块与主控模块相连；所述模拟量采集模块与主控模块相连；所述主控模块分别与数字量采集模块、模拟量采集模块、协议转换模块相连；所述协议转换模块分别与主控模块、数据输入输出模块相连；所述数据输入输出模块分别与协议转换模块、总线单元相连；所述辅助系单元包括数字量采集模块、模拟量采集模块、主控模块、协议转换模块、和数据输入输出模块，所述数字量采集模块与主控模块相连；所述模拟量采集模块与主控模块相连；所述主控模块分别与数字量采集模块、模拟量采集模块、协议转换模块相连；所述协议转换模块分别与主控模块、数据输入输出模块相连；所述数据输入输出模块分别与协议转换模块、总线单元相连；所述网络单元包括对外接口模块和主控模块，所述对外接口单元分别与主控单元、总线单元相连；所述主控单元与对外接口单元相连；所述走行系单元、制动系单元、牵引系单元、传动系单元、辅助系单元均通过各自的数据输入输出模块与总线单元相连；网络单元通过对外接口单元与总线单元相连，所述走行系单元、制动系单元、牵引系单元、传动系单元、辅助系单元、和网络单元，通过总线单元的标准接口相互连接；所述总线单元是走行系单元、制动系单元、牵引系单元、传动系单元、辅助系单元、和网络单元进行信息数据传输节点，采用标准的总线协议；所述网络单元采用标准的数据传输协议与外联设备之间接口及进行信息数据传输。
优选地，走行系单元、制动系单元、牵引系单元、传动系单元、辅助系单元分别相对独立运行；网络单元与外联设备连通。
优选地，所述外联设备包括计算机、复合节点、网络节点、诊断服务主机和中心节点。
优选地，通过复合节点、网络节点、中心节点、诊断服务主机进一步与车载网络、司机监测预警系统相连。
优选地，通过车载网络可进一步与车载无线通信设备(包括车载CPE)连接。
优选地，通过车载无线通信设备、地面轨旁基站与地面监测中心相连通。
优选地，走行系单元、制动系单元、牵引系单元、传动系单元、辅助系单元、和网络单元内部全部采用双套CPU系统，实现设备的冗余热备。
本发明接入节点设备的CPU系统采用双核技术，实现了在途快速数据采集、计算、分析，达到诊断及预警的实时性，能够满足在城轨列车在途运行过程中实现走行系、制动系、牵引系、传动系、辅助系的实时数据采集分析判断，并进行对司机、地面监测中心的传输。
根据本发明，各系单元采用数字量、模拟量独立硬件设计，独立采集综合分析，按照不同协议进行转换；对应输出的逻辑通道关系，辅以双核CPU在物理层进行运算输出，使输入、输出系统清晰对接，不存在物理层面的相互交织关系，满足列车运行过程中各系统的数据协议处理要求，便于实现城轨列车走行系、制动系、牵引系、传动系、辅助系运行安全信息传输控制方法；数据各过程实现了自动自检操作，确保数据传输的准确率；采用总线单元，实现各类数据独立通道传输，采用标准化协议，为与外联设备的对接提供了可靠的保障。
附图说明
说明书附图1是根据本发明的接入节点设备的前面板结构示意图。
说明书附图2是根据本发明的接入节点设备的基本体系架构。
具体实施方式
如图1所示，附图标记101、102、115、116表示接入节点设备的固定安装孔；附图标记103表示各单元所占用的结构空间；附图标记104表示电源单元；附图标记105表示走行系单元；附图标记106表示制动系单元；附图标记107表示辅助系单元；附图标记108表示网络单元；附图标记109表示预留备用辅助单元；附图标记110表示牵引系单元；附图标记111表示传动系单元；附图标记112表示电源单元；图标记113表示总线单元；附图标记114表示电源单元指示灯；附图标记117、131表示电源单元电源输入、输出开关；附图标记118表示总线单元数据总线接口方式；附图标记119、130表示电源单元电源输入接口；附图标记120表示传动系单元信号输入接口(共2个)、附图标记121表示牵引系单元信号输入接口(共2个)；附图标记122、125表示辅助系单元信号输入接口；附图标记123、126表示辅助系单元数据辅助读取接口；附图标记124表示网络单元数据输出接口(共4个)；附图标记127表示制动系单元信号输入接口(共2个)；128表示走行系单元信号输入接口(共2个)；附图标记129表示各单元固定及启拔件(共18个)。
图2描述了一种接入节点设备的基本体系结构，采用相对独立的结构设计，使接入节点设备可以根据用户需求进行相应单元定制。
