CN110606106A - 一种列车安全运行综合监控系统、方法以及故障诊断仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种列车安全运行综合监控系统、方法以及故障诊断仪，列车安全运行综合监控系统通过信号采集装置采集列车各个监控对象的监测信号，通过第一故障诊断子系统根据监测信号进行独立的故障诊断，得到第一故障诊断信息，通过车辆级主机平台收集各个第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，通过第二故障诊断子系统根据监测信号进行故障诊断，得到第二故障诊断信息，通过列车级主机平台收集各个第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，列车级主机平台保存所有车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息，从而得到全列列车的故障关联诊断信息。

Description

一种列车安全运行综合监控系统、方法以及故障诊断仪

技术领域

本申请涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种列车安全运行综合监控系统、方法以及故障诊断仪。

背景技术

随着我国高速列车运行速度和运营里程的不断提升，列车安全运行变得异常重要。列车的关键部件状态异常是列车安全运行的重要隐患之一，严重的、突发性的异常状态甚至可能导致列车倾覆等恶性事故，从而对社会、人员造成无法计算的损失。

目前而言，列车的一些重要部件已经有了很多监控措施，例如针对弓网接触故障的监控，或者转向架失稳的监控等。但是这些监控措施都是孤立进行的，分属于独立的子系统，无法对数据进行集中分析和处理。而且没有考虑到各种故障相互的关联性，无法进行故障的关联诊断和分析，从而造成故障监控不够全面的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车安全运行综合监控系统、方法以及故障诊断仪，能够实现全列列车故障的关联诊断分析，保证列车的安全运行。

本发明第一方面提供一种列车安全运行综合监控系统，应用于轨道交通列车，所述轨道交通列车包括第一车辆及第二车辆，所述列车安全运行综合监控系统包括：

所述第一车辆及所述第二车辆均具有至少两个信号采集装置；所述第一车辆还具有车辆级主机，所述第二车辆还具有列车级主机；

所述第一车辆中的信号采集装置与车辆级主机连接，所述第二车辆中的信号采集装置与列车级主机连接；所述第一车辆中的车辆级主机与所述第二车辆中的列车级主机之间相互连接；

所述信号采集装置，用于采集所在车辆的监控对象的监测信号；

所述车辆级主机包括车辆级主机平台及至少两个第一故障诊断子系统；所述第一故障诊断子系统，用于接收所述第一车辆的信号采集装置采集的所述监测信号，根据所述监测信号进行故障诊断，得到第一故障诊断信息，并将所述第一故障诊断信息发送至所述车辆级主机平台；所述车辆级主机平台，用于接收各个所述第一故障诊断子系统发送的第一故障诊断信息，根据各个所述第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，并将所述第一故障关联诊断信息发送至所述列车级主机；

所述列车级主机包括列车级主机平台及至少两个第二故障诊断子系统；所述第二故障诊断子系统，用于接收所述第二车辆的信号采集装置采集的所述监测信号，根据所述监测信号进行故障诊断，得到第二故障诊断信息，并将所述第二故障诊断信息发送至所述列车级主机平台；所述列车级主机平台，用于接收各个所述第二故障诊断子系统发送的第二故障诊断信息，根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，以及接收并保存所述车辆级主机平台发送的第一故障关联诊断信息。

优选地，所述列车级主机平台，还用于根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息和所述车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息进行故障关联诊断，得到第三故障关联诊断信息。

优选地，所述第一故障诊断子系统和所述第二故障诊断子系统均具体为走行部旋转部件故障诊断子系统、车轮脱轨故障诊断子系统、车体运行平稳性故障诊断子系统、转向架失稳故障诊断子系统及弓网接触状态故障诊断子系统中的至少两种。

优选地，所述信号采集装置为传感器，所述传感器具体用于采集所在车辆的走行部旋转部件的监测信号、车轮脱轨监测信号、车体运行平稳性的监测信号、转向架失稳的监测信号及弓网接触状态的监测信号中的至少两种。

优选地，所述车辆级主机平台包括第一通信模块、第一CPU模块及第一电源模块；

所述第一通信模块，用于接收各个所述第一故障诊断子系统发送的第一故障诊断信息；

所述第一CPU模块，用于根据各个所述第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息；

所述第一通信模块，还用于将所述第一故障关联诊断信息发送至所述列车级主机；

所述第一电源模块，用于进行电源转换，提供电源供应。

优选地，所述车辆级主机平台还包括第二通信模块、第二CPU模块及第二电源模块；

所述第二通信模块与所述第一通信模块互为冗余；

所述第二CPU模块与所述第一CPU模块互为冗余；

所述第二电源模块与所述第一电源模块互为冗余。

优选地，所述车辆级主机平台还包括第一MVB(英文全称：Multifunction VehicleBus，中文全称：多功能车辆总线)模块，用于所述车辆级主机与TCMS (英文全称：TrainControl and Management System,中文全称：列车控制和管理系统)之间的通信。

