CN105700516B - 一种既有轨道工程机械远程诊断系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种既有轨道工程机械远程诊断系统，包括：车载主机、交换机、前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板、一个以上的行车监控数字量采集模块，以及一个以上的行车监控模拟量采集模块。车载主机通过交换机与第三方设备进行数据交互，前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板均通过现场总线将采集到的轨道工程机械的作业状态数据传输至车载主机。行车监控数字量采集模块、行车监控模拟量采集模块将采集到的轨道工程机械的行车安全监控数据传输至车载主机。本发明能够解决既有轨道工程机械信息采集监测难、故障处理效率低、现场管理难、车载设备安装布线难的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及铁路工程领域，尤其是涉及一种应用于既有轨道工程机械的远程诊断系统。
背景技术
目前，随着铁路电气化的进程不断加快，对于铁路工程机械的自动化程度要求也不断提高，因此在铁路工程领域广泛存在着新、旧设备混用的情况。如附图1所示，即为一种既有轨道工程机械电气系统的系统结构框图。在附图1中，电路板1、电路板2、电路板3等从作业相关电气控制箱中获取采集信号，再分别以数字量信号、模拟量信号、仪表信号和指示灯信号的形式输出至相应的设备、仪表和指示灯进行显示。
如附图2所示，在现有技术中，由株洲南车时代电气股份有限公司、株洲时代电子技术有限公司分别于2008年10月10日申请，2009年03月11日公开，公开号为CN101382802A的中国发明专利《养路机械电气系统状态监测与诊断装置及监测诊断方法》，以及于2012年03月14日申请，2012年08月29日公开，公开号为CN102650878A的中国发明专利《一种大型养路机械分布式控制系统及其设计方法》均公开了一种新的铁路大型养路机械网络控制系统。基于上述两种专利开发的铁路大型养路机械网络控制系统目前已批量应用于新造的WD-320稳定车、D08-32捣固车、D09-32连续式捣固车、DWL-48捣稳车等多种车型。该系统由显示模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块等几种基本控制模块组成，并采用现场CAN总线作为数字通讯载体，将整车通过网络贯穿首尾，形成了一个整车的控制网络。系统各部件的功能如下：
电源模块：隔离电源模块，为网络上的5～6个控制模块提供+24V电源。
数字量输入模块：8个通道输入信号接口，且每通道可采集2路外部DC24V高低电平信号，并通过CAN通信接口实现CAN总线网络数据交换，通过CAN2和/或RS232通信接口连接基于CAN和/或RS232通信协议的外部设备，除此之外还可向外部设备提供具有短路保护的可控+24V现场工作电源。
模拟量输入模块：8个通道输入信号接口，可采集的±10.000V以内的模拟量输入信号，并通过CAN1通信接口实现CAN总线网络数据交换，通过CAN2和/或RS232通信接口连接基于CAN和/或RS232通信协议的外部设备，除此之外每个通道都可提供±10.000V现场工作电源，其中7～8通道可实现±10.000V或±15.000V现场工作电源输出。
数字量输出模块：系统可在线诊断模块通信状态、模块电源、模块输入输出通道状态等。
显示模块：采用触摸屏作为系统的人机交互接口，具备CAN、RS232、USB、以太网等通信接口，主要负责完成工作状态信号显示、工作数据输入输出、数据管理、逻辑运算、系统在线诊断等功能。
无线模块：实现GPS实时定位，数据无线传输与接收。
在附图2中，电源模块为其它控制模块提供隔离DC24V电源。模拟量输入模块与数字量输入模块完成车载工作状态信息采集，并通过现场CAN总线将数据传输到网络中，供其它模块接收使用。数字量输出模块完成对从网络上接收的数字与模拟信号进行逻辑数据运算，再输出PWM信号驱动执行机构，实现作业动作，并将计算结果传输至网络中，供其它模块接收使用。显示模块直接从网络中接收有用数据，进行显示、分析与存储，实现控制模块实时在线诊断及系统智能诊断功能，并通过无线模块与地面终端进行数据通信，实现工作状态信息远程在线实时监测诊断功能。
