CN107844113A - 一种轨道车辆制动系统调试监控系统及调试监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种轨道车辆制动系统调试监控系统及调试监控方法，包括多组无线传感器节点，用于数据采集、数据预处理、数据暂存、数据传输；监控中心，用于对数据进行处理与分析、进行故障判断并以图形或曲线的形式将数据进行实时展示；所述多组无线传感器节点和监控中心之间通过无线通信连接。本发明采用无线传感器模块，无需进行网络布线，结构简单且灵活度高，同时列车向调试监控试验系统开放通讯接口，减少列车制动系统试验工作量，监控列车制动系统实时运行状态，提高系统可靠性。

Description

一种轨道车辆制动系统调试监控系统及调试监控方法

技术领域

本发明涉及一种调试监控系统及调试监控方法，特别涉及一种轨道车辆制动系统调试监控系统及调试监控方法。

背景技术

随着高速铁路在我国的飞速发展,高速列车运行速度越来越快，作为高速列车九大关键技术之一,制动系统能否稳定可靠工作直接关系到高速列车的安全稳定运行。为了预防因高速列车制动系统故障而引发恶性事故，保证制动系统的可靠性，需要对高速列车制动系统进行试验调试。

目前动车组制动系统试验主要通过配备制动系统试验平台，通过各种附加信号模拟列车各种试验条件进行制动试验，通过采集制动系统各器件的制动状态信息比如再生请求信号、再生反馈信号、EP电流信号、各控制阀开关量、各压力承受系统压力值等，然后根据采集的状态信息判断制动效果，调节制动系统调节阀的开关量，目的是保证各种工况下制动系统调节阀开关量合适、制动效果最优。

主要工作原理为：控制台操作人员根据试验项目输入控制指令，通过以太网有线连接将控制指令发送给系统中继箱环节，控制中继箱产生相应的模拟信号，然后中继箱再将模拟信号通过有线连接发送给列车，列车根据传送来的信号进行制动响应，然后通过传感器将列车状态信号反馈至中继箱，通过不断试验，调整各制动系统各调节阀开关量，最终确定适合所有制动项目的调节阀开关量。

现有列车制动系统响应信号采集主要采用布线复杂、成本较高的有线传感器技术，高速列车每节车厢留有制动试验接口，便于制动系统试验平台与列车制动系统传感器连接。每次试验都需要将列车制动试验接口打开，人工将控制箱连接线与列车制动试验接口连接，确定传感器连接线连接成功后，进行接下来的制动系统试验。试验时需要逐个项目进行，每个试验项目都需要人工设置试验状态，试验过程中传感器采集信号后将数据信息通过连接线传递给中继箱，中继箱将所有传感器信息进行汇总、打包，传送给试验控制平台，控制台实时显示每个试验点的数字信息，由人工观察，判断各状态是否合格，是否调节各调节阀开关量。

现有技术具有如下缺点：

(1)、各传感器采用有线连接，布线难、结构复杂、灵活度低、成本高；

(2)、不同类型的传感器和控制系统的软硬件的兼容性问题；

(3)、列车未对现有试验系统开放通信接口，增加试验工作量，不能获取列车制动系统试验过程中的实时数据；

(4)、传感器将采集的所有数据进行打包发送，无法进行数据预处理，存在很多无效数据，增加数据传送量，误差量增多；

(5)、试验数据变化过程无法体现，可视性低，并且数据不能保存不利于后期数据分析；

(6)、需要大量人工操作，试验过程复杂。

发明内容

本发明的主要目的是为解决现有技术中的技术问题，提供一种试验过程简单、结构简单的轨道交通车辆制动系统调试监控试验系统。

本发明的另一个目的是提供一种轨道车辆制动系统调试监控方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆制动系统调试监控系统，包括多组无线传感器节点，用于数据采集、数据预处理、数据暂存、数据传输；