优选地，所述列车级主机平台包括第三通信模块、第三CPU模块及第三电源模块；

所述第三通信模块，用于接收各个所述第二故障诊断子系统发送的第二故障诊断信息，以及接收所述车辆级主机平台发送的第一故障关联诊断信息；

所述第三CPU模块，用于根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息；以及保存所述车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息；

所述第三电源模块，用于进行电源转换，提供电源供应。

优选地，所述第三CPU模块，还用于根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息和所述车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息进行故障关联诊断，得到第三故障关联诊断信息。

优选地，所述列车级主机平台还包括第四通信模块、第四CPU模块及第四电源模块；

所述第四通信模块与所述第三通信模块互为冗余；

所述第四CPU模块与所述第三CPU模块互为冗余；

所述第四电源模块与所述第三电源模块互为冗余。

优选地，所述列车级主机平台还包括第二MVB模块，用于所述列车级主机与所述TCMS之间的通信。

优选地，所述列车安全运行综合监控系统还包括显示终端，所述显示终端连接所述车辆级主机与所述列车级主机。

本发明第二方面提供一种列车安全运行综合监控方法，应用于轨道交通列车，所述轨道交通列车包括第一车辆及第二车辆，所述第一车辆及所述第二车辆均具有至少两个信号采集装置，所述第一车辆还具有车辆级主机，所述车辆级主机包括车辆级主机平台及至少两个第一故障诊断子系统，所述第二车辆还具有列车级主机，所述列车级主机包括列车级主机平台及至少两个第二故障诊断子系统，所述方法包括：

通过所述信号采集装置采集所在车辆的监控对象的监测信号；

利用所述第一故障诊断子系统接收所述第一车辆的信号采集装置采集的所述监测信号，根据所述监测信号进行故障诊断，得到第一故障诊断信息，并将所述第一故障诊断信息发送至所述车辆级主机平台；

利用所述车辆级主机平台接收各个所述第一故障诊断子系统发送的第一故障诊断信息，根据各个所述第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，并将所述第一故障关联诊断信息发送至所述列车级主机；

利用所述第二故障诊断子系统接收所述第二车辆的信号采集装置采集的所述监测信号，根据所述监测信号进行故障诊断，得到第二故障诊断信息，并将所述第二故障诊断信息发送至所述列车级主机平台；

利用所述列车级主机平台接收各个所述第二故障诊断子系统发送的第二故障诊断信息，根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，以及接收并保存所述车辆级主机平台发送的第一故障关联诊断信息。

优选地，所述方法还包括：

利用所述列车级主机平台根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息和所述车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息进行故障关联诊断，得到第三故障关联诊断信息。

本发明第三方面提供一种列车故障诊断仪，包括机箱，所述机箱内设置有主机平台及与所述主机平台连接的至少两个故障诊断子系统；

所述故障诊断子系统，用于与安装于列车上的传感器连接，接收并处理所述传感器采集的监测信号，并向所述主机平台发送故障诊断信息；

所述主机平台，用于接收各个所述故障诊断子系统发送的故障诊断信息，进行集中处理、存储以及对外输出。

本发明提供的列车安全运行综合监控系统、方法以及故障诊断仪，列车安全运行综合监控系统通过每节车辆上的各个信号采集装置分别采集所在车辆的各个监控对象的监测信号；通过各节第一车辆上车辆级主机中的第一故障诊断子系统根据监测信号进行独立的故障诊断，得到第一故障诊断信息；通过车辆级主机中的车辆级主机平台收集各个第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，实现第一车辆的故障关联诊断；通过各节除第一车辆以外的第二车辆上列车级主机中的第二故障诊断子系统根据监测信号进行独立的故障诊断，得到第二故障诊断信息；通过列车级主机中的列车级主机平台收集各个第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，实现第二车辆的故障关联诊断；同时列车级主机平台还保存所有车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息，从而得到全列列车的故障关联诊断信息。因此，能够实现对全列列车各个监控对象的统一、全面地监控，并综合各个监控对象的监控数据，进行故障关联诊断及分析，得到全列列车的故障关联诊断信息，方便运维人员准确评估列车的运行状态。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种列车安全运行综合监控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种车辆级主机平台的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种列车级主机平台的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种列车安全运行综合监控方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种列车安全运行综合监控方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种列车故障诊断仪的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种列车安全运行综合监控系统的结构示意图。列车安全运行综合监控系统应用于轨道交通列车，轨道交通列车包括第一车辆及第二车辆，该系统包括：

第一车辆及第二车辆均具有至少两个信号采集装置100；第一车辆还具有车辆级主机200，第二车辆还具有列车级主机300；

第一车辆中的信号采集装置100与车辆级主机200连接，第二车辆中的信号采集装置100与列车级主机300连接；第一车辆中的车辆级主机200与第二车辆中的列车级主机300之间相互连接；