其中，接入节点设备的组成如下：走行系单元(1)、制动系单元(2)、牵引系单元(3)、传动系单元(4)、辅助系单元(5)、网络单元(6)、总线单元(7)和供电单元(8)。设备各系单元分别独立采用数据融合、智能提取分析的方法进行采集信息数据封装、分类，以及进行接收异构信息的重构处理；通过标准接口协议总线单元实现各系单元间的内部数据交互、对比、判断；(下面的一段提前到这儿了)然后通过网络单元实现与相关外联设备的互联。同时各系单元全部采用双套CPU运行机制实现了双套冗余热备方式实现，保障了设备运行的安全稳定性以及数据采集、诊断、分析、计算的快速性，保障列车在途运行的安全性。
走行系单元1、制动系单元2、牵引系单元3、传动系单元4、辅助系单元5分别由数字量采集模块101、201、301、401、501、模拟量采集模块102、202、302、402、502、主控模块103、203、303、403、503、协议转换模块104、204、304、404、504、数据输入输出模块105、205、305、405、505组成；网络单元6由对外接口模块601、主控模块602组成。走行系单元1、制动系单元2、牵引系单元3、传动系单元4、辅助系单元5均通过各自的数据输入输出模块105、205、305、405、505与总线单元7相连；网络单元6通过对外接口单元601与总线单元7相连。
这一段提前到前面去了
根据本发明的接入节点设备，各系独立采用数字量模块、模拟量模块将列车走行系、制动系、牵引系、传动系、辅助系信息以不同数据方式进行分类采集、封装，主控模块可以根据接收到的信息数据按照对应协议控制输出，协议转换模块可以根据不同协议数据进行相应转换，数据输入输出模块负责信息的对外输入输出，使信息交互简单化，不会发生数据包的冲撞，从而引起高误码率，达到数据的真实可信性。网络单元可以根据接收数据进行过滤；实现在途各系采集数据的安全分类判断，从而保证了信息传输的安全和信息验证，为城轨列车运行提供安全保障。
根据本发明的接入节点设备，通过其网络节点可与司机监测、地面监测中心的预警系统联动，实现走行系、制动系、牵引系、传动系、辅助系的在途安全实时状态监测，并对这些状态信息进行智能数据提取，达到故障隐患挖掘与识别。具体过程是列车在途运行过程中，各系采集的对应装备部件状态信息经过相应的数字模块或模拟模块隔离过滤，主控模块CPU判断分析后，将状态信息数据按照不同协议转换，发送到总线单元，然后网络单元根据协议通过复合节点、网络节点、中心节点、诊断服务主机、车载无线通信主机等设备发送到司机预警操作平台及地面监测中心平台，实现列车的实时操控。
本发明的工作原理是：依靠面向列车的现代化智能感知技术、综合一体化的安全监控技术、分散自律控制技术、以及快速运算技术，提高列车运行的现代化水平，并配合运输装备与信息自动化技术、智能化控制技术、网络化技术以及运营管理系统的集成技术，采用数据有效融合、智能化提取、隐患挖掘识别、故障腐蚀链互绕性、自动监控等技术，实现支撑轨道交通系统信息化、智能化、网络化、综合一体化的接入节点设备。
这儿删掉一部分，另外该段太长了，我分成了下面几个小段。
具体为：走行系单元的数字量模块和模拟量模块负责采集列车走行系统关键部件运行信息，接口内部采用走形系调理电路进行相应隔离，防止被干扰或干扰相关连接车辆设备；主控模块负责信息的计算与分析；协议转换模块负责内部对外输出数据的协议转换，以保证外联系统的协议一致性；数据输入输出模块主要负责输入输出信息路径，防止单元间的数据串扰。
制动系单元的数字量模块和模拟量模块负责采集列车制动系统关键部件运行信息，接口内部采用制动系调理电路进行相应隔离，防止被干扰或干扰相关连接车辆设备；主控模块负责信息的计算与分析；协议转换模块负责内部对外输出数据的协议转换，以保证外联系统的协议一致性；数据输入输出模块主要负责输入输出信息路径，防止单元间的数据串扰。
牵引系单元的数字量模块和模拟量模块负责采集列车牵引系统关键部件运行信息，接口内部采用牵引系调理电路进行相应隔离，防止被干扰或干扰相关连接车辆设备；主控模块负责信息的计算与分析；协议转换模块负责内部对外输出数据的协议转换，以保证外联系统的协议一致性；数据输入输出模块主要负责输入输出信息路径，防止单元间的数据串扰。
传动系单元的数字量模块和模拟量模块负责采集列车传动系统关键部件运行信息，接口内部采用传动系调理电路进行相应隔离，防止被干扰或干扰相关连接车辆设备；主控模块负责信息的计算与分析；协议转换模块负责内部对外输出数据的协议转换，以保证外联系统的协议一致性；数据输入输出模块主要负责输入输出信息路径，防止单元间的数据串扰。
