CN110562305B - 一种动车组电务车载设备智能检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于动车组车载设备检测技术领域，特别是涉及一种动车组电务车载设备智能检测系统，包括多个检测基站、数据处理中心和多个检测子系统，各个检测基站完成对相应电务车载设备的检测和信息采集，例如对电务车载设备的功能试验、性能指标以及外观等进行检测，并将所采集的检测信息传输至数据处理中心，数据处理中心负责对各检测基站回传的数据进行集中处理和存储，同时向各检测子系统提供检测信息以供专项分析和综合分析，各检测子系统对检测数据进行专项分析，对于设备性能下降或功能异常的情况进行报警，并生成检测报告，提醒电务维护人员进行处理，保障电务车载设备的可靠运用，确保行车安全的同时达到提质增效的目的。
Description
技术领域
本发明属于动车组车载设备检测技术领域，特别是涉及一种动车组电务车载设备智能检测系统。
背景技术
列控车载设备是保证行车安全、提高运输效率的关键技术装备。近年来，我国高速铁路快速发展，动车组不断增开，行车安全面临严峻考验。通过科技手段及时发现影响行车的各种不安全因素并加以消除，是提高铁路运行安全水平的重要一环。
ATP、CIR等电务车载设备作为动车组安全行车的重要保障设备，需要人员及时检测维护，保证设备的正常运行。目前，日常的库内检测工作内容主要是人工对车载设备进行功能试验、记录，以及对设备外观进行人工目测或采用外观拍照等手段进行基本检测，存在人工检查照片漏看、误判的情况。当前缺乏有效便捷的技术手段对电务车载设备的电气特性指标进行全面、高效的自动化测试以及对测试数据进行智能化分析报告，对于存在个别性能指标失格的隐患设备，也不能及时提前发现和预警，只能被动的进行故障修，为电务车载设备运用维护带来诸多的潜在风险。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种动车组电务车载设备智能检测系统，实现对电务车载设备智能测试和检测，对异常情况进行报警，确保行车安全。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
本发明提供的一种动车组电务车载设备智能检测系统，包括：
多个检测基站，用于在动车组出/入库经过检测基站时，对相应电务车载设备进行检测和信息采集；
数据处理中心，对各检测基站回传的检测数据进行集中处理和存储；以及
多个检测子系统，与数据处理中心连接，获取检测信息，对检测数据进行专项分析和综合分析。
进一步地，所述数据处理中心设置在动车段机房内，包括综合分析服务器、图像识别服务器、文件存储服务器、数据库管理服务器和智能分析终端。
进一步地，所述数据处理中心分别与DMS、ATP MIS、列控车载信息监测与维修管理系统、CIR库检台和检修库测试环线发码箱连接；一方面从上述系统获取与电务车载设备相关的车型型号、运行数据和检修数据，另一方面通过以上信息判断动车组何时出/入库，并将该信息发送给各检测基站，作为判断启动检测的时机。
进一步地，所述多个检测基站采用3类检测基站，包括设置在动车段动车组出/入库的咽喉区的车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测基站、设置在检修库入口的BTM在线检测基站和设置在检修库内的TCR检测基站。
进一步地，所述车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测基站包括轨旁拍摄装置、车底拍摄装置、车底轨外拍摄装置、来车检测装置、供电单元和数据传输单元，进行外观图像采集；其中轨旁拍摄装置、车底拍摄装置和车底轨外拍摄装置采用线阵相机，来车检测装置采用压力传感器。
进一步地，所述BTM在线检测基站包括BTM天线灵敏度检测应答器、BTM天线发射能量检测单元、BTM天线安装高度检测单元、数据采集单元、数据处理单元、频谱分析单元、供电单元和数据传输单元；其中BTM天线灵敏度检测应答器用于检测下行信号频偏和发射功率，上行信号接收灵敏度、上行信号频偏和信号解调性能，所述BTM天线发射能量检测单元用于检测BTM天线的发射能量，所述BTM天线安装高度检测单元用于测量BTM天线的安装高度。