信号采集装置100，用于采集所在车辆的监控对象的监测信号；

车辆级主机200包括车辆级主机平台210及至少两个第一故障诊断子系统220；第一故障诊断子系统220，用于接收第一车辆的信号采集装置100采集的监测信号，根据监测信号进行故障诊断，得到第一故障诊断信息，并将第一故障诊断信息发送至车辆级主机平台210；车辆级主机平台210，用于接收各个第一故障诊断子系统220发送的第一故障诊断信息，根据各个第一故障诊断子系统220的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，并将第一故障关联诊断信息发送至列车级主机300；

列车级主机300包括列车级主机平台310及至少两个第二故障诊断子系统320；第二故障诊断子系统320，用于接收第二车辆的信号采集装置100采集的监测信号，根据监测信号进行故障诊断，得到第二故障诊断信息，并将第二故障诊断信息发送至列车级主机平台310；列车级主机平台310，用于接收各个第二故障诊断子系统320发送的第二故障诊断信息，根据各个第二故障诊断子系统320的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，以及接收并保存车辆级主机平台210发送的第一故障关联诊断信息。

需要说明的是，本实施例中提供的列车安全运行综合监控系统，主要应用于轨道交通列车，为了方便理解，将轨道交通列车的各节车辆分为第一车辆及第二车辆，其中，第一车辆具有车辆级主机200以及至少两个信号采集装置100，第二车辆具有列车级主机300以及至少两个信号采集装置100。举例来说，常见的动车组为8节车辆，则8节车辆均具有至少两个信号采集装置100，且其中1节或多节车辆还具有列车级主机300，其余各节车辆还具有车辆级主机200。可选的，当列车为8节车辆时，第4节车辆及第5节车辆均具有列车级主机300，其余6节车辆均具有车辆级主机200，可以理解的是，此时第4节车辆及第5节车辆为第二车辆，其余6节车辆为第一车辆。2节第二车辆上的列车级主机300互为冗余，其余6节第一车辆上的车辆级主机200 汇集的数据均同时发送至2节第二车辆上的列车级主机300。如此，可以保证任意时刻都有两台列车级主机300保存有全列列车所有车辆的数据。

同时，车辆级主机200包括车辆级主机平台210及至少两个第一故障诊断子系统220，列车级主机300包括列车级主机平台310及至少两个第二故障诊断子系统320。其中，车辆级主机200中的第一故障诊断子系统220与列车级主机300中的第二故障诊断子系统320可以相同也可以不同。本实施例中，车辆级主机200与列车级主机300包含的各个故障诊断子系统均相同，只是为了方便理解，将其分为第一故障诊断子系统220与第二故障诊断子系统320。而各个信号采集装置100采集的监测信号经第一故障诊断子系统220或第二故障诊断子系统320进行故障诊断后，得到的第一故障诊断信息或第二故障诊断信息只发送给所在车辆的车辆级主机平台210或列车级主机平台310，第一故障诊断子系统220及第二故障诊断子系统320本身不对外发送数据，由车辆级主机200与列车级主机300集中处理后统一对外发送。各个第一故障诊断子系统220与车辆级主机平台210可以分别安装在不同位置，也可以封装在一起。本实施例中，各个第一故障诊断子系统220与车辆级主机平台210 封装在一个仪器箱体内，方便布置连接线路，节约设备的安装空间。各个第二故障诊断子系统320与列车级主机平台310的安装方式相同，在此不再赘述。

本发明实施例中，每节车辆上的各个信号采集装置100分别采集所在车辆的各个监控对象的监测信号，并将监测信号发送至所在车辆与其连接的第一故障诊断子系统220或第二故障诊断子系统320。通过第一故障诊断子系统 220或第二故障诊断子系统320进行独立的故障诊断，得到第一故障诊断信息或第二故障诊断信息。其中，该第一故障诊断信息或第二故障诊断信息既包括经第一故障诊断子系统220或第二故障诊断子系统320进行故障诊断后的故障诊断结果，也包括监测信号的原始数据。第一车辆上车辆级主机200中的车辆级主机平台210可以收集各个第一故障诊断子系统220的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，实现第一车辆的故障关联诊断。其中，车辆级主机平台210在第一车辆上进行的故障关联诊断主要包括对不同类型的第一故障诊断子系统220的第一故障诊断信息进行故障关联诊断。同时，车辆级主机平台210将第一故障关联诊断信息发送至列车级主机300，其中，该第一故障关联诊断信息既包括经车辆级主机平台210 进行故障关联诊断后的故障关联诊断结果，也包括经各个第一故障诊断子系统220进行故障诊断后的故障诊断结果，同时还包括监测信号的原始数据。第二车辆上列车级主机300中的列车级主机平台310可以收集第二车辆的各个第二故障诊断子系统320的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，实现第二车辆的故障关联诊断。其中，列车级主机平台310在第二车辆上进行的故障关联诊断与车辆级主机平台210在第一车辆上进行的故障关联诊断处理方式相同。同时列车级主机平台310还可以保存所有车辆级主机平台210的第一故障关联诊断信息，从而得到全列列车的故障关联诊断信息。因此，能够实现对全列列车各个监控对象的统一、全面地监控，并综合各个监控对象的监控数据，进行故障关联诊断及分析，得到全列列车的故障关联诊断信息，方便运维人员准确评估列车的运行状态。

