CN110411753A - 一种内燃机车故障诊断系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内燃机车故障诊断系统，包括CPU板，网络通信接口板，总线背板和电源板；网络通信接口板用于与内燃机车的通信网络总线连接，接收通信网络总线上的数据，并将所述数据通过所述总线背板提供给所述CPU板；所述CPU板用于通过所述总线背板接收由所述网络通信接口板获取的数据；所述电源板用于为所述CPU板、网络通信接口板供电。具有结构简单，扩展方便，可全面获取机车所有重要电气设备的信息，并直接进行故障分析处理等优点。

Description

一种内燃机车故障诊断系统
技术领域
本发明涉及内燃机车故障诊断技术领域，尤其涉及一种内燃机车故障诊断系统。
背景技术
交流传动方式已经是内燃机车的主流传动方式，采用交流传动技术的内燃机车控制系统具有高度信息化、智能化、集成化等特点。传统继电器、接接触器构成的组合控制系统已经完全被取代，机车控制、保护完全由控制系统自动判断、执行。传统的通过线路测量判断故障定位已不可行，大量、瞬间的状态信息靠人已经没办法获知，大量信息也不适应通过人工来进行分析和处理。因此，有必要对内燃机车的故障诊断系统进行研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单，扩展方便，可全面获取机车所有重要电气设备的信息，并直接进行故障分析处理的内燃机车故障诊断系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种内燃机车故障诊断系统，包括CPU板，网络通信接口板，总线背板和电源板；
网络通信接口板用于与内燃机车的通信网络总线连接，接收通信网络总线上的数据，并将所述数据通过所述总线背板提供给所述CPU板；
所述CPU板用于通过所述总线背板接收由所述网络通信接口板获取的数据；
所述电源板用于为所述CPU板、网络通信接口板供电。
进一步地，所述网络通信接口板包括：MVB通信板、UART通信板、CAN通信板；
所述MVB通信板用于与所述内燃机车的MVB总线连接，通过MVB总线获取所述内燃机车上第一类设备的数据；
所述UART通信板用于与所述内燃机车的串行通信总线连接，通过串行通信总线获取所述内燃机车上第二类设备的数据；
所述CAN通信板用于与所述内燃机车的CAN总线连接，通过CAN总线获取所述内燃机车上第三类设备的数据。
进一步地，所述第一类设备包括DCU、LCS、DK-2、IDU；所述第二类设备包括ACU；所述第三类设备包括ECU。
进一步地，所述CPU板上设置有存储单元，所述CPU板按照预设的频率从所述总线背板获取数据并存储到所述存储单元中。
进一步地，所述预设的频率为与内燃机车工况相关的可变频率。
进一步地，所述预设的频率至少包括第一频率和第二频率，所述第一频率高于所述第二频率；所述内燃机车在牵引工况或制动工况时采用所述第一频率，在惰行工况时采用所述第二频率。
进一步地，所述CPU板还用于对所获取的数据进行识别、分析，按照类别分别生成日志文件存储到存储单元中；所述日志文件包括故障日志、事件日志、瞬间日志、状态日志、事件记录仪日志、数据包日志。
进一步地，所述CPU板还用于通过专家系统对故障数据进行诊断，确定故障原因及处理措施；所述专家系统存储在所述存储单元中。
进一步地，还包括存储板，所述存储板与所述总线背板连接，用于存储所述日志文件 。
进一步地，还包括箱体，所述CPU板，网络通信接口板，总线背板，电源板和存储板均设置在所述箱体内。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过各种不同类型网络通信接口板来获取机车上不同设备的数据，并由总线背板提供给CPU板，可实现对全车重要设备的全面监控，所获取的信息全面，实时对设备的运行状态进行分析，并可通过专家信息库分析故障的原因及处理对策。
2、本发明根据机车上设备的数量，可以方便的对网络通信接口板进行扩展，只需要根据实际需求将对应类型的网络通信接口板接入总线背板即可，扩展十分方便。
3、本发明将所获取的数据进行分类处理，按照类别生成日志，便于后期对数据进行分析处理及显示，也方便检修人员解读数据，查找故障原因。
4、本发明通过对所获取的数据进行分析处理，可以方便的对设备的寿命等参数进行预测。
附图说明
图1为本发明具体实施例的网络拓扑示意图。
图2为本发明具体实施例设备结构示意图。
图3为本发明具体实施例故障日志示意图。
图4为本发明具体实施例事件日志示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