进一步地，所述TCR检测基站采用库内环线发码设备，所述库内环线发码设备输出可调的轨道电路信号给TCR天线。
进一步地，所述多个检测子系统采用9个检测子系统，包括动车组车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测子系统、BTM检测子系统、TCR状态及灵敏度检测子系统、CIR检测子系统、MT电台检测子系统、GSM-R信号检测子系统、ATP设备运行状况体检子系统、车载电磁环境检测子系统和补偿电容检测子系统。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的一种动车组电务车载设备智能检测系统，各个检测基站完成对相应电务车载设备的检测和信息采集，例如对电务车载设备的功能试验、性能指标以及外观等进行检测，并将所采集的检测信息传输至数据处理中心，数据处理中心负责对各检测基站回传的数据进行集中处理和存储，同时向各检测子系统提供检测信息以供专项分析和综合分析，各检测子系统对检测数据进行专项分析，对于设备性能下降或功能异常的情况进行报警，并生成检测报告，提醒电务维护人员进行处理，保障电务车载设备的可靠运用，确保行车安全的同时达到提质增效的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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是本发明实施例的动车组电务车载设备智能检测系统架构图；
图2是本发明实施例的动车组电务车载设备智能检测系统框图。
具体实施方式
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例的一种动车组电务车载设备智能检测系统，包括多个检测基站、数据处理中心和多个检测子系统；各检测基站用于在动车组出/入库经过检测基站时，对相应电务车载设备进行检测和信息采集，并将所采集的检测信息通过4G APN/5G/光纤等通信方式传输至数据处理中心；数据处理中心用于对各检测基站回传的检测数据进行集中处理和存储，通过办公网与DMS、ATP MIS、列控车载信息监测与维修管理系统、CIR库检台和检修库测试环线发码箱等相关系统接口连接，进行信息交互，一方面从上述系统获取与电务车载设备相关的车型型号、运行数据和检修数据等，另一方面通过以上信息判断动车组何时出/入库，并将该信息发送给各检测基站，作为判断启动检测的时机；同时，数据处理中心向各检测子系统提供检测信息以供专项分析和综合分析，并将各检测子系统的分析报告作为一种履历数据，发送给ATP MIS系统进行集中存储；各检测子系统与数据中心连接，获取各检测基站的检测数据、相关系统的辅助分析数据等，对检测数据进行专项分析，对于设备性能下降或功能异常的情况进行报警，并生成检测报告，通过友好的人机界面进行展示。需要强调的是，检测基站和检测子系统的数量和类型可以根据现场运用需求进行扩展。
在本实施例中，如图2所示，该检测系统包括1个数据处理中心、3类检测基站和9个检测子系统。
数据处理中心设置在动车段机房内，包括综合分析服务器、图像识别服务器、文件存储服务器、数据库管理服务器和智能分析终端，具有以下功能：（1）接收所有检测基站通过4G APN/5G/光纤发送的检测数据；（2）各检测基站信息由数据处理中心统一处理；（3）自动提醒动车组出入/库信息；（4）自动提报预警信息并同步显示途中检测报告；（5）自动实时显示途中异常信息；（6）按车列每通过检测基站，自动形成基站检测报告及存档备查（暂保存3个月），并实时预警异常信息；（7）数据处理中心的信息连接列控设备动态监测系统（DMS）和列控车载信息监测与维修管理系统，实现同步管理、信息交互和异常信息的闭环销号。
3类检测基站包括设置在动车段动车组出/入库的咽喉区的车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测基站、设置在检修库入口的BTM在线检测基站和设置在检修库内的TCR检测基站。