为了进一步实现全列列车的故障关联诊断分析，在一种可选的实施方式中，列车级主机平台310，还用于根据各个第二故障诊断子系统320的第二故障诊断信息和车辆级主机平台210的第一故障关联诊断信息进行故障关联诊断，得到第三故障关联诊断信息。

本实施例中，列车级主机平台310不仅对本节车辆的不同类型的第二故障诊断子系统320的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，还综合其他车辆上同类型或不同类型的故障诊断子系统的故障诊断信息进行故障关联诊断，即不同车辆之间同类型或不同类型的故障诊断子系统的故障关联诊断，从而进一步得到全列列车的故障关联诊断信息。

在一种具体的实施方式中，第一故障诊断子系统220和第二故障诊断子系统320均具体为走行部旋转部件故障诊断子系统、车轮脱轨故障诊断子系统、车体运行平稳性故障诊断子系统、转向架失稳故障诊断子系统及弓网接触状态故障诊断子系统中的至少两种。信号采集装置100为传感器，传感器具体用于采集所在车辆的走行部旋转部件的监测信号、车轮脱轨监测信号、车体运行平稳性的监测信号、转向架失稳的监测信号及弓网接触状态的监测信号中的至少两种。

本实施例中，列车上需要监控的对象可以包括走行部旋转部件、车轮脱轨预警、车体运行平稳性、转向架失稳和弓网接触状态等等，第一车辆上的车辆级主机200及第二车辆上的列车级主机300均具有走行部旋转部件故障诊断子系统、车轮脱轨故障诊断子系统、车体运行平稳性故障诊断子系统、转向架失稳故障诊断子系统及弓网接触状态故障诊断子系统中的至少两种，相应地，每节车辆上的传感器也至少为两种，分别用于采集所在车辆的走行部旋转部件的监测信号或车轮脱轨监测信号或车体运行平稳性的监测信号或转向架失稳的监测信号或弓网接触状态的监测信号。在具体实施时，传感器可以安装在列车各个监控对象的相应位置，如用于采集走行部旋转部件监测信号的传感器可以安装在轴箱轴承、齿轮箱或者电机上。

具体来说，如果监控对象是走行部旋转部件，则传感器具体用于采集列车走行部旋转部件如电机、齿轮箱及轴箱的的振动加速度监测信号、冲击监测信号和轴承的温度监测信号；如果监控对象是车轮脱轨，则传感器具体用于采集车轮的振动加速度监测信号和冲击监测信号；如果监控对象是车体运行平稳性，则传感器具体用于采集车体的三方向振动监测信号；如果监控对象是转向架失稳，则传感器具体用于采集转向架的振动加速度监测信号；如果监控对象是弓网接触状态，则传感器具体用于采集弓网拉弧监测信号及受电弓振动冲击监测信号。

下面举例说明车辆级主机平台210如何对第一车辆进行故障关联诊断。

当监控对象同时包括列车走行部旋转部件和车体运行平稳性时，第一车辆上的一部分传感器采集走行部旋转部件如轴箱的振动冲击信号，走行部旋转部件故障诊断子系统对采集到走行部旋转部件如轴箱的振动冲击信号进行故障诊断，如超出预设值，则可以判断走行部旋转部件状态异常；另一部分传感器采集车体的振动冲击信号，车体运行平稳性故障诊断子系统对采集到的车体的振动冲击信号进行故障诊断，如超出预设值，则同样可以判断车体运行平稳性出现异常；同时第一车辆上的车辆级主机平台210可以对比采集到的走行部旋转部件如轴箱的振动冲击信号与车体的振动冲击信号，进行故障关联诊断分析，从而可以确认车体与转向架之间的隔振装置的状态。又例如，当监控对象还包括弓网接触状态时，第一车辆上还有一部分传感器采集弓头的振动冲击信号，弓网接触状态故障诊断子系统对采集到的弓头的振动冲击信号进行故障诊断，如超出预设值，则同样可以判断弓网接触状态出现异常；同时第一车辆上的车辆级主机平台210可以检测走行部旋转部件故障诊断子系统和车体运行平稳性故障诊断子系统的故障诊断信息，进行本节车辆的故障关联诊断分析，如果以上故障诊断信息均没有出现异常状态，则可以判断弓网接触状态异常不是由于列车振动过大导致，而是受电弓与接触网的配合本身出现故障。

列车级主机平台310在第二车辆上进行的故障关联诊断与车辆级主机平台210在第一车辆上进行的故障关联诊断处理方式相同，不再赘述。下面举例说明列车级主机平台310如何对全列列车进行故障关联诊断。