轨道工程机械的车载工作状态信号分为数字信号与模拟信号。数字信号包括DC24V高低电平信号与DC15V脉冲信号。数字量输入模块仅能采集DC24V高低电平及脉冲信号，因此在D08-32捣固车网络控制系统设计中增加了2个信号转换板将DC15V脉冲信号转换为DC24V信号，再通过数字量输入模块完成信号采集。数字信号采集功能框图如附图3所示。模拟信号包括电阻型模拟传感器信号、DC24V电压信号及-10V～+10V电压信号。模拟量输入模块仅能采集-10V～+10V电压信号。因此，在D08-32捣固车网络控制系统设计中增加了1个模拟隔离板将DC24V电压信号与电阻型传感器信号转换为-10V～+10V电压信号，再通过模拟量输入模块完成信号采集。模拟信号采集功能框图如附图4所示。
目前铁路大型养路机械网络控制系统仅适应于新造轨道工程机械，若将现有铁路大型养路机械网络控制系统应用于既有轨道工程机械，将会存在以下技术问题：
(1)铁路大型养路机械网络控制系统采用模块化设计，整车网络主要由几种基本模块组成，若将其基本模块用于既有轨道工程机械工作状态信息采集，还需另外增加信号转换板才能完成信号采集，采集系统结构复杂；
(2)目前已应用的，如：D08-32型捣固车网络控制系统状态信息采集模块共有12个模块，若将其直接应用于既有D08-32型捣固车，则将存在模块数量多、成本高、安装布线困难等多种问题；
(3)既有工程车需在原模拟系统的基础上增加一倍的输入信号线，箱体分散、走线复杂，可能会干扰原系统功能与性能，并降低原系统的可靠性；
(4)铁路大型养路机械网络控制系统中的车载显示模块直接嵌入式安装于司机台，需增加控制箱，用于车载显示模块安装，体积大、安装困难；
(5)铁路大型养路机械网络控制系统中的网络控制模块集采集、信号处理、存储、通信等功能于一体，具有1路RS232及2路CAN接口，且防护等级为IP67，在既有工程车上仅用于信息采集与发送，导致模块的功能没有得到充分发挥。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种既有轨道工程机械远程诊断系统，能够解决既有轨道工程机械信息采集监测难、故障处理效率低、现场管理难、车载设备安装布线难的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种既有轨道工程机械远程诊断系统的技术实现方案，一种轨道工程机械远程诊断系统，包括：车载主机、交换机、前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板、一个以上的行车监控数字量采集模块，以及一个以上的行车监控模拟量采集模块。所述车载主机通过所述交换机与第三方设备进行数据交互，所述前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板均通过现场总线将采集到的轨道工程机械的作业状态数据传输至所述车载主机。所述行车监控数字量采集模块、行车监控模拟量采集模块将采集到的所述轨道工程机械的行车安全监控数据传输至所述车载主机。根据轨道工程机械的远程诊断功能罗列出包括需采集的模拟量与数字量信号，并进行分类整理。根据模拟量与数字量信号的分类，对所述模拟量与数字量信号的采集处理方式进行分析，确定程控信号由程控主机板采集处理，前端模拟量由前端模拟量采集板采集处理，多路监测模拟量由多路模拟量采集板采集处理，轨道几何参数数据由轨道几何参数计算机主机板输出，行车监控模拟信号由行车监控模拟量采集模块采集处理，行车监控数字信号由行车监控数字量采集模块采集处理。在前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板，以及轨道几何参数计算机主机板的基础上，增加信号采集、转换和现场总线通信电路。确定行车监控数字信号的个数，并增加相应的行车监控数字量采集模块；确定行车监控模拟信号的个数，并增加相应的行车监控模拟量采集模块。根据车载监控、无线传输、第三方设备数据交互的需求，增加车载主机、交换机和无线模块。进行车载监控显示界面的规划，并确定车载监控显示界面的类型和数量。根据所述轨道工程机械的远程诊断功能，完成远程诊断逻辑算法流程图的设计。