监控中心，用于对数据进行处理与分析、进行故障判断并以图形或曲线的形式将数据进行实时展示；

所述多组无线传感器节点和监控中心之间通过无线通信连接。

进一步，所述无线传感器节点包括传感器模块，用于采集设备状态信息并进行数模转换；

处理器模块，用于数据预处理、数据暂存、开机自检；

无线通信模块，用于数据传输；

能量供应模块，用于提供电力。

所述处理器模块分别与传感器模块和无线通信模块连接。

进一步，所述处理器模块将数据通过聚类、阈值限制方式进行预处理，剔除个别采样坏点或无效点数据。

进一步，所述无线通信模块与监控中心之间通过Wifi或者Zigbee无线通信连接。

进一步，所述监控中心包括无线数据传输模块，用于与无线传感器节点通信；

MCU控制板模块，用于对数据进行处理与分析、进行故障判断；

信号模拟模块，用于模拟列车运行状态；

显示控制屏模块，用于显示试验结果并以图形或曲线的形式将数据进行实时展示；

所述MCU控制板模块分别与无线数据传输模块、信号模拟模块、显示控制屏模块连接。

进一步，所述MCU控制板模块包括数据处理模块，用于对数据进行处理与分析并进行故障判断；

智能化控制模块，用于建立存有试验项目及试验流程的数据库，系统可以调用数据库内任意试验项目及试验流程；

数据暂存储模块，用于试验数据的临时存储；

所述智能化控制模块分别与所述数据处理模块、数据暂存储模块连接。

进一步，所述显示控制屏模块包括上位机与显示模块，用于显示试验结果并以图形或曲线的形式将数据进行实时展示；

数据存储与下载模块，用于存储输入控制指令信息与列车制动状态信息并提供下载端口。

本发明的另一个技术方案是：

一种轨道车辆制动系统调试监控方法，包括如下步骤：

步骤一，监控中心与无线传感器节点自检；

步骤二，试验人员根据试验需求选择试验模式；

步骤三，系统各器件执行试验指令并将试验信息实时显示；

步骤四，系统判断制动系统是否出现故障，若出现故障，则停止运行并重新调整制动系统各调节阀参数，直至制动系统不再出现故障；

步骤五，试验结束，无线传感器节点进入休眠状态，监控系统关闭。

进一步，在所述步骤一中，监控中心上电，信号模拟模块进行开机自检，自检成功后，发送唤醒指令唤醒至无线传感器节点，自检不成功，系统将会报警提示；

无线传感器节点接收唤醒指令后进行自检，自检成功后发送确认信息给监控中心，反馈唤醒成功通讯的同时，检验通讯连接正常，如果自检不成功系统报警提示。

进一步，在所述步骤二中，试验人员选择连续试验，系统可以根据智能化控制模块中试验流程逐个进行试验，直到试验出现故障或所有试验项目完成停止试验；选择单个试验项目，试验人员会进入所有试验项目选项界面，根据需要选择需要进行的单个试验。

综上内容，本发明所述的一种轨道车辆制动系统调试监控系统及调试监控方法，具有如下优点：

(1)、采用无线传感器模块，无需进行布线，结构简单且灵活度高，同时列车无需预留试验通讯接口，减少列车维护量，提高系统可靠性。

(2)、解决了不同类型传感器间软硬件的兼容性问题。

(3)、实验过程简单，试验操作室无需人工进行连接、开关操作，一键唤醒便可实现各器件正常工作。

(4)、可以实现传感器数据预处理与备存储，约减无效点或偶然点数据，简约数据传输量，同时进行发送预存储，保证数据可靠传输。

(5)、智能化控制实现开机系统自检减少人工检查，同时试验实现操作一键化，避免了繁琐的操作流程。

(6)、整个试验过程，试验数据可视化且各个开关状态在线监控，有利于试验人员更好的进行试验判断，同时试验数据可以进行保存、导出进行集中处理，有利于数据更进一步分析。

附图说明

图1是本发明调试监控系统结构示意图；

图2是本发明无线传感器节点结构示意图；

图3是本发明无线传感器节点数据暂存流程图；

图4是本发明监控中心结构示意图；

图5是本发明试验流程图。

如图1至图5所示，无线传感器节点1、监控中心2。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种轨道车辆制动系统调试监控系统，包括多组无线传感器节点1和一个监控中心2。无线传感器节点1安装在动车制动系统中需要检测、采集信息的位置。

其中多组无线传感器节点1用于数据采集、数据预处理、数据暂存、数据传输；监控中心2用于对数据进行处理与分析、进行故障判断并以图形或曲线的形式将数据进行实时展示。多组无线传感器节点1和监控中心2之间通过无线通信连接。采用无线传感器模块，无需进行布线，结构简单且灵活度高，同时列车向调试监控试验系统开放通讯接口，减少列车制动系统试验工作量，监控列车制动系统实时运行状态，提高系统可靠性。