当监控对象是车体运行平稳性时，某一个第一车辆或第二车辆上的一部分传感器采集车体的振动冲击信号，经过车体运行平稳性故障诊断子系统进行故障诊断后超出预设值，判断车体运行平稳性出现异常；此时列车级主机平台310可以检测其他车辆上的车辆级主机平台210发送的第一故障关联诊断信息，进行全列列车的车体运行平稳性的故障关联诊断，如果其他第一故障关联诊断信息均出现异常状态，则可以判断该故障是由于轨道损伤引起。另一方面，当监控对象同时包括多个时，列车级主机平台310同样可以进行全列列车的多个监控对象的故障关联诊断，从而判断出现故障的类型以及出现故障的部件，在此不再赘述。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种车辆级主机平台210的结构示意图。本实施例中，车辆级主机平台210包括第一通信模块211、第一CPU模块212 及第一电源模块213；其中，第一通信模块211用于接收各个第一故障诊断子系统220发送的第一故障诊断信息；第一CPU模块212用于根据各个第一故障诊断子系统220的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息；第一通信模块211还用于将第一故障关联诊断信息发送至列车级主机300；第一电源模块213用于进行电源转换，提供电源供应。

本实施例中，第一通信模块211用于车辆级主机平台210与各个第一故障诊断子系统220及列车级主机300之间的通信，优选采用以太网通信。第一通信模块211接收第一车辆的各个第一故障诊断子系统220发送的第一故障诊断信息。第一CPU模块212负责对本节车辆的各个第一故障诊断子系统 220的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，并保存至存储介质中。第一通信模块211同时将第一故障关联诊断信息发送至列车级主机300，使其能够同时保存在列车级主机300中。第一电源模块213 用于进行电源转换，提供电源供应。

在一种可选的实施方式中，车辆级主机平台210还包括第二通信模块214、第二CPU模块215及第二电源模块216；第二通信模块214与第一通信模块 211互为冗余；第二CPU模块215与第一CPU212模块互为冗余；第二电源模块216与第一电源模块213互为冗余。

本实施例中，车辆级主机平台210中的通信模块、CPU模块及电源模块均设计冗余结构。其中，第一通信模块211默认为工作模式，第二通信模块 214为备用模式。当第一通信模块211通信正常时采用第一通信模块211进行通信；当第一通信模块211出现故障时，第二通信模块214自动投入工作。采用第二通信模块214与第一通信模块211互为冗余的设计，从而任意时刻只要有一个通信模块工作正常，数据均可以正常发送。同时，所有数据均会同时发送至第一CPU212模块与第二CPU模块215中进行保存，保证任意时刻，都有两个存储介质中保存有相同的数据。

请参考图3，本发明实施例提供的一种列车级主机平台310的结构示意图。在一种可选的实施方式中，列车级主机平台310包括第三通信模块311、第三 CPU模块312及第三电源模块313；第三通信模块311用于接收各个第二故障诊断子系统320发送的第二故障诊断信息，以及接收车辆级主机平台210 发送的第一故障关联诊断信息；第三CPU模块312用于根据各个第二故障诊断子系统320的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息；以及保存车辆级主机平台210的第一故障关联诊断信息；第三电源模块330用于进行电源转换，提供电源供应。

本实施例中，列车级主机平台310与车辆级主机平台210的内部结构类似，只是列车级主机平台310的CPU模块的存储空间更大，不仅存储第二车辆上的第二故障关联诊断信息，还存储第一车辆上的第一故障关联诊断信息。

为了进一步实现全列列车的故障关联诊断分析，在一种可选的实施方式中，第三CPU模块312，还用于根据各个第二故障诊断子系统320的第二故障诊断信息和车辆级主机平台210的第一故障关联诊断信息进行故障关联诊断，得到第三故障关联诊断信息。

本实施例中，第三CPU模块312的性能更高，不仅负责对本节车辆的不同类型的第二故障诊断子系统320的故障诊断信息进行故障关联诊断，还综合其他车辆上同类型或不同类型的故障诊断子系统的故障诊断信息进行故障关联诊断，即不同车辆之间同类型或不同类型的故障诊断子系统的故障关联诊断，从而进一步得到全列列车的故障关联诊断信息。

在一种可选的实施方式中，列车级主机平台310还包括第四通信模块314、第四CPU模块315及第四电源模块316；第四通信模块314与第三通信模块 311互为冗余；第四CPU模块315与第三CPU模块312互为冗余；第四电源模块316与第三电源模块313互为冗余。

上述实施例中，列车级主机平台310同样设计冗余结构，作用与车辆级主机平台210的冗余结构类似，在此不再赘述。

在一种可选的实施方式中，车辆级主机平台210还包括第一MVB模块 217，用于车辆级主机平台210与TCMS之间的通信；列车级主机平台310还包括第二MVB模块317，用于列车级主机平台310与TCMS之间的通信。本实施例中，TCMS将时间、速度、公里标、运用里程、列车关键系统工况和司机操控等公共信息，传输至车辆级主机平台210及列车级主机平台310，同时车辆级主机平台210及列车级主机平台310将第一故障关联诊断信息及第二故障关联诊断信息实时发送至TCMS。列车级主机平台310根据全列的监控数据，建立列车运行状态辨识模型，综合TCMS提供的工况信息，实时监测列车运行安全及可靠性。

