CN112009523A - 列车运行状态与能耗监测装置 - Google Patents

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宋扬
程东旭
徐永帅
宋茜
李彦冬
马睿英
洪振海
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Abstract

本发明公开了一种列车运行状态与能耗监测装置，包括测量单元、嵌入式系统、Linux系统和数据存储单元，测量单元具有用以感测列车运行状态信息的姿态传感器和用以感测列车运行电力信息的能耗传感器，姿态传感器和能耗传感器均连接于嵌入式系统，嵌入式系统对接收到的列车运行状态信息和电力信息进行初步运算处理后传输给Linux系统；Linux系统将接收到的列车运行状态信息、电力信息、以及其从列车TCMS系统中获取的列车行驶数据结合起来进行计算、分析和判断，并同时将得到的数据结果传输给数据存储单元进行保存。该监测装置能实时全面感测、运算、分析及存储列车运行时的状态参数及对应的列车运行能耗，为列车安全平稳运行及研究提供了重要的数据支持。

Description

列车运行状态与能耗监测装置
技术领域
本发明涉及铁路电气技术领域，具体提供一种列车运行状态与能耗监测装置。
背景技术
随着我国高速铁路的不断发展，列车的运行速度越来越快，车体越来越轻量化发展。那么相应的，对列车的运行管理要求也会越来越高。有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种列车运行状态与能耗监测装置，其能实时全面的感测、运算、分析及存储列车运行时的状态参数及对应的列车运行能耗，为列车安全平稳运行及列车在不同运行状态下的列车能耗研究提供了重要的数据支持。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种列车运行状态与能耗监测装置，包括测量单元、嵌入式系统、Linux系统和数据存储单元，所述测量单元具有用以感测列车运行状态信息的姿态传感器和用以感测列车运行电力信息的能耗传感器，所述姿态传感器和所述能耗传感器均分别连接于所述嵌入式系统，以将它们感测到的列车运行状态信息和电力信息传输给所述嵌入式系统；
所述嵌入式系统对接收到的列车运行状态信息和电力信息进行初步运算处理后、传输给所述Linux系统；随后，所述Linux系统将接收到的列车运行状态信息、电力信息、以及其从列车TCMS系统中获取的列车行驶数据结合起来进行计算、分析和判断，并同时将得到的数据结果传输给所述数据存储单元进行保存。
作为本发明的进一步改进，所述姿态传感器具有陀螺仪传感器和加速度传感器，协同用来感测列车上下坡时的俯仰角度、转弯时的倾斜角度、运行时的加减速、以及运行方向；且所述陀螺仪传感器和所述加速度传感器还分别通过SPI总线方式与所述嵌入式系统通讯连接；
所述能耗传感器与所述嵌入式系统之间采用硬线方式连接。
作为本发明的进一步改进，所述Linux系统通过一网络通讯模块与列车TCMS系统通讯连接，以获取列车的行驶数据。
作为本发明的进一步改进，该监测装置还具有一监控中心服务器，所述监控中心服务器通过无线网络与所述Linux系统的输出端相连接。
作为本发明的进一步改进，该监测装置还具有一供电单元，所述供电单元连接于列车的总电源系统，并用以为所述测量单元、所述嵌入式系统、所述Linux系统、所述数据存储单元和所述网络通讯模块提供电能。
本发明的有益效果是：本发明所述监测装置能够实时全面的感测、运算、分析以及存储列车运行时的状态参数，如：列车上下坡时的俯仰角度、转弯时的倾斜角度、运行时的加减速、运行方向、运行速度、运行里程、以及运行时的电压、电流、功率和能耗等数据，从而为列车安全平稳地运行及列车在不同运行状态(姿态)下的列车能耗研究提供了重要的数据支持，有利于列车的运行能耗的智能管理。
附图说明
图1为本发明所述列车运行状态与能耗监测装置的工作原理方框图。
结合附图，作以下说明：
10—姿态传感器；11—能耗传感器；2—嵌入式系统；3—Linux系统；4—数据存储单元；5—网络通讯模块；6—监控中心服务器；7—供电单元。
具体实施方式
以下借由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
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，以供熟悉此技艺的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，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，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