如图2所示，无线传感器节点1包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块、能量供应模块，处理器模块分别与传感器模块和无线通信模块连接。

传感器模块用于采集设备状态信息并进行数模转换，包括各类传感器和AD/DA转换器。传感器采用各种电压、电流、压力传感器，采集设备状态信息如再生请求信号、再生反馈信号、EP电流信号、各控制阀开关量、各压力承受系统压力值等，然后通过AD/DA转换器进行数模转换实现数据数字化。

处理器模块用于数据预处理、数据暂存、开机自检，包括了处理器和存储器。

通过处理器可进行传感器信息预处理和开机自检功能，将传感器采集的数据通过聚类、阈值限制方式进行预处理，剔除个别采样坏点或无效点数据，简化数据量，提高数据传输效率和传输精度。处理器设置一套自检测程序，当无线传感器节点1被唤醒时首先执行自检功能，确认无线传感器节点1各部分正常工作后，发出确认指令，并收到回馈指令后，进行下一步试验。

如图3所示，存储器可进行信息暂存储，数据接收后先把数据进行预处理然后暂存到存储器，与此同时传感器采集数据通过收发器发送给监控中心进行处理，如果信息发送成功，存储器内数据清除，如果信息未发送成功，信息会重新发送，如果重新发送两次还未成功，系统将会报警，传感器自动停止工作并回传信号给系统，停止试验检查故障。

无线通信模块用于数据传输，将传感器模块采集的数据发出的同时接收监控中心的反馈和指令信号。无线通信模块采用Wifi或者Zigbee无线收发模块，模块自带控制收发睡眠/动作模块，在系统未进行试验或不需要采集此传感器信息时，系统处于休眠状态减少能耗。无线通信模块与监控中心之间通过Wifi或者Zigbee通信连接。

能量供应模块用于提供电力。

如图4所示，监控中心2包括无线数据传输模块、MCU控制板模块、信号模拟模块、显示控制屏模块，MCU控制板模块分别与无线数据传输模块、信号模拟模块、显示控制屏模块连接。

无线数据传输模块用于与无线传感器节点通信，一方面接收指令，同时发送唤醒指令给无线传感器节点1，另一方面接收无线传感器节点1发送的状态信息并回送反馈信息。

MCU控制板模块用于对数据进行处理与分析、进行故障判断，MCU控制板模块又包括数据处理模块、智能化控制模块、数据暂存储模块，智能化控制模块分别与所述数据处理模块、数据暂存储模块连接。

数据处理模块用于对数据进行处理与分析并进行故障判断，接收输入控制指令和无线传感器节点1信息后，将数据量化并通过CAN通讯方式发送给显示控制屏模块，以图形或曲线的形式实时进行展示，实现数据可视化。通过智能数据分析自动进行故障判断。

智能化控制模块用于建立存有试验项目及试验流程的数据库，系统可以调用数据库内任意试验项目及试验流程。试验人员直接通过上位机进行试验操作，在智能化控制模块中建立了试验项目数据库，系统可以调用任意试验过程。试验人员可根据实际情况选择“一键操作”，系统自动进行所有试验或选择单项试验手动操作执行每项试验。

数据暂存储模块用于试验数据的临时存储。

信号模拟模块用于模拟列车运行状态，包括各类模拟器件，能够采集速度模拟信号、空簧载荷模拟信号、制动风压采集信号等，提供更真实的制动效果。

显示控制屏模块用于显示试验结果并以图形或曲线的形式将数据进行实时展示，包括上位机与显示模块、数据存储与下载模块。其中上位机与显示模块用于显示试验结果并以图形或曲线的形式将数据进行实时展示。数据存储与下载模块用于存储输入控制指令信息与列车制动状态信息并提供下载端口。