车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测基站包括轨旁拍摄装置、车底拍摄装置、车底轨外拍摄装置、来车检测装置、供电单元和数据传输单元，轨旁拍摄装置用于拍摄安装在车轮上的速度传感器，车底拍摄装置用于拍摄轨内车底电务车载设备，车底轨外拍摄装置用于拍摄轨外车底电务车载设备，其中轨旁拍摄装置、车底拍摄装置和车底轨外拍摄装置采用线阵相机，来车检测装置采用压力传感器，当压力传感器检测到来车时，启动该检测基站开始检测；该检测基站具有以下功能：（1）对动车组车底BTM天线、TCR天线、速度传感器、雷达等电务车载设备可见外观图像采集；（2）安装螺丝防松标记及开口销图像采集；（3）图像采集设备的故障信息预警；（4）图像采集信息压缩及设备故障信息传输至数据处理中心。
BTM在线检测基站包括BTM天线灵敏度检测应答器、BTM天线发射能量检测单元、BTM天线安装高度检测单元、数据采集单元、数据处理单元、频谱分析单元、供电单元和数据传输单元；具有以下功能：（1）BTM天线下行信号频偏和发射功率检测；具体是：系统可在列车行驶速度低于40km/h的速度范围内有效测量BTM天线所发送的下行信号频偏，判断其发射频率范围是否能够满足TB/T 3485-2017《应答器传输系统技术条件》中所规定的27.095MHz±5KHz标准范围；系统能够有效检测下行信号发射功率是否满足TB/T 3485-2017《应答器传输系统技术条件》中所规定的下行信号辐射功率，判断其发射功率是否满足标准中的相关要求；（2）BTM天线上行信号接收灵敏度、上行信号频偏和信号解调性能检测；具体是：系统能够产生并发射Φd1能量信号下的上行链路信号，从而检测BTM天线对上行信号的接收灵敏度；系统能够产生满足标准要求的上行频偏信号，从而判断BTM天线是否能够满足对上行信号频率边界位置的响应能力；是否满足对中心频率在4.2MHz±175KHz范围内的上行信号有完整的解调能力；（3）BTM天线安装高度检测；具体是：BTM天线安装检测单元采用高度测量传感器，系统通过在地面设置高度测量传感器，列车通过时对BTM天线的安装高度进行测量，从而判定其是否满足出厂安装高度的要求（一般要求BTM天线下表面距离轨面220mm）。（4）BTM天线发射能量检测；具体是：实时采集来车BTM天线的发射能量，找到能量最高点后匹配采集的BTM天线安装高度测试数据，将处理后BTM天线检测数据通过4G APN/光纤/5G无线网络传输到数据处理中心。（5）BTM天线采集设备自身故障预警信息。
TCR检测基站采用库内环线发码设备，实现系统自动控制发码设备输出轨道电路信号，保证灵敏度准确测试；动车组入库后，TCR检测基站从数据处理中心获取库内股道位置、车型车号、设备类型、库内停放股道位置，并控制相对应的发码设备，控制发码设备分别输出可调的轨道电路信号，并同步将载频、低频、幅值传输到数据处理中心。例如，库内环线发码设备分别发出500mA、750mA和1A的轨道电路信号，对1700HZ、2000 HZ、2300 HZ和2600HZ载频下低频8个灯码显示信号进行检测。
9个检测子系统包括动车组车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测子系统、BTM检测子系统、TCR状态及灵敏度检测子系统、CIR检测子系统、MT电台检测子系统、GSM-R信号检测子系统、ATP设备运行状况体检子系统、车载电磁环境检测子系统和补偿电容检测子系统。
动车组车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测子系统，该子系统通过数据处理中心获取车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测基站采集的动车组车底BTM天线、TCR天线、速度传感器、雷达等电务车载设备和螺丝防松动标记，进行外观破损、螺丝松动实时图像识别，检测到有异常情况实时报警提示并生成检测报告，支持查看报警项对应的电务车载设备2D图像和3D图形；系统可按时间段、车号、外观报警类别等条件查看电务车载设备历史外观拍摄图像，按设备分类统计一定时间范围内动车组发生的外观报警数量及明细，按车号统计一定时间范围内各设备外观报警数量及明细；故障信息自动导入列控车载信息监测与维修管理系统，形成闭环管理。