在一种可选的实施方式中，列车安全运行综合监控系统还包括显示终端，显示终端连接车辆级主机200与列车级主机300。本实施例中，车辆级主机 200与列车级主机300的第一故障关联诊断信息及第二故障关联诊断信息均发送至显示终端进行显示。在具体实施时，可以采用车辆级主机200中的车辆级主机平台210与列车级主机300中的列车级主机平台310各自的通信模块与显示终端进行通信，优选通过以太网的方式通信。

下面通过实施例对应用于以上列车安全运行综合监控系统的列车安全运行综合监控方法进行说明。

请参阅图4，本发明实施例提供的一种列车安全运行综合监控方法的流程示意图。列车安全运行综合监控方法应用于轨道交通列车，轨道交通列车包括第一车辆及第二车辆，第一车辆及第二车辆均具有至少两个信号采集装置，第一车辆还具有车辆级主机，车辆级主机包括车辆级主机平台及至少两个第一故障诊断子系统，第二车辆还具有列车级主机，列车级主机包括列车级主机平台及至少两个第二故障诊断子系统，该方法包括：

S410、通过信号采集装置采集所在车辆的监控对象的监测信号。

S420、利用第一故障诊断子系统接收第一车辆的信号采集装置采集的监测信号，根据监测信号进行故障诊断，得到第一故障诊断信息，并将第一故障诊断信息发送至车辆级主机平台。

S430、利用车辆级主机平台接收各个第一故障诊断子系统发送的第一故障诊断信息，根据各个第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，并将第一故障关联诊断信息发送至列车级主机。

S440、利用第二故障诊断子系统接收第二车辆的信号采集装置采集的监测信号，根据监测信号进行故障诊断，得到第二故障诊断信息，并将第二故障诊断信息发送至列车级主机平台。

S450、利用列车级主机平台接收各个第二故障诊断子系统发送的第二故障诊断信息，根据各个第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，以及接收并保存车辆级主机平台发送的第一故障关联诊断信息。

本发明实施例提供的列车安全运行综合监控方法，通过每节车辆上的各个信号采集装置分别采集所在车辆的各个监控对象的监测信号；通过各节第一车辆上车辆级主机中的第一故障诊断子系统根据监测信号进行独立的故障诊断，得到第一故障诊断信息；通过车辆级主机中的车辆级主机平台收集各个第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，实现第一车辆的故障关联诊断；通过各节除第一车辆以外的第二车辆上列车级主机中的第二故障诊断子系统根据监测信号进行独立的故障诊断，得到第二故障诊断信息；通过列车级主机中的列车级主机平台收集各个第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，实现第二车辆的故障关联诊断；同时列车级主机平台还保存所有车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息，从而得到全列列车的故障关联诊断信息。因此，能够实现对全列列车各个监控对象的统一、全面地监控，并综合各个监控对象的监控数据，进行故障关联诊断及分析，得到全列列车的故障关联诊断信息，方便运维人员准确评估列车的运行状态。

请参阅图5，本发明实施例提供的另一种列车安全运行综合监控方法的流程示意图。本实施例中，该方法包括：

S510、通过信号采集装置采集所在车辆的监控对象的监测信号。

S520、利用第一故障诊断子系统接收第一车辆的信号采集装置采集的监测信号，根据监测信号进行故障诊断，得到第一故障诊断信息，并将第一故障诊断信息发送至车辆级主机平台。

S530、利用车辆级主机平台接收各个第一故障诊断子系统发送的第一故障诊断信息，根据各个第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，并将第一故障关联诊断信息发送至列车级主机。

S540、利用第二故障诊断子系统接收第二车辆的信号采集装置采集的监测信号，根据监测信号进行故障诊断，得到第二故障诊断信息，并将第二故障诊断信息发送至列车级主机平台。

S550、利用列车级主机平台接收各个第二故障诊断子系统发送的第二故障诊断信息，根据各个第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，以及接收并保存车辆级主机平台发送的第一故障关联诊断信息。

S560、利用列车级主机平台根据各个第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息和车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息进行故障关联诊断，得到第三故障关联诊断信息。

本实施例中，不仅利用列车级主机平台对本节车辆的不同类型的第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，还综合其他车辆上同类型或不同类型的故障诊断子系统的故障诊断信息进行故障关联诊断，即不同车辆之间同类型或不同类型的故障诊断子系统的故障关联诊断，从而进一步得到全列列车的故障关联诊断信息。