本实施例的内燃机车故障诊断系统，包括CPU板，网络通信接口板，总线背板和电源板；网络通信接口板用于与内燃机车的通信网络总线连接，接收通信网络总线上的数据，并将所述数据通过所述总线背板提供给所述CPU板； 所述CPU板用于通过所述总线背板接收由所述网络通信接口板获取的数据； 所述电源板用于为所述CPU板、网络通信接口板供电。如图1所示的某机车的网络拓扑结构，机车网络包括以太网、MVB（MultifunctionVehicle Bus，多功能车辆总线）、CAN、RS485等不同的网络类型，不同的设备根据其自身的网络接口类型分别接入不同的网络。GWM（Gateway Module，网关模块）管理MVB总线上所有设备，通过MVB总线获取DCU（Drive Control Unit，牵引控制单元），ACU（AuxiliaryControl Unit，辅助控制单元），LCS（Locomotive control system，机车控制系统），DK-2（DK-2型制动机控制单元）等设备信息；通过CAN总线从ECU（Engine Control Unit，柴油机控制单元）获取数据。图1中，还显示了ERMn（Event Record Module，事件记录仪）、LDP（Locomotive onboard general Data monitoring Platform，车载信息装置）等设备的连接关系。
在本实施例中，电源板满足蓄电池供电电压以及对电源板性能要求，给总线背板提供+5VDC、+3.3VDC、±12VDC。CPU板可对所采集的各类信息进行分析、处理、通信、控制及存储等工作，通过总线背板实现与MVB通信板、UART通信板、CAN通信板等插件交互数据及控制。
在本实施例中，所述网络通信接口板包括：MVB通信板、UART通信板、CAN通信板；所述MVB通信板用于与所述内燃机车的MVB总线连接，通过MVB总线获取所述内燃机车上第一类设备的数据； 所述UART通信板用于与所述内燃机车的串行通信总线连接，通过串行通信总线获取所述内燃机车上第二类设备的数据；所述CAN通信板用于与所述内燃机车的CAN总线连接，通过CAN总线获取所述内燃机车上第三类设备的数据。如图2所示，网络通信接口板为插件板，电源板为插件板，CPU板为插件板，直接采用插接的方式与总线背板连接，结构简单，扩展方便。在本实施例中，网络通信接口板包括1块MVB通信板，1块CAN通信板，1块UART通信板。总线背板上还具有多个备用接口，当有其它类型的网络需要接入时，可以将对应类型的网络通信接口板插入总线背板，实现不同类型网络的接入，扩展性能好。
在本实施例中，MVB通信板可实现列车MVB总线的管理和数据交互，满足4类设备能力，物理介质采用EMD方式。MVB通信采用双路热冗余，最大通信距离200m。根据制定的网络协议，通过访问相应的端口号，获得各设备的状态及故障信息，并且可通过GWM获取重联车的信息。
UART通信板提供第三方应用接口，实现列车RS232、RS422、RS485的数据交互。UART通信板与ACU进行通信，获得辅助变流器的状态和故障信息。CAN通信板提供第三方应用接口，实现列车CAN的数据交互。CAN通信板支持CANOPEN J1939协议，可满足机车上通信需求。CAN插件板与柴油机ECU进行通信，获得柴油机的状态和故障信息。
在本实施例中，所述第一类设备包括DCU、LCS、DK-2、IDU（Intelligent DisplayUnit，智能显示单元）；所述第二类设备包括ACU；所述第三类设备包括ECU。所述CPU板上设置有存储单元，所述CPU板按照预设的频率从所述总线背板获取数据并存储到所述存储单元中。
在本实施例中，所述预设的频率为与内燃机车工况相关的可变频率。所述预设的频率至少包括第一频率和第二频率，所述第一频率高于所述第二频率；所述内燃机车在牵引工况或制动工况时采用所述第一频率，在惰行工况时采用所述第二频率。
在本实施例中，所述CPU板还用于对所获取的数据进行识别、分析，按照类别分别生成日志文件存储到存储单元中；所述日志文件包括故障日志、事件日志、瞬间日志、状态日志、事件记录仪日志、数据包日志。所述CPU板还用于通过专家系统对故障数据进行诊断，确定故障原因及处理措施；所述专家系统存储在所述存储单元中。
在本实施例中， CPU板自身带有电子盘，电子盘的存储容量标配为1G，最大可扩展到8G。通过CPU板自带的电子盘，可以作为CPU板对所获取的数据进行识别、分析时的缓存，提高CPU板进行识别、分析处理的效率。在本实施例中，还包括存储板，所述存储板与所述总线背板连接，用于存储所述日志文件。存储板可提供大容量的存储功能，可根据需要提供所需的存储容量，实现机车状态信息的详细记录。存储板的容量为500G，甚至更大。