编写所述行车监控模拟量采集模块、行车监控数字量采集模块、前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板，以及轨道几何参数计算机主机板的应用程序，实现所述轨道工程机械车载工作状态数据的采集与传输。编写所述车载主机的应用程序，以完成所述车载工作状态数据的接收、处理、显示、存储及无线传输，并实现对所述行车监控模拟量采集模块、行车监控数字量采集模块、前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板，以及轨道几何参数计算机主机板的控制和诊断操作。根据远程诊断逻辑算法流程图编写远程诊断程序，并完成所述既有轨道工程机械远程诊断系统的功能调试。
优选的，所述系统还包括无线模块，所述车载主机通过交换机与所述无线模块相连，实现所述轨道工程机械车载工作状态数据的无线传输。
优选的，所述车载主机与所述交换机，以及所述交换机与所述无线模块、第三方设备之间均采用以太网进行互联。
优选的，所述车载主机与所述行车监控数字量采集模块、行车监控模拟量采集模块之间通过包括CAN总线、FF总线、Lonworks总线、Device Net总线、PROFIBUS总线、HART总线、CC-Link总线、WorldFIP总线、INTERBUS总线在内的任一种现场总线进行互联。
优选的，所述行车监控数字量采集模块包括54路输入接口，其中48路为高低电平输入采集信号，其余6路为幅值0V～15V脉冲输入采集信号，所述行车监控数字量采集模块通过CAN总线与所述车载主机进行数据交互。
优选的，所述行车监控模拟量采集模块包括16路输入接口，所述行车监控模拟量采集模块能完成0V～30V模拟电压输入信号采集，实现DC24V电源、电阻型传感器信号采集，所述行车监控模拟量采集模块通过CAN总线与所述车载主机进行数据交互。
优选的，所述行车监控数字量采集模块还包括I2C接口，并能为外部设备提供DC5V控制电源。
优选的，在所述前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板上增加信号采集、转换和CAN通信电路，所述前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板输出的数据经过信号采集、转换和CAN通信数据转换处理后通过屏蔽双绞线引出，以实现相应车载工作状态数据的采集。
优选的，所述系统还包括用于向所述车载主机传输轨道几何参数数据的轨道几何参数计算机主机板，所述轨道几何参数计算机主机板通过CAN总线与所述车载主机相连，在所述轨道几何参数计算机主机板上增加信号采集、转换和CAN通信电路，所述轨道几何参数计算机主机板输出的数据经过信号采集、转换和CAN通信数据转换处理后通过屏蔽双绞线引出。
优选的，所述车载主机通过CAN总线完成所述轨道工程机械车载工作状态数据的接收与传输，能对所述车载工作状态数据进行处理、显示和存储，并通过以太网完成所述车载工作状态数据的无线传输和远程监测诊断；所述车载主机还通过RS232接口或USB接口与外部设备进行通信，实现程序更新和在线测试。
通过实施上述本发明提供的既有轨道工程机械远程诊断系统的技术方案，具有如下有益效果：
(1)本发明大部分作业状态信息由原系统替代设计电路板采集，大大降低了新增采集模块数量与布线数量，一方面提高了远程诊断系统装车的调试效率与可靠性，另一方面大大降低了成本；
(2)本发明新增采集模块可直接完成不同幅值的脉冲信号与电阻型传感器信号采集，无需另外增加信号转换板，使采集模块硬件资源得到充分利用；
(3)本发明系统采用成熟的CAN现场总线与工业以太网通信技术完成数据传输，大幅提高了铁路大型养路机械网络控制系统应用于既有轨道工程机械的稳定性与可靠性；
(4)本发明系统采用一体化的车载主机，集数据中央处理、显示、CAN通信、以太网通信和RS232通信等功能于一体，大幅减少了系统部件，提高了系统的可操作性、可维护性与可靠性；
(5)本发明系统具有智能诊断功能，解决了现场故障处理难的问题，大幅提高了施工作业效率。
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的介绍。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实施例。
