CN201780498U - 一种轨道交通车辆的牵引变流器的监控系统 - Google Patents

一种轨道交通车辆的牵引变流器的监控系统 Download PDF

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姜磊
马晨普
李春昭
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Abstract

本实用新型公开了一种轨道交通车辆的牵引变流器监控系统，包括车载监控设备、地面服务器和远程监控终端；车载监控设备包括数据采集模块和无线发送模块；所述的车载监控设备通过GPRS网络和INTERNET网络与地面服务器连接，地面服务器通过公用网络与远程监控终端连接。本实用新型的车载监控设备实时从运行中的牵引变流器中采集其运行信息，经GPRS网络及公用网络将信息转发远程监控终端。当牵引变流器运行状态不正确或者出现故障时，专业的技术人员可以通过远程网络迅速介入，对牵引变流器的深层次运行参数进行观察，快速确定处理方案，提高了轨道交通相关单位对牵引相关故障的快速诊断分析及处理能力，确保轨道交通的安全高效运营。

Description

一种轨道交通车辆的牵引变流器的监控系统
技术领域
本实用新型涉及电力电子及电传动技术，特别是一种轨道交通车辆的牵引变流器的监控系统。
背景技术
目前随着电力电子及电传动技术的发展，轨道交通车辆已经全面迈入电气化时代，新造的铁路机车、动车组、城市轻轨和地铁车辆普遍都采用了交流电传动系统，而牵引变流器正是交流电传动系统的核心部件。牵引变流器的运行状态直接关系到轨道交通车辆的正常安全运营。传统的运营保障手段只是将牵引变流器的常用运行信息采集汇总到车辆信息的数据流中，显示在司机显示屏上。由于司机并不是专业的技术人员，同时司机显示屏上要显示的状态信息包括多种车载设备。这种方式并没有突出对牵引变流器运行状态的评价分析及故障的实时处理功能。在牵引变流器出现故障时，只是由随车人员进行紧急的故障恢复处理，之后，技术人员才匆匆赶到，根据故障记录进行深层次的原因分析和处理。这样，牵引变流器的故障诊断及处理效率就十分低下，有时候车辆会在轨道上停运几个小时，严重影响正常的轨道交通秩序。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种具有远程无线监控能力的轨道交通车辆的牵引变流器监控系统，以提供对轨道交通车辆用牵引变流器的远程实时监控和实时故障诊断处理能力，提高轨道交通相关单位的对牵引相关故障的快速诊断分析及处理能力，确保轨道交通部门的安全高效运营。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种轨道交通车辆的牵引变流器监控系统，包括车载监控设备、地面服务器和远程监控终端，所述的车载监控设备包括数据采集模块和无线发送模块；所述的数据采集模块由主控处理器MCU和通用串行总线接口组成，所述的无线发送模块由GPRS数据传输终端构成；所述的车载监控设备通过GPRS网络和INTERNET网络与地面服务器连接，地面服务器通过公用网络与远程监控终端连接；所述的地面服务器是安装了特定数据处理及转发功能软件的通用服务器；所述的远程监控终端是安装了终端监控软件的计算机。
本实用新型所述的车载监控设备包括数据采集模块、无线发送模块和电源模块，所述的数据采集模块包括主控处理器MCU和RS485总线接口A、RS485总线接口B和RS232总线接口，所述的主控处理器MCU分别经RS485总线接口A、RS485总线接口B和RS232总线接口与牵引变流器的控制单元TCU-A、牵引变流器的控制单元TCU-B和无线发送模块的GPRS数据传输终端双向连接，所述的GPRS数据传输终端还与天线连接。
本实用新型所述的数据采集模块的主控处理器MCU芯片采用意法半导体生产的32位ARM核处理器STM32F103R8T6芯片；所述的RS485总线接口A和RS485总线接口B电路采用自身带隔离的MAX1480芯片；所述的RS232总线接口电路采用MAX232芯片，前端采用光耦6N137进行隔离；所述的GPRS数据传输终端采用赫立讯公司的MA8-9I GPRS数传模块。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的车载监控设备的数据采集模块实时从运行中的牵引变流器中采集其运行信息，包括牵引变流器的输出电压、电流、频率、力矩及磁通等信息，经GPRS网络及公用网络将信息转发远程监控终端。当牵引变流器运行状态不正确或者出现故障时，专业的技术人员可以通过远程网络迅速介入，对牵引变流器的深层次运行参数进行观察，快速确定处理方案，必要时在得到授权的情况下，可以通过数据采集模块的通用串行总线接口反向下载应急调试参数，紧急解决当前故障。这样由远程技术中心的专业技术人员负责提供对轨道交通车辆用牵引变流器的远程实时监控和实时故障诊断处理服务，提高了轨道交通相关单位的对牵引相关故障的快速诊断分析及处理能力，确保轨道交通部门的安全高效运营。
附图说明
本实用新型共有2张附图，其中：
图1是牵引变流器远程无线监控系统的原理图。
图2是牵引变流器远程无线监控系统中车载监控设备的电路结构图。
图中：1、数据采集模块，2、无线发送模块，3、电源模块，4、牵引变流器的控制单元TCU-A，5、牵引变流器的控制单元TCU-B，6、主控处理器MCU，7、GPRS数据传输终端，8、RS485总线接口A，9、RS485总线接口，B、10、RS232总线接口，11、天线。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。如图1-2所示，一种轨道交通车辆的牵引变流器监控系统，包括车载监控设备、地面服务器和远程监控终端，所述的车载监控设备包括数据采集模块1和无线发送模块2；所述的数据采集模块1由主控处理器MCU6和通用串行总线接口组成，所述的无线发送模块2由GPRS数据传输终端7构成；所述的车载监控设备通过GPRS网络和INTERNET网络与地面服务器连接，地面服务器通过公用网络与远程监控终端连接；所述的地面服务器是安装了特定数据处理及转发功能软件的通用服务器；所述的远程监控终端是安装了终端监控软件的计算机。
本实用新型所述的车载监控设备包括数据采集模块1、无线发送模块2和电源模块3，所述的数据采集模块1包括主控处理器MCU6和RS485总线接口A8、RS485总线接口B9和RS232总线接口10，所述的主控处理器MCU6分别经RS485总线接口A8、RS485总线接口B9和RS232总线接口10与牵引变流器的控制单元TCU-A4、牵引变流器的控制单元TCU-B5和无线发送模块2的GPRS数据传输终端7双向连接，所述的GPRS数据传输终端7还与天线11连接。
本实用新型所述的数据采集模块1的主控处理器MCU6芯片采用意法半导体生产的32位ARM核处理器STM32F103R8T6芯片；所述的RS485总线接口A8和RS485总线接口B9电路采用自身带隔离的MAX1480芯片；所述的RS232总线接口10电路采用MAX232芯片，前端采用光耦6N137进行隔离；所述的GPRS数据传输终端7采用赫立讯公司的MA8-9I GPRS数传模块。
本实用新型的工作原理如下：
数据采集模块1的主控处理器MCU6可以提供3路USART接口，满足数据采集模块1两路RS485总线接口和一路RS232总线接口10的需求。RS485总线接口电路用来与牵引变流器的控制单元TCU通信，因为本实用新型设计了两路RS485总线接口，所以一套车载监控设备可以同时监控两套牵引变流器的控制单元TCU。RS485总线通讯遵循MODBUS协议进行。RS232总线接口10电路用来与无线发送模块2的GPRS数据传输终端7通信。
地面服务器主要是在车载监控设备和远程监控终端之间提供数据转发的功能，即将车载监控设备发送过来的数据转发给远程监控终端，同时将远程监控终端的指令转发到车载监控设备。
远程监控终端是一台或多台安装了监控终端软件的计算机，它与Internet网络相连接，可以在任何地点，任何时刻从地面服务器中读取牵引变流器的运行状态并发送相关的控制指令。
在轨道交通车辆上，车载监控设备通过通用串行总线接口与牵引变流器的控制单元相连接，一般每台牵引变流器配备一套车载监控设备，像动车组及轻轨车辆等动力分散型轨道车辆就需要配备多套车载监控设备。数据采集模块1的MCU6通过通用串行总线与牵引变流器的控制单元TCU进行通讯，采集牵引变流器特定的运行工况信息，并将信息打包处理后通过另外的通用串行总线传送给无线发送模块2。无线发送模块2将接收到的数据信息通过GPRS网络发送到地面服务器。