实施例1：
请参阅附图1所示，其为本发明所述列车运行状态与能耗监测装置的工作原理方框图。
本发明所述列车运行状态与能耗监测装置包括测量单元、嵌入式系统2、Linux系统3和数据存储单元4，所述测量单元具有用以感测列车运行状态信息的姿态传感器10和用以感测列车运行电力信息的能耗传感器11(列车运行电力信息可包括有运行时的电压、电流、功率、能耗等数据)，所述姿态传感器10和所述能耗传感器11均分别连接于所述嵌入式系统2，以将它们感测到的列车运行状态信息和电力信息传输给所述嵌入式系统2；
所述嵌入式系统2是指系统的硬件平台部分如ARM处理器、RAM、ROM等，所述嵌入式系统2对接收到的列车运行状态信息和电力信息进行初步运算处理后(如：能耗计算、谐波计算、姿态解析处理等)、传输给所述Linux系统3；随后，所述Linux系统3将接收到的列车运行状态信息、电力信息、以及其从列车TCMS系统中获取的列车行驶数据结合起来进行计算、分析和判断，并同时将得到的数据结果传输给所述数据存储单元4进行保存。
在本实施例中，优选的，所述姿态传感器10具有三轴陀螺仪传感器和三轴加速度传感器，协同用来感测列车上下坡时的俯仰角度、转弯时的倾斜角度、运行时的加减速、以及运行方向等；且所述陀螺仪传感器和所述加速度传感器还分别通过SPI总线方式与所述嵌入式系统2通讯连接；
所述能耗传感器11与所述嵌入式系统2之间采用硬线方式连接。
优选的，所述Linux系统3通过一网络通讯模块5(如以太网通讯模块)与列车TCMS系统通讯连接，以获取列车的行驶数据，如行驶速度、里程等，通过将列车的行驶数据与列车的运行状态信息及电力信息结合起来进行分析，可使得列车能耗分析的更加详尽、全面，即可以分析列车在不同运行状态下(速度、里程、上下坡、转弯、加减速等)与列车电力信息(电压、电流、功率、能耗等)数据之间的关系，最终形成列车不同运行状态与能耗之间的数学模型。
优选的，该监测装置还具有一监控中心服务器6，所述监控中心服务器6通过无线网络(4G/5G等)与所述Linux系统3的输出端相连接，实现数据交换。
优选的，该监测装置还具有一供电单元7，所述供电单元7连接于列车的总电源系统，并用以为所述测量单元、所述嵌入式系统2、所述Linux系统3、所述数据存储单元4和所述网络通讯模块5提供电能。
综上所述，本发明所述的列车运行状态与能耗监测装置能实时全面的感测、运算、分析及存储列车运行时的状态参数及对应的列车运行能耗，为列车安全平稳运行及列车在不同运行状态下的列车能耗研究提供了重要的数据支持。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，但并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种列车运行状态与能耗监测装置，其特征在于：包括测量单元、嵌入式系统(2)、Linux系统(3)和数据存储单元(4)，所述测量单元具有用以感测列车运行状态信息的姿态传感器(10)和用以感测列车运行电力信息的能耗传感器(11)，所述姿态传感器(10)和所述能耗传感器(11)均分别连接于所述嵌入式系统(2)，以将它们感测到的列车运行状态信息和电力信息传输给所述嵌入式系统(2)；
所述嵌入式系统(2)对接收到的列车运行状态信息和电力信息进行初步运算处理后、传输给所述Linux系统(3)；随后，所述Linux系统(3)将接收到的列车运行状态信息、电力信息、以及其从列车TCMS系统中获取的列车行驶数据结合起来进行计算、分析和判断，并同时将得到的数据结果传输给所述数据存储单元(4)进行保存。
2.根据权利要求1所述的列车运行状态与能耗监测装置，其特征在于：所述姿态传感器(10)具有陀螺仪传感器和加速度传感器，协同用来感测列车上下坡时的俯仰角度、转弯时的倾斜角度、运行时的加减速、以及运行方向；且所述陀螺仪传感器和所述加速度传感器还分别通过SPI总线方式与所述嵌入式系统(2)通讯连接；
所述能耗传感器(11)与所述嵌入式系统(2)之间采用硬线方式连接。
3.根据权利要求1所述的列车运行状态与能耗监测装置，其特征在于：所述Linux系统(3)通过一网络通讯模块(5)与列车TCMS系统通讯连接，以获取列车的行驶数据。
4.根据权利要求1所述的列车运行状态与能耗监测装置，其特征在于：该监测装置还具有一监控中心服务器(6)，所述监控中心服务器(6)通过无线网络与所述Linux系统(3)的输出端相连接。
5.根据权利要求3所述的列车运行状态与能耗监测装置，其特征在于：该监测装置还具有一供电单元(7)，所述供电单元(7)连接于列车的总电源系统，并用以为所述测量单元、所述嵌入式系统(2)、所述Linux系统(3)、所述数据存储单元(4)和所述网络通讯模块(5)提供电能。
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