图1是既有轨道工程机械电气系统的系统结构框图；
图2是现有铁路大型养路机械网络控制系统的结构框图；
图3是现有铁路大型养路机械网络控制系统数字信号采集单元的功能框图；
图4是现有铁路大型养路机械网络控制系统模拟信号采集单元的功能框图；
图5是本发明既有轨道工程机械远程诊断系统一种具体实施方式的结构框图；
图6是本发明既有轨道工程机械远程诊断系统应用于捣固车远程诊断的结构框图；
图7是本发明既有轨道工程机械远程诊断系统中原系统改造部分的结构框图；
图8是本发明既有轨道工程机械远程诊断系统一种具体实施方式的局部结构框图；
图9是本发明既有轨道工程机械远程诊断系统设计方法中一种智能诊断逻辑算法的程序流程图。
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：
CAN：控制局域网(Control Area Network)的简称，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络；
RS232：美国电子工业协会制定的一种串行物理接口标准；
现场总线：一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络；
FF总线：基金会现场总线的简称；
Lonworks总线：一种现场总线技术；
Device Net总线：一种现场总线技术；
PROFIBUS总线：是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准；
HART总线：可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议总线的简称；
CC-Link总线：一种融合了控制与信息处理的现场总线；
WorldFIP总线：一种面向工业控制的现场总线技术；
INTERBUS总线：一种现场总线技术。
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、完整的描述。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图5至附图9所示，给出了本发明既有轨道工程机械远程诊断系统的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如附图5所示，一种既有轨道工程机械远程诊断系统的具体实施例，包括：1个车载主机、1个交换机、新增系统和既有轨道工程机械替代电路板(即原系统替代电路板)。其中，原系统包括：电路板1、电路板2、电路板3等多块电路板。如附图6所示，作为本发明中一种典型的具体实施例，原系统具体包括：前端模拟量采集板、多路模拟量采集板和程控主机板。新增系统包括：一个以上的行车监控数字量采集模块，以及一个以上的行车监控模拟量采集模块。车载主机通过交换机与一个以上的第三方设备进行数据交互，前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板通过现场总线将采集到的轨道工程机械的作业状态数据传输至车载主机。行车监控数字量采集模块、行车监控模拟量采集模块将采集到的轨道工程机械的行车安全监控数据传输至车载主机。
车载工作状态信号包括行车安全监控信号(对应于行车安全监控数据)与作业状态信号(对应于作业状态数据)。行车安全监控信号由行车仪表监测信号、行车报警监测信号、离合器脱挂监测信号、作业装置联锁监测信号等组成。作业状态信号由液压系统监测信号、作业系统状态信号、各作业单元工作信号、作业电流指示信号等组成。以D08-32捣固车网络控制系统为例，详细信号列表如下表1所示。
表1捣固车网络控制系统信号列表
作为本发明一种较佳的具体实施例，系统还包括用于向车载主机传输轨道几何参数数据的轨道几何参数计算机主机板(GVA主机板)，轨道几何参数计算机主机板通过CAN总线与车载主机相连。
系统还包括无线模块，车载主机通过交换机与无线模块相连，实现轨道工程机械车载工作状态数据的无线传输。车载主机与交换机，以及交换机与无线模块、第三方设备之间均采用以太网进行互联。
车载主机与行车监控数字量采集模块、行车监控模拟量采集模块之间通过包括CAN总线、FF总线、Lonworks总线、Device Net总线、PROFIBUS总线、HART总线、CC-Link总线、WorldFIP总线、INTERBUS总线在内的任一种现场总线进行互联。