BTM检测子系统，通过数据处理中心获取BTM在线检测基站采集BTM天线检测数据以及DMS采集的应答器报文信息和ATP所报告的应答器/BTM故障信息，对BTM天线下行信号发射能力、上行信号接收能力、天线安装高度等检测数据进行综合分析，检测BTM天线灵敏度是否符合BTM天线相关标准，有异常实时报警提示并生成检测报告，并结合ATP报告的有关BTM天线故障以及地面应答器丢失故障综合分析BTM天线整体工况，对故障信息实时报告并生成检测报告，对设备性能下降严重且达到可能异常的情况进行报警提示。系统显示当天动车组BTM天线电气特性和BTM天线工况异常报警及可查看明细数据，按时间段、车号等条件查询历史告警及可查看明细数据。
TCR状态及灵敏度检测子系统，该子系统无需加装硬件设备，通过数据处理中心获取TCR检测基站发出的可调的轨道电路信号，车载TCR天线（通过DMS获取）接收到的载频、低频和轨道电路电压等机车信号信息，实现对TCR天线的接收性能的定性分析并生成检测报告。针对200H和300T类型ATP的TCR天线，该子系统通过数据处理中心获取DMS采集的TCR工况信息和轨道电路电压信息，对采集信息进行综合分析，自动形成分析报告，并对异常信息预警，具备对TCR主机内各板卡和线圈的断线进行故障定位功能。同时，可以记录每次库检的轨道电路电压数据，描绘出趋势曲线，发现异常时进行报警。
CIR检测子系统，该子系统无需在车载加装设备，通过数据处理中心实现与CIR库检台和DMS系统的连接，实现对CIR设备的日常检、库检和自动报告。数据处理中心判断列车入库后，利用DMS车载设备与CIR已有的B5接口，通过DMS系统发送检测命令至CIR设备，CIR设备收到检测命令，自行按CIR一级修作业标准进行检测，检测结果发送给CIR库检台，数据处理中心通过CIR库检台自动采集检测结果和人工检测记录，由数据处理中心对采集信息进行综合分析，自动形成分析报告，并对异常信息预警。
MT电台检测子系统，该子系统无需加装硬件设备，通过数据处理中心获取DMS采集的车载设备与地面RBC的报文信息和无线连接超时信息，对以上采集信息进行综合分析，发现同一动车组在不同位置多次出现无线连接超时，以及不同动车组在同一位置的无线连接超时，自动形成分析报告并对异常信息预警。该子系统预留MT电台自检数据或运行日志数据接口。
GSM-R信号检测子系统，在DMS车载设备内增加GSM-R检测板卡，在列车运行过程中自动检测沿线GSM-R网络强覆盖情况、网络质量、地面小区覆盖及干扰情况，通过数据处理中心获取DMS采集的GSM-R检测板卡的采集数据，数据处理中心通过综合分析、结合发生无线链接故障点位置和时间，关联检测到的信号场强数据，进行分析预警；该子系统能够从实时获取列车运行数据及所处的GSM-R网网络环境信息，结合基站、里程标等基本信息实时动态展示，结合列控信息，为GSM-R网络检测提供了真实环境分析的辅助手段，同时通过历史回放、查询，还原对应车次所处的GSM-R网络环境。该子系统能够对运行列车的GSM-R网络环境在线检测，实时显示在线列车及无线链接报警情况，以图形的方式显示列车基本信息、场强覆盖情况、网络质量及干扰情况。具备远程在线动态测试功能，能够完成语音长呼短呼、强制网络、BCCH扫描等专项测试项目；该子系统能够对检测数据统计、分析，对无线连接超时时间、无线网络覆盖，公网大功率及互调干扰、频点占用等情况进行诊断，形成相关分析结果。
ATP设备运行状况体检子系统通过数据处理中心获取DMS采集的ATP运行状况数据，每天，每月自动形成运用检测报告，异常信息同步报警，由数据处理中心汇总各子系统形成的检测报告，自动形成ATP设备总体检测报告，每天的运用检测报告保存不少于3个月，每月的运用检测报告及异常信息检测报告通过列控车载信息监测与维修管理系统传输至ATP MIS系统长期保存。
车载电磁环境检测子系统，DMS车载设备内具备按需求增配车载电磁环境检测板卡及在BTM主机附近加装电磁采集天线和频谱分析仪等设备，采集动车组运行中涉及车载设备工作频点的电磁环境信息（包含4.3M、27M和800M频点），该子系统可对所采集的信息进行综合分析，依据相关EMC标准对异常信息进行预警，通过DMS系统采集的动车组运行中过分相断合位置里程及应答器报文接收情况，对应答器丢失信息自动形成分析报告。
