CN204527212U - 高速动车组的轴温报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于轨道交通运输车辆领域的检测装置，具体涉及一种高速动车组的轴温报警装置。所述轴温报警装置至少包括：控制模块，其与所述轴温报警装置的其它模块连通并用于控制所述轴温报警装置的其它模块；至少一个轴温检测模块，其用于检测热轴的轴温并将轴温传输到控制模块以供所述控制模块进行分析和处理；采样处理模块，其与所述控制模块和所有所述轴温检测模块连通，所述采样处理模块用于采集所述轴温检测模块的信号并在所述轴温检测模块和所述控制模块之间实现通讯；以及供电模块，其用于对所述轴温报警装置供电。通过采用如上的技术方案，本实用新型提供了一种测量精度高、可靠性好且广泛适用的高速动车组的轴温报警装置。

Description

高速动车组的轴温报警装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于轨道交通运输车辆领域的检测装置，具体涉及一种高速动车组的轴温报警装置。

背景技术

铁路货车燃轴、切轴事故是我国铁路的多发安全事故，是铁道车辆安全防范工作的主要内容。目前铁路领域广泛采用非接触式的红外线轴温探测系统，对行进中的铁路列车的轴承表面温度进行实时测量。该测量方式容易因为车辆颠簸、车型不统一、车辆运行速度高、环境天气等因素而造成轴温误报。

实用新型内容

为了解决如上现有技术的问题，本实用新型的发明目的在于提供一种测量精度高、可靠性好且广泛适用的高速动车组的轴温报警装置。

为了实现上述的发明目的，本实用新型采用如下的技术方案。

一种高速动车组的轴温报警装置，所述轴温报警装置至少包括：控制模块，其与所述轴温报警装置的其它模块连通并用于控制所述轴温报警装置的其它模块；至少一个轴温检测模块，其用于检测热轴的轴温并将轴温传输到控制模块以供所述控制模块进行分析和处理；采样处理模块，其与所述控制模块和所有所述轴温检测模块连通，所述采样处理模块用于采集 所述轴温检测模块的信号并在所述轴温检测模块和所述控制模块之间实现通讯；以及供电模块，其用于对所述轴温报警装置供电。该方案为本实用新型的高速动车组的轴温报警装置的基本结构方案。

进一步地，所述轴温检测模块包括：温度传感器，其设置于所述热轴且用于检测所述热轴的温度；以及输入温度传感器板卡，其与所述温度传感器连通并将由所述温度传感检测的温度转换成电信号。优选地，所述温度传感器为采用四线制连接的铂热电阻，这样能够进一步提高温度测量的精确性。

更进一步地，所述采样处理模块为采样处理板卡，其能够进行多路复用信号采集，所述采样处理板卡将所述电信号传输到所述控制模块。

另外，优选地，所述轴温报警装置还可以包括

(1)通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块连通且至少包括MVB通讯板卡和以太网板卡；

(2)内部输入输出模块外部输入输出模块，所述内部输入输出模块用于所述控制模块和所述检测装置的其它模块之间连通，所述外部输入输出模块用于所述控制模块与外部部件之间连通；以及

(3)人机交互模块，所述人机交互模块用于使用者对轴温报警装置进行控制并从所述轴温报警装置获取信息。

其中，所述内部输入输出模块为输入输出管理板卡，所述输入输出管理板卡通过数据总线和地址总线连接到所述控制模块，所述外部输入输出模块包括：数字量输入板卡，其用于将标称电信号转换成数字量信号；以及数字量输出板卡，其用于将数字量信号转换成标称电信号。

此外，优选地，所述轴温报警装置还包括采用3U标准设计的箱体，所述轴温报警装置的各模块设置于所述箱体内。这样提高了本实用新型的轴 温报警装置的应用的适用性，实际上可以适用于除了高速动车组以外的各种轨道车辆的轴温测量。

此外，进一步优选地，所述轴温报警装置采用冗余设计，所述轴温报警装置包括与各模块分别对应的冗余备份模块。这样可以提高本实用新型的轴温报警装置的冗余容错性。

通过采用如上的技术方案，本实用新型提供了一种测量精度高、可靠性好且广泛适用的高速动车组的轴温报警装置。

附图说明

下面，将结合附图对本实用新型的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1示出了本实用新型的高速动车组的轴温报警装置的一实施方式的系统框图；

图2示出了图1中的高速动车组的轴温报警装置的实施方式中各板卡之间的关系图；

图3示出了图1中的高速动车组的轴温报警装置的实施方式结构示意图；

图4示出了图1中的高速动车组的轴温报警装置的实施方式的网络通信连接示意图；

图5示出了采用图1中的高速动车组的轴温报警装置的实施方式的控制流程图；

图6示出了采用图1中的高速动车组的轴温报警装置的实施方式的故障诊断流程图；

图7示出了图1中的高速动车组的轴温报警装置的实施方式中的连接传感器的连接方法示意图；

图8a至8c示出了图1中的高速动车组的轴温报警装置的实施方式的外形结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的实施例中的附图，对本实用新型的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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型在于提供一种测量精度高、可靠性好且广泛适用的高速动车组的轴温报警装置。下面结合说明书附图说明本实用新型的具体实施方式。