行车监控数字量采集模块包括54路输入接口，其中48路为高低电平输入采集信号，其余6路为幅值0V～15V脉冲输入采集信号，且不对原系统产生影响。行车监控数字量采集模块通过CAN总线与车载主机进行数据交互。
行车监控模拟量采集模块包括16路输入接口，行车监控模拟量采集模块能完成0V～30V模拟电压输入信号采集，实现DC24V电源、电阻型传感器信号采集，且不对原系统产生影响。行车监控模拟量采集模块通过CAN总线与车载主机进行数据交互。
如附图7所示，作为本发明一种典型的具体实施例，在前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板和轨道几何参数计算机主机板上增加信号采集、转换和CAN通信电路。由前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板和轨道几何参数计算机主机板输出的数据经过信号采集、转换和CAN通信数据转换电路处理后由屏蔽双绞线引出，以实现相应车载工作状态数据的采集。前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板通过增加信号采集、电平转换和CAN通信数据转换电路处理后由屏蔽双绞线引出，以实现相应车载工作状态数据的采集。这样的设计不但使得原有电路板的功能完全得到保留，而且在原有电路板功能的基础上增加了信号采集、转换与CAN通信功能，只需在外部增加一根双绞屏蔽线即可完成原有电路板信号的采集和CAN通信功能。同时，这种设计不但增加了采集信号的CAN通信功能(增加了CAN通讯接口)，而且充分利用了原有系统的安装空间，其它接口还能与原有接口保持一致。在不影响原系统功能和结构的基础上，大大降低了新增采集模块数量与布线数量，一方面提高了远程诊断系统装车的调试效率与可靠性，另一方面大大降低了成本。
车载主机通过CAN现场总线完成轨道工程机械车载工作状态数据的接收与传输，能对车载工作状态数据进行处理、显示和存储，并通过以太网完成车载工作状态数据的无线传输和远程监测诊断。作为本发明一种较佳的具体实施例，如附图8所示，车载主机还通过RS232接口或USB接口与外部设备进行通信，实现程序更新和在线测试。行车监控数字量采集模块还包括I2C接口，可外扩输入接口，增强该模块的可扩展性。另外，还能为外部设备提供DC5V控制电源。
在本发明具体实施例中，采用了车载主机、行车监控数字量采集模块与行车监控模拟量采集模块，并对原模拟系统主要信号采集板(如：程控主机板、多路模拟量采集板、前端模拟量采集板、轨道几何参数计算机主机板等)进行替代设计，搭建了简单可靠的远程诊断系统，解决了既有轨道工程机械信息采集监测难、故障处理效率低、现场管理难、车载设备安装布线难等问题，使得既有轨道工程机械在实现其原功能的基础上，实现了车载作业信息集中显示监控、故障智能检测、远程信息化管理等功能。与铁路大型养路机械网络控制系统相比，具有体积小、成本低、安装布线简单、硬件资源利用率高、可靠性高等优点。
以既有D08-32捣固车的远程诊断系统为例进行具体方案介绍，其系统构成如附图6所示。在附图6中，既有D08-32捣固车远程诊断系统包括：1个车载主机，1个交换机，1个无线模块，1个行车监控模拟量采集模块，1个行车监控数字量采集模块，1个前端模拟量采集板，1个多路模拟量采集板(40路模拟量采集板)，1个程控主机板与1个GVA(轨道几何参数计算机)主机板。其中，系统的主要功能如下：
系统供电：车载主机可提供DC24V与DC5V电源输出；
车载工作状态信息采集：系统可实现行车监控信号、程控信号、作业信号等采集功能；
车载监视：系统可实现车载工作状态信息图形化仪表实时显示；
基于逻辑算法智能诊断：根据系统逻辑算法，实时诊断系统工作状态，并进行实时声光报警功能；
随车资料在线实时查看：系统可实现电缆表、用户手册、标定手册、原理图及接线图在线实时查看功能；
远程实时监视与诊断：系统通过无线通信技术可实现车载信息远程实时监视，也可实现专家远程在线实时诊断功能；
GPS定位：系统可实现既有轨道工程机械实时定位功能；
数据存储与记录：用户可在线远程实现施工信息记录保存、录入、统计分析及查询等功能。