Claims (3)

1.一种轨道交通车辆的牵引变流器监控系统，其特征在于：包括车载监控设备、地面服务器和远程监控终端，所述的车载监控设备包括数据采集模块(1)和无线发送模块(2)；所述的数据采集模块(1)由主控处理器MCU(6)和通用串行总线接口组成，所述的无线发送模块(2)由GPRS数据传输终端(7)构成；所述的车载监控设备通过GPRS网络和INTERNET网络与地面服务器连接，地面服务器通过公用网络与远程监控终端连接；所述的地面服务器是安装了特定数据处理及转发功能软件的通用服务器；所述的远程监控终端是安装了终端监控软件的计算机。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆的牵引变流器监控系统，其特征在于：所述的车载监控设备包括数据采集模块(1)、无线发送模块(2)和电源模块(3)，所述的数据采集模块(1)包括主控处理器MCU(6)和RS485总线接口A(8)、RS485总线接口B(9)和RS232总线接口(10)，所述的主控处理器MCU(6)分别经RS485总线接口A(8)、RS485总线接口B(9)和RS232总线接口(10)与牵引变流器的控制单元TCU-A(4)、牵引变流器的控制单元TCU-B(5)和无线发送模块(2)的GPRS数据传输终端(7)双向连接，所述的GPRS数据传输终端(7)还与天线(11)连接。
3.根据权利要求2所述的一种轨道交通车辆的牵引变流器监控系统，其特征在于：所述的数据采集模块(1)的主控处理器MCU(6)芯片采用意法半导体生产的32位ARM核处理器STM32F103R8T6芯片；所述的RS485总线接口A(8)和RS485总线接口B(9)电路采用自身带隔离的MAX1480芯片；所述的RS232总线接口(10)电路采用MAX232芯片，前端采用光耦6N137进行隔离；所述的GPRS数据传输终端(7)采用赫立讯公司的MA8-9I GPRS数传模块。
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