如图5所示，一种轨道车辆制动系统调试监控方法，包括如下步骤：

步骤一，监控中心与无线传感器节点自检，监控中心上电，信号模拟模块进行开机自检，自检成功后，发送唤醒指令唤醒至无线传感器节点，自检不成功，系统将会报警提示；

无线传感器节点接收唤醒指令后进行自检，自检成功后发送确认信息给监控中心，反馈唤醒成功通讯的同时，检验通讯连接正常，如果自检不成功系统报警提示。

步骤二，试验人员根据试验需求选择试验模式，试验人员选择连续试验，系统可以根据智能化控制模块中试验流程逐个进行试验，直到试验出现故障或所有试验项目完成停止试验；选择单个试验项目，试验人员会进入所有试验项目选项界面，根据需要选择需要进行的单个试验。

步骤三，系统各器件执行试验指令并将试验信息实时显示。

步骤四，系统判断制动系统是否出现故障，若出现故障，则停止运行并重新调整制动系统各调节阀参数，直至制动系统不再出现故障。

步骤五，试验结束，无线传感器节点进入休眠状态，监控系统关闭

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆制动系统调试监控系统，其特征在于：包括多组无线传感器节点，用于数据采集、数据预处理、数据暂存、数据传输；

监控中心，用于对数据进行处理与分析、进行故障判断并以图形或曲线的形式将数据进行实时展示；

所述多组无线传感器节点和监控中心之间通过无线通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆制动系统调试监控系统，其特征在于：所述无线传感器节点包括传感器模块，用于采集设备状态信息并进行数模转换；

处理器模块，用于数据预处理、数据暂存、开机自检；

无线通信模块，用于数据传输；

能量供应模块，用于提供电力。

所述处理器模块分别与传感器模块和无线通信模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种轨道车辆制动系统调试监控系统，其特征在于：所述处理器模块将数据通过聚类、阈值限制方式进行预处理，剔除个别采样坏点或无效点数据。

4.根据权利要求2所述的一种轨道车辆制动系统调试监控系统，其特征在于：所述无线通信模块与监控中心之间通过Wifi或者Zigbee无线通信连接。

5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆制动系统调试监控系统，其特征在于：所述监控中心包括无线数据传输模块，用于与无线传感器节点通信；

MCU控制板模块，用于对数据进行处理与分析、进行故障判断；

信号模拟模块，用于模拟列车运行状态；

显示控制屏模块，用于显示试验结果并以图形或曲线的形式将数据进行实时展示；

所述MCU控制板模块分别与无线数据传输模块、信号模拟模块、显示控制屏模块连接。

6.根据权利要求5所述的一种轨道车辆制动系统调试监控系统，其特征在于：所述MCU控制板模块包括数据处理模块，用于对数据进行处理与分析并进行故障判断；

智能化控制模块，用于建立存有试验项目及试验流程的数据库，系统可以调用数据库内任意试验项目及试验流程；

数据暂存储模块，用于试验数据的临时存储；

所述智能化控制模块分别与所述数据处理模块、数据暂存储模块连接。

7.根据权利要求5所述的一种轨道车辆制动系统调试监控系统，其特征在于：所述显示控制屏模块包括上位机与显示模块，用于显示试验结果并以图形或曲线的形式将数据进行实时展示；

数据存储与下载模块，用于存储输入控制指令信息与列车制动状态信息并提供下载端口。

8.一种轨道车辆制动系统调试监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，监控中心与无线传感器节点自检；

步骤二，试验人员根据试验需求选择试验模式；

步骤三，系统各器件执行试验指令并将试验信息实时显示；

步骤四，系统判断制动系统是否出现故障，若出现故障，则停止运行并重新调整制动系统各调节阀参数，直至制动系统不再出现故障；

步骤五，试验结束，无线传感器节点进入休眠状态，监控系统关闭。

9.根据权利要求8所述的一种轨道车辆制动系统调试监控方法，其特征在于：在所述步骤一中，监控中心上电，信号模拟模块进行开机自检，自检成功后，发送唤醒指令唤醒至无线传感器节点，自检不成功，系统将会报警提示；

无线传感器节点接收唤醒指令后进行自检，自检成功后发送确认信息给监控中心，反馈唤醒成功通讯的同时，检验通讯连接正常，如果自检不成功系统报警提示。

10.根据权利要求8所述的一种轨道车辆制动系统调试监控方法，其特征在于：在所述步骤二中，试验人员选择连续试验，系统可以根据智能化控制模块中试验流程逐个进行试验，直到试验出现故障或所有试验项目完成停止试验；选择单个试验项目，试验人员会进入所有试验项目选项界面，根据需要选择需要进行的单个试验。