辅助系单元的数字量模块和模拟量模块负责采集列车辅助逆变系统关键部件运行信息，接口内部采用辅助系调理电路进行相应隔离，防止被干扰或干扰相关连接车辆设备；主控模块负责信息的计算与分析；协议转换模块负责内部对外输出数据的协议转换，以保证外联系统的协议一致性；数据输入输出模块主要负责输入输出信息路径，防止单元间的数据串扰。
接入节点设备通过总线单元将走行系单元1、制动系单元2、牵引系单元3、传动系单元4、辅助系单元5的监测信息传给网络单元，然后由网络单元与外联设备相连，实现通信网络间的数据交互，从而保证接入节点信息传输的可信性和信息验证，为城轨列车安全运行提供保障。
本发明实现了列车在途过程中走行系统、制动系统、牵引系统、传动系统、辅助系统关键装备的关键部件的实时信息采集、融合、智能提取、隐患挖掘与识别，可以及时发现故障隐患并进行及时维修，提高列车的使用效率和运网能力，降低了城轨运营公司的运营成本，同时可以节省运营公司的车辆投入和列车维修占地面积，进而为列车运维部门实现减员增效提供了基础，节省了运营成本。
本发明可使城市轨道交通列车形成列车在途监控预警技术基础，从而促进产业的技术进步和应用，并开展技术创新以推进传统监控技术的跨越式升级，淘汰落后技术；在充分保障交通运输系统的安全性方面，形成覆盖检测、监测、预警、应急全过程，并且满足不同目标和需求的监控预警和应急技术及系统装备；结合列车安全技术产业技术和产品技术的特点，探索新型科技研发机制和模式，以产业技术链或产品技术供应链为链条和纽带，按照技术或产品的层级，分解技术和零部件的研究开发，形成产业技术和产品的完整技术、研发、供应体系，构建完整的研发、供应关系；最终产生很好的社会效益和良好的经济效益；进而使轨道交通运输列车运行更加安全，以提高轨道交通运输安全保障。
本发明可实现城轨列车在途运行过程中，对走行系统、制动系统、牵引系统、传动系统、辅助系统各关键装备的关键部件的实时监测，并通过数据的有效融合、实现故障隐患挖掘与识别，同时通过车载其他节点进行数据传输到司机监测预警终端和地面监测中心，从而提高了城轨列车运行过程中安全性监测，并减小列车运行过程中由于走行系统、制动系统、牵引系统、传动系统、辅助系统相关部件的故障而引起的列车事故发生，为列车运行提供安全保障，同时可以及早发现走行系统、制动系统、牵引系统、传动系统、辅助系统故障隐患，实现提前预警，将故障隐患处理在萌芽状态之中，为列车及时可靠性维修提供了依据。

Claims (7)

1.一种接入节点设备，其包括走行系单元(1)、制动系单元(2)、牵引系单元(3)、传动系单元(4)、辅助系单元(5)、网络单元(6)、总线单元(7)和供电单元(8)，其特征在于：
所述走行系单元(1)包括数字量采集模块(101)、模拟量采集模块(102)、主控模块(103)、协议转换模块(104)和数据输入输出模块(105)。所述数字量采集模块(101)与主控模块(103)相连；所述模拟量采集模块(102)与主控模块(103)相连；所述主控模块(103)分别与数字量采集模块(101)、模拟量采集模块(102)、协议转换模块(104)相连；所述协议转换模块(104)分别与主控模块(103)、数据输入输出模块(105)相连；所述数据输入输出模块(105)分别与协议转换模块(104)、总线单元(7)相连；
所述制动系单元(2)包括数字量采集模块(201)、模拟量采集模块(202)、主控模块(203)、协议转换模块(204)和数据输入输出模块(205)。所述数字量采集模块(201)与主控模块(203)相连；所述模拟量采集模块(202)与主控模块(203)相连；所述主控模块(203)分别与数字量采集模块(201)、模拟量采集模块(202)、协议转换模块(204)相连；所述协议转换模块(204)分别与主控模块(203)、数据输入输出模块(205)相连；所述数据输入输出模块(205)分别与协议转换模块(204)、总线单元(7)相连；
所述牵引系单元(3)包括数字量采集模块(301)、模拟量采集模块(302)、主控模块(303)、协议转换模块(304)和数据输入输出模块(305)。所述数字量采集模块(301)与主控模块(303)相连；所述模拟量采集模块(302)与主控模块(303)相连；所述主控模块(303)分别与数字量采集模块(301)、模拟量采集模块(302)、协议转换模块(304)相连；所述协议转换模块(304)分别与主控模块(303)、数据输入输出模块(305)相连；所述数据输入输出模块(305)分别与协议转换模块(304)、总线单元(7)相连；