下面通过实施例对列车故障诊断仪进行说明。

请参阅图6，本发明实施例提供的一种列车故障诊断仪的结构示意图。该列车故障诊断仪包括机箱60，机箱60内设置有主机平台610及与主机平台 610连接的至少两个故障诊断子系统620；故障诊断子系统620用于与安装于列车上的传感器连接，接收并处理传感器采集的监测信号，并向主机平台610 发送故障诊断信息；主机平台610用于接收各个故障诊断子系统620发送的故障诊断信息，进行集中处理、存储以及对外输出。

需要说明的是，为了保证列车的正常运行，一般会在列车上需要监控的对象上安装传感器，例如在走行部旋转部件如轴箱轴承、齿轮箱或电机上安装传感器，采集这些部件的振动、冲击、温度等监测信号。本发明实施例提供的列车故障诊断仪，主要应用于在需要监控的对象上安装有传感器的轨道交通车辆。

本实施例中，机箱60可以选用标准的3U机箱，内部设置有多个插槽，主机平台610与至少两个故障诊断子系统620以板卡的形式集成于机箱60的各个插槽内。其中各个故障诊断子系统620分别与安装在列车上需要监控的对象上的传感器相连，各个故障诊断子系统620分别接收并处理与之相连的传感器采集的监测信号，并向主机平台610发送故障诊断信息。其中，发送的故障诊断信息既包括经过故障诊断子系统620处理后的故障诊断结果，也包括监测信号的原始数据。主机平台610接收各个故障诊断子系统620发送的故障诊断信息后，进行集中处理、存储以及对外输出。各个故障诊断子系统620与主机平台610封装在一个标准3U机箱内，可以节约设备的安装空间，而且各个故障诊断子系统620本身不对外发送数据，由主机平台610集中处理后统一对外发送，还可以节省通信电缆及通信接口。主机平台610集中了各个故障诊断子系统620中的故障诊断信息，运维人员可以直接调取主机平台610中存储的数据分析结论，即可对列车的运行状态进行健康评估。

由上可知，本发明实施例提供的列车故障诊断仪，包括机箱60，在机箱 60内设置有主机平台610及与主机平台610连接的至少两个故障诊断子系统 620，通过各个故障诊断子系统620分别对各个传感器采集的监测信号进行处理，并将故障诊断信息发送至主机平台610，通过主机平台610可以对各个故障诊断子系统620的故障诊断信息进行集中处理、存储以及统一的对外输出。因此，能够实现列车故障的集中处理、存储以及统一的对外传输，不仅节约了设备的安装空间，而且能够方便运维人员准确评估列车的运行状态。具体的，故障诊断子系统620可以为走行部旋转部件故障诊断子系统、车轮脱轨故障诊断子系统、车体运行平稳性故障诊断子系统、转向架失稳故障诊断子系统及弓网接触状态故障诊断子系统中的至少两种。主机平台610可以包括通信模块、CPU模块、电源模块及MVB模块等，通信模块、CPU模块及电源模块均可以设计冗余结构。其中，通信模块、CPU模块、电源模块及MVB 模块的详细描述，可以参考本发明实施例中列车安全运行综合监控系统中的相关描述，此处不再赘述。

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说将是显而易见的，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，在其它实施例中实现。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的范围。

Claims (15)

1.一种列车安全运行综合监控系统，其特征在于，应用于轨道交通列车，所述轨道交通列车包括第一车辆及第二车辆，所述列车安全运行综合监控系统包括：

所述第一车辆及所述第二车辆均具有至少两个信号采集装置；所述第一车辆还具有车辆级主机，所述第二车辆还具有列车级主机；

所述第一车辆中的信号采集装置与车辆级主机连接，所述第二车辆中的信号采集装置与列车级主机连接；所述第一车辆中的车辆级主机与所述第二车辆中的列车级主机之间相互连接；

所述信号采集装置，用于采集所在车辆的监控对象的监测信号；

所述车辆级主机包括车辆级主机平台及至少两个第一故障诊断子系统；所述第一故障诊断子系统，用于接收所述第一车辆的信号采集装置采集的所述监测信号，根据所述监测信号进行故障诊断，得到第一故障诊断信息，并将所述第一故障诊断信息发送至所述车辆级主机平台；所述车辆级主机平台，用于接收各个所述第一故障诊断子系统发送的第一故障诊断信息，根据各个所述第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，并将所述第一故障关联诊断信息发送至所述列车级主机；

所述列车级主机包括列车级主机平台及至少两个第二故障诊断子系统；所述第二故障诊断子系统，用于接收所述第二车辆的信号采集装置采集的所述监测信号，根据所述监测信号进行故障诊断，得到第二故障诊断信息，并将所述第二故障诊断信息发送至所述列车级主机平台；所述列车级主机平台，用于接收各个所述第二故障诊断子系统发送的第二故障诊断信息，根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，以及接收并保存所述车辆级主机平台发送的第一故障关联诊断信息。

2.根据权利要求1所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，所述列车级主机平台，还用于根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息和所述车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息进行故障关联诊断，得到第三故障关联诊断信息。