本发明具体实施例描述的既有轨道工程机械远程诊断系统实现了对既有轨道工程机械实时在线数据采集、数据诊断、智能诊断、显示及无线传输，并能够通过地面终端设备实现实时在线远程监视及远程诊断功能。整个远程诊断系统包括车载主机、行车监控数字量采集模块、行车监控模拟量采集模块、既有轨道工程机械替代设计电路板(即原系统替代电路板)和无线模块。既有轨道工程机械远程诊断系统实现了既有轨道工程机械行车及作业信息的实时采集、集中显示功能，解决了原既有轨道工程机械信号测量难、观察难等问题。实现了数据实时在线诊断、分析功能，缩短了故障处理时间，提高了作业效率。实现了工作状态信息远程传输、远程监测诊断功能，辅助用户实现车辆远程信息化管理。实现了随车图纸在线实时查阅功能，解决了现场图纸缺失查阅难问题。实现了施工信息远程在线录入与查询功能，解决了现场维护历史信息查询难问题。
一种上述既有轨道工程机械远程诊断系统的设计方法的具体实施例，包括以下步骤：
S100：根据轨道工程机械的远程诊断功能罗列出包括需采集的模拟量与数字量信号，并进行分类整理；
S101：根据模拟量与数字量信号的分类，对模拟量与数字量信号的采集处理方式进行分析，确定程控信号由程控主机板采集处理，前端模拟量由前端模拟量采集板采集处理，多路监测模拟量由多路模拟量采集板采集处理，轨道几何参数数据(线路理论值)由轨道几何参数计算机主机板输出，行车监控模拟信号由行车监控模拟量采集模块采集处理，行车监控数字信号由行车监控数字量采集模块采集处理；
行车监控模拟信号与行车监控数字信号同时还可以直接通过实体仪表及指示灯进行报警显示；
S102：在前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板，以及轨道几何参数计算机主机板的基础上，增加信号采集、转换和现场总线通信电路；
S103：确定行车监控数字信号的个数，并增加相应的行车监控数字量采集模块；
S104：确定行车监控模拟信号的个数，并增加相应的行车监控模拟量采集模块；
S105：根据车载监控、无线传输、第三方设备数据交互的需求，增加车载主机、交换机和无线模块；
S106：进行车载监控显示界面的规划，并确定车载监控显示界面的类型和数量；
S107：根据轨道工程机械的远程诊断功能，完成远程诊断逻辑算法流程图的设计；如附图9所示，即为一种典型的智能诊断逻辑算法的程序流程图；
S108：编写行车监控模拟量采集模块、行车监控数字量采集模块、前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板，以及轨道几何参数计算机主机板的应用程序，实现轨道轨道工程机械载工作状态数据的采集与传输；
S109：编写车载主机的应用程序，以完成车载工作状态数据的接收、处理、显示、存储及无线传输，并实现对行车监控模拟量采集模块、行车监控数字量采集模块、前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板，以及轨道几何参数计算机主机板的控制和诊断操作；
S110：根据远程诊断逻辑算法流程图编写远程诊断程序，并完成既有轨道工程机械远程诊断系统的功能调试。
如附图6所示，即为本发明既有轨道工程机械远程诊断系统应用于一种捣固车远程诊断的结构框图。
车载主机通过交换机分别与第三方设备、无线模块进行数据交互，车载主机与交换机，以及交换机与无线模块、第三方设备之间均采用以太网进行互联。
车载主机通过前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板获取轨道工程机械的作业状态数据。
前端模拟量采集板主要对前端偏移量人工给定、前端超高(人工+GVA)等前端人工给定/传感器/线路理论信号进行采集。
多路模拟量采集板主要对报道量、起道量、电子摆、深度传感器等作业过程监控诊断模拟信号进行采集。
程控主机板主要对液压驱动向前、捣固头比例下插、向前驱动、辅助下插夹持延时等作业控制逻辑信号进行采集。
车载主机通过行车监控数字量采集模块、行车监控模拟量采集模块获取轨道工程机械的行车安全监控数据。
需采集的模拟量与数字量信号的分类包括行车监控数字量、行车监控模拟量、程控信号、前端模拟量、多路监测模拟量和轨道几何参数数据。