在本实用新型的附图中，图1示出了本实用新型的高速动车组的轴温报警装置的一实施方式的系统框图；图2示出了图1中的高速动车组的轴温报警装置的实施方式中各板卡之间的关系图；图3示出了图1中的高速动车组的轴温报警装置的实施方式结构示意图。在图1-图3中示出的实施方式中的轴温报警装置由作为控制模块的CPU中央处理板卡、作为采样处理模块的SPU采样处理板卡、作为内部输入输出模块的IOM输入输出管理板卡、作为通讯模块的MVB通讯板卡和ETH以太网板卡、作为外部输入输出模块的DI/DO数字量输入输出板卡、作为电源模块的PWR电源板卡、作为轴温检测 模块组成部分的AI输入温度传感器板卡，以及相关人机交互模块组成。各板卡设计均采用单尺寸的欧洲标准，本实施方式使用3U标准机箱以提高适用性。在图1-图3所示的实施方式中：

a)CPU中央处理板卡采用CPCI的架构，通过PCI总线和ISA总线与所有其它板卡进行数据交互，存储温度数据和故障信息，负责本轴温报警装置的所有软硬件资源的调度和对外通信。CPU中央处理板卡需要对采集到的温度数据和故障信息做处理，判断故障与否和故障种类，被给出相应的预警、报警信号。本装置CPU中央处理板卡采用冗余设计，包含CPU1和CPU2两块板卡。当轴温报警装置有一路中央处理板卡故障时，不影响本装置正常工作。

CPU冗余设计方案具体的实现方法是,采用两套标准3U板卡形式的CPU(X86)分别做主机A和从机B。主机A和从机B输出标准的PCI信号，通过板卡后端的IO连接器，连接到桥接板卡上。

在桥接板卡上，主机A和从机B分别使用转换芯片将标准PCI信号转换成ISA信号，得到两套ISA总线，然后通过总线切换单元(由专用的总线切换芯片组成)实现ISA总线的切换，对外输出一套ISA总线。

总线切换单元的控制逻辑由控制单元输出，通过检测串口1和串口2的数据，来实现对外输出ISA总线的切换功能。为了保证可靠切换，ISA总线切换也采用冗余设计，即采用控制单元A+切换单元A和控制单元B+切换单元B的设计方案。

b)SPU采样处理板卡采用Freescale的16位单片机MC9S12XD512，采用16MHz晶振，通过I/O接口控制多路选择开关及温度信号检测模块，实现测量通道轮询和量程切换功能；最多支持64路温度信号的实时采集和处理，支持对每一路温度采集信号有效性的诊断，以及硬件电路故障的诊 断；并将温度信号及故障诊断信息以太网接口传给CPU中央处理板卡。本装置SPU采样处理板卡采用冗余设计，包含SPU1和SPU2两块板卡。

c)IOM输入输出管理板卡在本装置中用于管理CPU中央处理板卡和其他板卡之间的接口，它通过数据总线和地址总线连接到CPU中央处理板卡。

d)MVB通讯板卡是依据TCN标准(IEC61375)通信协议设计的子模块，与CPU中央处理板卡交互数据，实现MVB通信功能。本装置MVB通讯采用冗余设计，包含MVB1和MVB2两块板卡。当轴温报警装置有一路MVB故障时，不影响本装置正常通讯。

e)DI数字量输入板卡用于把标称电平DC110V的数字量转化为处理器可以识别的二进制信号。本板卡具有独立的正电平和接地线缆的12路输入通道，背板通过CPCI总线或者IO信号实现输入信号的采集。

f)DO数字量输出板卡用于≤DC110V的标称电平的数字量信号输出。本板卡具有独立的正电平和接地线缆的8路输出通道，背板通过CPCI总线或者IO信号实现输出信号的传输。

g)ETH以太网板卡用于实现以太网通信。本装置可通过整车配置的以太网总线进行该装置的单点全列软件上载和单点全列故障下载。

h)AI输入温度传感器板卡用于将温度传感器(Pt100铂电阻)敏感到温度信号转换成电压信号。板卡内部提供高精度恒流源，为各路温度传感器提供恒定电流，是模块可靠运行的判定依据。Pt100铂电阻采用四线制接线方式，消除引线的电阻影响，提高温度测量精度，具体连接方式参见图7。

i)PWR电源板卡为轴温报警装置提供+5V输出电源，采用冗余设计，板卡内部包含两路相互独立的电源转换模块。当一路电源故障时，不影响 整个装置的正常供电。

j)人机交互模块用于显示各通道的温度数据，以及相关的故障信息。

人机交互软件采用以太网及MVB通信方式，图4为轴温报警装置的通信示意图，可同时采集轴温传感器信号、齿轮箱温度信号、牵引电机温度信号等，并将这些温度信息通过MVB及以太网接口传给网络控制系统的中央控制单元CCU和司机显示器HMI，作为故障处理和检修维护的依据。