在本实施例中，通过网络通信接口板获取的信息经CPU板处理后存储至存储板上的存储空间内，存储板上的存储空间的大小根据数据量的大小确定，一般需要满足存储不少于1个月的状态信息，存储满后按时间顺序从最早时间开始自动覆盖。在牵引工况或制动工况时，第一频率优选为100ms记录一次，在惰行状态时第二频率优选为1s记录一次。CPU板通过采集机车所有部件状态信息，识别出需要记录的数据，分类别进行存储，以文件格式进行存储和下载，包括但不限于故障日志、事件日志、瞬间日志、状态日志、事件记录仪日志、数据包日志。当需要了解某一时间的机车信息时，可通过下载故障记录或网络连接，进行查看。从而可以全面、详细的了解机车在各时段的运行状况。
在本实施例中，故障日志为“INC”格式文件，如图3所示，该文件可以以记事本形式直接打开，也可以通过“Microsoft office Word”打开，同时也可以通过智能显示器菜单直接查询。该文件主要描述系统、部件故障信息，反应某项机能不良、部件故障或机车线路故障等。可以直接判断机车各项机能是否正常，通过分析可以将故障查找范围限定在一定范围内。事件日志为“INC”格式文件，如图4所示，该文件可以以记事本形式直接打开，也可以通过“Microsoft office Word”打开，同时也可以通过智能显示器菜单直接查询。该文件主要描述机车紧急制动、异常停机等异常实践信息。通过该文件可以查询机车运行过程中所有触发的事件级信息，帮助识别司机误操作、机车异常动作等信息。数据包日志主要记录RS485、CAN、MVB等通信数据包信息，检测每个节点上每一帧数据在预定周期内是否发生异常，若有异常，可以记录时间、节点号、帧号，判断各通信口数据情况及异常前3秒内的数据回放，从而判断通信质量和故障问题查找。当机车有故障发生时，通过发生故障，自动匹配内燃机车专家信息库中原因分析及处理措施，按通过计算得出的可能性高低排序在显示器进行显示。操作人员可根据提示进行相应操作来排查故障。在本实施例中，通过监视及状态记录，可以方便的帮助操作人员判断易耗件寿命。例如可通过记录接触器动作次数，判断其是否解决寿命极限，实现接触器的状态修理，避免器件损坏后修理造成不良影响。
在本实施例中，还包括箱体，所述CPU板，网络通信接口板，总线背板，电源板和存储板均设置在所述箱体内。
上述只是本发明的较佳实施例，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。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种内燃机车故障诊断系统，其特征在于：包括CPU板，网络通信接口板，总线背板和电源板；
网络通信接口板用于与内燃机车的通信网络总线连接，接收通信网络总线上的数据，并将所述数据通过所述总线背板提供给所述CPU板；
所述CPU板用于通过所述总线背板接收由所述网络通信接口板获取的数据；
所述电源板用于为所述CPU板、网络通信接口板供电。
2.根据权利要求1所述的内燃机车故障诊断系统，其特征在于：所述网络通信接口板包括：MVB通信板、UART通信板、CAN通信板；
所述MVB通信板用于与所述内燃机车的MVB总线连接，通过MVB总线获取所述内燃机车上第一类设备的数据；
所述UART通信板用于与所述内燃机车的串行通信总线连接，通过串行通信总线获取所述内燃机车上第二类设备的数据；
所述CAN通信板用于与所述内燃机车的CAN总线连接，通过CAN总线获取所述内燃机车上第三类设备的数据。
3.根据权利要求2所述的内燃机车故障诊断系统，其特征在于：所述第一类设备包括DCU、LCS、DK-2、IDU；所述第二类设备包括ACU；所述第三类设备包括ECU。
4.根据权利要求3所述的内燃机车故障诊断系统，其特征在于：所述CPU板上设置有存储单元，所述CPU板按照预设的频率从所述总线背板获取数据并存储到所述存储单元中。
5.根据权利要求4所述的内燃机车故障诊断系统，其特征在于：所述预设的频率为与内燃机车工况相关的可变频率。
6.根据权利要求5所述的内燃机车故障诊断系统，其特征在于：所述预设的频率至少包括第一频率和第二频率，所述第一频率高于所述第二频率；所述内燃机车在牵引工况或制动工况时采用所述第一频率，在惰行工况时采用所述第二频率。
7.根据权利要求6所述的内燃机车故障诊断系统，其特征在于：所述CPU板还用于对所获取的数据进行识别、分析，按照类别分别生成日志文件存储到存储单元中；所述日志文件包括故障日志、事件日志、瞬间日志、状态日志、事件记录仪日志、数据包日志。
8.根据权利要求7所述的内燃机车故障诊断系统，其特征在于：所述CPU板还用于通过专家系统对故障数据进行诊断，确定故障原因及处理措施；所述专家系统存储在所述存储单元中。
9.根据权利要求8所述的内燃机车故障诊断系统，其特征在于：还包括存储板，所述存储板与所述总线背板连接，用于存储所述日志文件 。
10.根据权利要求9所述的内燃机车故障诊断系统，其特征在于：还包括箱体，所述CPU板，网络通信接口板，总线背板，电源板和存储板均设置在所述箱体内。
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