补偿电容检测子系统，DMS车载设备内具备按高铁线路实际需求增配补偿电容分析板卡，通过数据处理中心获取DMS所采集的轨道电路信息进行综合分析，能够对地面轨道信息进行实时检测和分析，通过分析数据判断地面轨道电路补偿电容断线、容值下降、电容错装等状态，能够检测区间上下行干扰、临区段干扰、绝缘节破损等异常情况，生成局管内线路轨道电路状况检测报告和异常状况分布图。
需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来讲是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
Claims (3)
1.一种动车组电务车载设备智能检测系统，其特征在于，包括多个检测基站、数据处理中心和多个检测子系统；
多个检测基站，用于在动车组出/入库经过检测基站时，对相应电务车载设备进行检测和信息采集；所述多个检测基站采用3类检测基站，包括设置在动车段动车组出/入库的咽喉区的车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测基站、设置在检修库入口的BTM在线检测基站和设置在检修库内的TCR检测基站；所述车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测基站包括轨旁拍摄装置、车底拍摄装置、车底轨外拍摄装置、来车检测装置、供电单元和数据传输单元，进行外观图像采集；其中轨旁拍摄装置、车底拍摄装置和车底轨外拍摄装置采用线阵相机，来车检测装置采用压力传感器；所述BTM在线检测基站包括BTM天线灵敏度检测应答器、BTM天线发射能量检测单元、BTM天线安装高度检测单元、数据采集单元、数据处理单元、频谱分析单元、供电单元和数据传输单元；其中BTM天线灵敏度检测应答器用于检测下行信号频偏和发射功率，上行信号接收灵敏度、上行信号频偏和信号解调性能，所述BTM天线发射能量检测单元用于检测BTM天线的发射能量，所述BTM天线安装高度检测单元用于测量BTM天线的安装高度；所述TCR检测基站采用库内环线发码设备，所述库内环线发码设备输出可调的轨道电路信号给TCR天线；
数据处理中心，对各检测基站回传的检测数据进行集中处理和存储；所述数据处理中心分别与DMS、ATP MIS、列控车载信息监测与维修管理系统、CIR库检台和检修库测试环线发码箱连接；一方面从上述系统获取与电务车载设备相关的车型型号、运行数据和检修数据，另一方面通过以上信息判断动车组何时出/入库，并将该信息发送给各检测基站，作为判断启动检测的时机；
多个检测子系统，与数据处理中心连接，获取检测信息，对检测数据进行专项分析和综合分析；所述多个检测子系统包括动车组车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测子系统、BTM检测子系统、TCR状态及灵敏度检测子系统；所述动车组车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测子系统通过数据处理中心获取车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测基站采集的动车组车底车载设备外观图像，检测到有异常情况实时报警；BTM检测子系统通过数据处理中心获取BTM在线检测基站采集BTM天线检测数据，检测BTM天线灵敏度是否符合BTM天线相关标准，有异常实时报警提示；TCR状态及灵敏度检测子系统通过数据处理中心获取TCR检测基站发出的可调的轨道电路信号，车载TCR天线接收到的机车信号信息，实现对TCR天线的接收性能的定性分析。
2.根据权利要求1所述的动车组电务车载设备智能检测系统，其特征在于，所述数据处理中心设置在动车段机房内，包括综合分析服务器、图像识别服务器、文件存储服务器、数据库管理服务器和智能分析终端。
3.根据权利要求1所述的动车组电务车载设备智能检测系统，其特征在于，所述多个检测子系统采用9个检测子系统，包括动车组车底电务车载设备及安装状态图像识别预警检测子系统、BTM检测子系统、TCR状态及灵敏度检测子系统、CIR检测子系统、MT电台检测子系统、GSM-R信号检测子系统、ATP设备运行状况体检子系统、车载电磁环境检测子系统和补偿电容检测子系统。
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