图5为以上实施方式的轴温报警装置工作的流程图；图6为以上实施方式的故障诊断流程图。轴温报警装置接受温度数据及故障信息，对其进行数据合理性判断。若数据不合理，则进行故障诊断；若数据合理，则进行热轴检测，包括轴温检测，轴温差检测和轴温变化速率检测。本领域技术人员能够通过上述流程图理解本实用新型的轴温报警装置的工作流程，因此在这里不对该流程更具体地说明。

图8a至8c为以上实施方式的轴温报警装置外形图，其使用3U标准机箱，具有广泛的可适用性。

本实用新型采用已大规模运用于工业领域的测温方式，通过对热敏电阻(Pt100铂电阻)输出信号的实时采集和处理，实现温度检测、预警及报警功能；设计满足欧洲标准：功能模块的模块化设计采用单尺寸的欧洲标准，并采用欧洲标准机箱设计。具体地，本实用新型具有如下优点；

a)冗余设计：轴温报警装置内部电源、中央处理单元、MVB通讯均采用冗余设计，可靠性高；

b)多通道温度信号实时监测：采用轮询的方式，最多支持64路温度信号采集和处理；

c)可变量程温度信号采集：通过硬件电路设计，实现双量程的温度测 量范围；

d)故障诊断功能：实现温度采集信号有效性，以及硬件电路故障的诊断；

网络通信功能：采用高性能以太网芯片和MVB通信模块，实现与列车控制单元的数据通信功能；

上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本实用新型公开的范畴。

Claims (10)

1.一种高速动车组的轴温报警装置，其特征在于，所述轴温报警装置至少包括：

控制模块，其与所述轴温报警装置的其它模块连通并用于控制所述轴温报警装置的其它模块；

至少一个轴温检测模块，其用于检测热轴的轴温并将轴温传输到控制模块以供所述控制模块进行分析和处理；

采样处理模块，其与所述控制模块和所有所述轴温检测模块连通，所述采样处理模块用于采集所述轴温检测模块的信号并在所述轴温检测模块和所述控制模块之间实现通讯；以及

供电模块，其用于对所述轴温报警装置供电。

2.根据权利要求1所述的高速动车组的轴温报警装置，其特征在于，所述轴温检测模块包括：温度传感器，其设置于所述热轴且用于检测所述热轴的温度；以及输入温度传感器板卡，其与所述温度传感器连通并将由所述温度传感检测的温度转换成电信号。

3.根据权利要求2所述的高速动车组的轴温报警装置，其特征在于，所述温度传感器为采用四线制连接的铂热电阻。

4.根据权利要求2或3所述的高速动车组的轴温报警装置，其特征在于，所述采样处理模块为采样处理板卡，其能够进行多路复用信号采集，所述采样处理板卡将所述电信号传输到所述控制模块。

5.根据权利要求1-3中的任意一项所述的高速动车组的轴温报警装置，其特征在于，所述轴温报警装置还包括通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块连通且至少包括MVB通讯板卡和以太网板卡。

6.根据权利要求1-3中的任意一项所述的高速动车组的轴温报警装置，其特征在于，所述轴温报警装置还包括内部输入输出模块外部输入输出模块，所述内部输入输出模块用于所述控制模块和所述检测装置的其它模块之间连通，所述外部输入输出模块用于所述控制模块与外部部件之间连通。

7.根据权利要求6所述的高速动车组的轴温报警装置，其特征在于，

所述内部输入输出模块为输入输出管理板卡，所述输入输出管理板卡通过数据总线和地址总线连接到所述控制模块，

所述外部输入输出模块包括：数字量输入板卡，其用于将标称电信号转换成数字量信号；以及数字量输出板卡，其用于将数字量信号转换成标称电信号。

8.根据权利要求1所述的高速动车组的轴温报警装置，其特征在于，所述轴温报警装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块用于使用者对轴温报警装置进行控制并从所述轴温报警装置获取信息。

9.根据权利要求1所述的高速动车组的轴温报警装置，其特征在于，所述轴温报警装置还包括采用3U标准设计的箱体，所述轴温报警装置的各模块设置于所述箱体内。

10.根据权利要求1所述的高速动车组的轴温报警装置，其特征在于，所述轴温报警装置采用冗余设计，所述轴温报警装置包括与各模块分别对应的冗余备份模块。