所述传动系单元(4)包括数字量采集模块(401)、模拟量采集模块(402)、主控模块(403)、协议转换模块(404)、和数据输入输出模块(405)。所述数字量采集模块(401)与主控模块(403)相连；所述模拟量采集模块(402)与主控模块(403)相连；所述主控模块(403)分别与数字量采集模块(401)、模拟量采集模块(402)、协议转换模块(404)相连；所述协议转换模块(404)分别与主控模块(403)、数据输入输出模块(405)相连；所述数据输入输出模块(405)分别与协议转换模块(404)、总线单元(7)相连；
所述辅助系单元(5)包括数字量采集模块(501)、模拟量采集模块(502)、主控模块(503)、协议转换模块(504)、和数据输入输出模块(505)。所述数字量采集模块(501)与主控模块(503)相连；所述模拟量采集模块(502)与主控模块(503)相连；所述主控模块(503)分别与数字量采集模块(501)、模拟量采集模块(502)、协议转换模块(504)相连；所述协议转换模块(504)分别与主控模块(503)、数据输入输出模块(505)相连；所述数据输入输出模块(505)分别与协议转换模块(504)、总线单元(7)相连；
所述走行系单元(1)、制动系单元(2)、牵引系单元(3)、传动系单元(4)、辅助系单元(5)均利用各自的数据输入输出模块(105、205、305、405、505)通过总线单元(7)的标准接口与网络单元(6)实现数据的互相通信。
所述走行系单元(1)、制动系单元(2)、牵引系单元(3)、传动系单元(4)、辅助系单元(5)均通过总线单元的标准接口与供电单元(8)相互连接，实现各单元的集中供电；
所述总线单元(7)与走行系单元(1)、制动系单元(2)、牵引系单元(3)、传动系单元(4)、辅助系单元(5)的数据输入输出模块(105、205、305、405、505)、网络单元(6)及供电单元(8)相连。所述总线单元(7)是走行系单元(1)、制动系单元(2)、牵引系单元(3)、传动系单元(4)、辅助系单元(5)、与网络单元(6)进行信息数据传输节点，采用标准的总线协议；总线单元(7)也是走行系单元(1)、制动系单元(2)、牵引系单元(3)、传动系单元(4)、辅助系单元(5)和网络单元(6)与供电单元(8)进行集中供电的节点。
所述网络单元(6)包括对外接口模块(601)和主控模块(602)，所述对外接口模块(601)分别与主控模块(602)、总线单元(7)相连；所述主控模块(602)与对外接口模块(601)相连。
所述网络单元(6)通过总线单元(7)与供电单元(8)相连，实现网络单元的供电需求。
所述网络单元(6)采用标准的数据传输协议与外联设备进行信息数据的传输。
所述供电单元(8)采用相关接口与外部供电系统相连。
2.根据权利要求1所述的接入节点设备，其特征在于，走行系单元(1)、制动系单元(2)、牵引系单元(3)、传动系单元(4)、辅助系单元(5)分别相对独立运行；网络单元(6)与外联设备连通。
3.根据权利要求2所述的接入节点设备，其特征在于，所述外联设备包括计算机、复合节点、网络节点、中心节点和诊断服务主机。
4.根据权利要求2和3所述的接入节点设备，其特征在于，通过复合节点、网络节点、中心节点、诊断服务主机进一步与车载网络、司机监测预警系统相连。
5.根据权力要求4所述接入节点设备，其特征在于，通过车载网络可进一步与车载无线通信设备(包括车载CPE)连接。
6.根据权利要求5所述的接入节点设备，其特征在于，通过车载无线通信设备、地面轨旁基站与地面监测中心相连通。
7.如权利要求1-6其中之一所述的接入节点设备，其特征在于，走行系单元(1)、制动系单元(2)、牵引系单元(3)、传动系单元(4)、辅助系单元(5)、和网络单元(6)内部全部采用双套CPU系统，实现设备的冗余热备。
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CN104917771A (zh) * 2015-06-12 2015-09-16 卡斯柯信号有限公司 一种用单cpu实现安全系统对外安全通讯的装置
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