车载主机与行车监控数字量采集模块、行车监控模拟量采集模块、前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板，以及GVA主机板之间通过包括CAN总线、FF总线、Lonworks总线、Device Net总线、PROFIBUS总线、HART总线、CC-Link总线、WorldFIP总线、INTERBUS总线在内的任一种现场总线进行互联。
步骤S103中的行车监控数字信号为35个，其中包括33个DC24V高低电平信号，2个12V脉冲信号，新增行车监控数字量采集模块1个。
步骤S104中的行车监控模拟信号为7个，以完成行车监控电阻型传感器信号与蓄电池电压信号的采集，新增行车监控模拟量采集模块1个。
行车监控数字量采集模块包括54路输入接口，其中48路为高低电平输入采集信号，其余6路为幅值0V～15V脉冲输入采集信号。
行车监控模拟量采集模块包括16路输入接口，行车监控模拟量采集模块能完成0V～30V模拟电压输入信号采集，实现DC24V电源、电阻型传感器信号采集。
步骤S106中的车载监控显示界面包括行车监控界面、前端数据监控界面、作业数据监控界面、程控数据监控界面、多路模拟量显示界面、图纸查询界面、智能诊断界面，以及系统参数设置界面。
通过实施本发明具体实施例描述的既有轨道工程机械远程诊断系统的技术方案，能够产生如下技术效果：
(1)本发明具体实施例描述的既有轨道工程机械远程诊断系统大部分作业状态信息由原系统替代设计电路板采集，只需在原有电路板功能的基础上增加信号采集、转换与CAN通信功能，外部增加一根双绞屏蔽线即可完成原有电路板信号采集，大大降低了新增采集模块数量与布线数量，一方面提高了远程诊断系统装车的调试效率与可靠性，另一方面大大降低了成本；
(2)本发明具体实施例描述的既有轨道工程机械远程诊断系统的新增采集模块可直接完成不同幅值的脉冲信号与电阻型传感器信号采集，无需另外增加信号转换板，使采集模块硬件资源得到充分利用，且对原系统功能没有任何影响；
(3)本发明具体实施例描述的既有轨道工程机械远程诊断系统采用成熟的CAN现场总线与工业以太网通信技术完成数据传输，大幅提高了铁路大型养路机械网络控制系统应用于既有轨道工程机械的稳定性与可靠性；
(4)本发明具体实施例描述的既有轨道工程机械远程诊断系统采用一体化的车载主机，集数据中央处理、显示、CAN通信、以太网通信和RS232通信等功能于一体，大幅减少了系统部件，提高了系统的可操作性、可维护性与可靠性；
(5)本发明具体实施例描述的既有轨道工程机械远程诊断系统具有智能诊断功能，解决了现场故障处理难的问题，大幅提高了施工作业效率。
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示如上，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。
Claims (10)
1.一种既有轨道工程机械远程诊断系统，其特征在于，包括：车载主机、交换机、前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板、一个以上的行车监控数字量采集模块，以及一个以上的行车监控模拟量采集模块；所述车载主机通过所述交换机与第三方设备进行数据交互，所述前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板均通过现场总线将采集到的轨道工程机械的作业状态数据传输至所述车载主机；所述行车监控数字量采集模块、行车监控模拟量采集模块将采集到的所述轨道工程机械的行车安全监控数据传输至所述车载主机；根据轨道工程机械的远程诊断功能罗列出包括需采集的模拟量与数字量信号，并进行分类整理；根据模拟量与数字量信号的分类，对所述模拟量与数字量信号的采集处理方式进行分析，确定程控信号由程控主机板采集处理，前端模拟量由前端模拟量采集板采集处理，多路监测模拟量由多路模拟量采集板采集处理，轨道几何参数数据由轨道几何参数计算机主机板输出，行车监控模拟信号由行车监控模拟量采集模块采集处理，行车监控数字信号由行车监控数字量采集模块采集处理；在前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板，以及轨道几何参数计算机主机板的基础上，增加信号采集、转换和现场总线通信电路；确定行车监控数字信号的个数，并增加相应的行车监控数字量采集模块；确定行车监控模拟信号的个数，并增加