3.根据权利要求1或2所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，所述第一故障诊断子系统和所述第二故障诊断子系统均具体为走行部旋转部件故障诊断子系统、车轮脱轨故障诊断子系统、车体运行平稳性故障诊断子系统、转向架失稳故障诊断子系统及弓网接触状态故障诊断子系统中的至少两种。

4.根据权利要求3所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，所述信号采集装置为传感器，所述传感器具体用于采集所在车辆的走行部旋转部件的监测信号、车轮脱轨监测信号、车体运行平稳性的监测信号、转向架失稳的监测信号及弓网接触状态的监测信号中的至少两种。

5.根据权利要求1或2所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，所述车辆级主机平台包括第一通信模块、第一CPU模块及第一电源模块；

所述第一通信模块，用于接收各个所述第一故障诊断子系统发送的第一故障诊断信息；

所述第一CPU模块，用于根据各个所述第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息；

所述第一通信模块，还用于将所述第一故障关联诊断信息发送至所述列车级主机；

所述第一电源模块，用于进行电源转换，提供电源供应。

6.根据权利要求5所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，所述车辆级主机平台还包括第二通信模块、第二CPU模块及第二电源模块；

所述第二通信模块与所述第一通信模块互为冗余；

所述第二CPU模块与所述第一CPU模块互为冗余；

所述第二电源模块与所述第一电源模块互为冗余。

7.根据权利要求5所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，所述车辆级主机平台还包括第一MVB模块，用于所述车辆级主机平台与TCMS之间的通信。

8.根据权利要求1所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，所述列车级主机平台包括第三通信模块、第三CPU模块及第三电源模块；

所述第三通信模块，用于接收各个所述第二故障诊断子系统发送的第二故障诊断信息，以及接收所述车辆级主机平台发送的第一故障关联诊断信息；

所述第三CPU模块，用于根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息；以及保存所述车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息；

所述第三电源模块，用于进行电源转换，提供电源供应。

9.根据权利要求8所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，所述第三CPU模块，还用于根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息和所述车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息进行故障关联诊断，得到第三故障关联诊断信息。

10.根据权利要求8或9所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，所述列车级主机平台还包括第四通信模块、第四CPU模块及第四电源模块；

所述第四通信模块与所述第三通信模块互为冗余；

所述第四CPU模块与所述第三CPU模块互为冗余；

所述第四电源模块与所述第三电源模块互为冗余。

11.根据权利要求8或9所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，所述列车级主机平台还包括第二MVB模块，用于所述列车级主机平台与所述TCMS之间的通信。

12.根据权利要求1或2所述的列车安全运行综合监控系统，其特征在于，还包括显示终端，所述显示终端连接所述车辆级主机与所述列车级主机。

13.一种列车安全运行综合监控方法，其特征在于，应用于轨道交通列车，所述轨道交通列车包括第一车辆及第二车辆，所述第一车辆及所述第二车辆均具有至少两个信号采集装置，所述第一车辆还具有车辆级主机，所述车辆级主机包括车辆级主机平台及至少两个第一故障诊断子系统，所述第二车辆还具有列车级主机，所述列车级主机包括列车级主机平台及至少两个第二故障诊断子系统，所述方法包括：

通过所述信号采集装置采集所在车辆的监控对象的监测信号；

利用所述第一故障诊断子系统接收所述第一车辆的信号采集装置采集的所述监测信号，根据所述监测信号进行故障诊断，得到第一故障诊断信息，并将所述第一故障诊断信息发送至所述车辆级主机平台；

利用所述车辆级主机平台接收各个所述第一故障诊断子系统发送的第一故障诊断信息，根据各个所述第一故障诊断子系统的第一故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第一故障关联诊断信息，并将所述第一故障关联诊断信息发送至所述列车级主机；

利用所述第二故障诊断子系统接收所述第二车辆的信号采集装置采集的所述监测信号，根据所述监测信号进行故障诊断，得到第二故障诊断信息，并将所述第二故障诊断信息发送至所述列车级主机平台；

利用所述列车级主机平台接收各个所述第二故障诊断子系统发送的第二故障诊断信息，根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息进行故障关联诊断，得到第二故障关联诊断信息，以及接收并保存所述车辆级主机平台发送的第一故障关联诊断信息。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：

利用所述列车级主机平台根据各个所述第二故障诊断子系统的第二故障诊断信息和所述车辆级主机平台的第一故障关联诊断信息进行故障关联诊断，得到第三故障关联诊断信息。

15.一种列车故障诊断仪，其特征在于，包括机箱，所述机箱内设置有主机平台及与所述主机平台连接的至少两个故障诊断子系统；

所述故障诊断子系统，用于与安装于列车上的传感器连接，接收并处理所述传感器采集的监测信号，并向所述主机平台发送故障诊断信息；

所述主机平台，用于接收各个所述故障诊断子系统发送的故障诊断信息，进行集中处理、存储以及对外输出。