相应的行车监控模拟量采集模块；根据车载监控、无线传输、第三方设备数据交互的需求，增加车载主机、交换机和无线模块；进行车载监控显示界面的规划，并确定车载监控显示界面的类型和数量；根据所述轨道工程机械的远程诊断功能，完成远程诊断逻辑算法流程图的设计；编写所述行车监控模拟量采集模块、行车监控数字量采集模块、前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板，以及轨道几何参数计算机主机板的应用程序，实现所述轨道工程机械车载工作状态数据的采集与传输；编写所述车载主机的应用程序，以完成所述车载工作状态数据的接收、处理、显示、存储及无线传输，并实现对所述行车监控模拟量采集模块、行车监控数字量采集模块、前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板，以及轨道几何参数计算机主机板的控制和诊断操作；根据远程诊断逻辑算法流程图编写远程诊断程序，并完成所述既有轨道工程机械远程诊断系统的功能调试。
2.根据权利要求1所述的既有轨道工程机械远程诊断系统，其特征在于：所述系统还包括无线模块，所述车载主机通过交换机与所述无线模块相连，实现所述轨道工程机械车载工作状态数据的无线传输。
3.根据权利要求2所述的既有轨道工程机械远程诊断系统，其特征在于：所述车载主机与所述交换机，以及所述交换机与所述无线模块、第三方设备之间均采用以太网进行互联。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的既有轨道工程机械远程诊断系统，其特征在于：所述车载主机与所述行车监控数字量采集模块、行车监控模拟量采集模块之间通过包括CAN总线、FF总线、Lonworks总线、Device Net总线、PROFIBUS总线、HART总线、CC-Link总线、WorldFIP总线、INTERBUS总线在内的任一种现场总线进行互联。
5.根据权利要求4所述的既有轨道工程机械远程诊断系统，其特征在于：所述行车监控数字量采集模块包括54路输入接口，其中48路为高低电平输入采集信号，其余6路为幅值0V～15V脉冲输入采集信号，所述行车监控数字量采集模块通过CAN总线与所述车载主机进行数据交互。
6.根据权利要求5所述的既有轨道工程机械远程诊断系统，其特征在于：所述行车监控模拟量采集模块包括16路输入接口，所述行车监控模拟量采集模块能完成0V～30V模拟电压输入信号采集，实现DC24V电源、电阻型传感器信号采集，所述行车监控模拟量采集模块通过CAN总线与所述车载主机进行数据交互。
7.根据权利要求5或6所述的既有轨道工程机械远程诊断系统，其特征在于：所述行车监控数字量采集模块还包括I2C接口，并能为外部设备提供DC5V控制电源。
8.根据权利要求1、2、3、5或6中任一项所述的既有轨道工程机械远程诊断系统，其特征在于：在所述前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板上增加信号采集、转换和CAN通信电路，所述前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板输出的数据经过信号采集、转换和CAN通信数据转换处理后通过屏蔽双绞线引出，以实现相应车载工作状态数据的采集。
9.根据权利要求8所述的既有轨道工程机械远程诊断系统，其特征在于：所述系统还包括用于向所述车载主机传输轨道几何参数数据的轨道几何参数计算机主机板，所述轨道几何参数计算机主机板通过CAN总线与所述车载主机相连，在所述轨道几何参数计算机主机板上增加信号采集、转换和CAN通信电路，所述轨道几何参数计算机主机板输出的数据经过信号采集、转换和CAN通信数据转换处理后通过屏蔽双绞线引出。
10.根据权利要求1、2、3、5、6或9中任一项所述的既有轨道工程机械远程诊断系统，其特征在于：所述车载主机通过CAN总线完成所述轨道工程机械车载工作状态数据的接收与传输，能对所述车载工作状态数据进行处理、显示和存储，并通过以太网完成所述车载工作状态数据的无线传输和远程监测诊断；所述车载主机还通过RS232接口或USB接口与外部设备进行通信，实现程序更新和在线测试。
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