CN210363861U - 一种轴温检测装置和轴温预/报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴温检测装置以及轴温预/报警系统，轴温检测装置包括：互为冗余的第一轴温检测系统和第二轴温检测系统，两组系统功能、接口完全相同、电气相互独立，通过隔离的串行总线互通、共用温度数据和控制数据，两组系统对各自通道温度数据、通道状态、预/报警状态进行整理并传送至整车网络控制系统。当其中一组轴温检测系统出现故障时，另一组轴温检测系统基于双路温度数据识别及择取的冗余逻辑，有效消除采集回路个体差异，识别通道故障，仍能正常工作，保证预/报警判断源端数据的准确性，实时监控转向架的重要部位的温度，保证了行车的安全性。

Description

一种轴温检测装置和轴温预/报警系统

技术领域

本实用新型涉及一种轨道交通运输车辆的轴温检测和预/报警技术，尤其涉及一种用于动车组转向架的轴温检测装置和轴温预/报警系统。

背景技术

目前，轨道交通运输车辆常见的轴温检测装置主要有两类：

集中式轴报装置，主要应用于各型电力机车转向架轴承温度检测、报警，采用盒式结构，包括电源转换、温度采集、超温判断、声光提示等功能模块，实现简单的超温报警及提示，由于其采用单系统架构，如果内部关键功能模块出现故障将导致轴温检测系统漏报或误报。

轴温检测装置，主要应用于各型动车组车辆转向架轴箱、齿轮箱、电机部位的温度检测、报警，采用机箱结构，包括电源模块、采集模块、控制模块、网络通信模块以及记录模块等，具备实时温度采集、报警及输出、记录等功能。其内部关键功能模块可能冗余，可靠性、实用性有很大提高，但仍采用单系统架构，无法规避系统故障导致轴温检测系统漏报、误报。

因此，亟需提出一种能够解决上述问题的新的轨道交通车辆的轴温检测装置和轴温预/报警系统。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种应用于轨道交通车辆的轴温检测装置和轴温预/报警系统，旨在解决现有技术中单轴温检测系统因系统故障导致的轴温误报、漏报问题，提高轨道交通车辆运行的安全可靠性。

一种轴温检测装置，其特征在于，包括互为冗余的第一轴温检测系统和第二轴温检测系统，所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统的组成、接口和功能完全相同，电气相互独立，彼此通过总线连接，以共用温度数据和控制数据。

优选的，所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统均包括采集模块和控制模块：

所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统的采集模块分别外接双通道温度传感器的第一通道和第二通道，用于接收所述双通道温度传感器测得的温度数据，并分别对接收到的温度数据进行模数转换，输出相应的初始温度数据；

所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统的控制模块的第一输入端连接自身系统的所述采集模块，用于获取自身系统的所述采集模块输出的初始温度数据，所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统的控制模块的第二输入端通过所述总线连接对方系统的所述控制模块，用于获取对方系统的所述控制模块所获得的当前时刻的初始温度数据，所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统的控制模块配置成，根据自身系统和对方系统的初始温度数据判断测温故障或输出初步处理温度数据以及根据所述初步处理温度数据输出超温预警/报警信号。

优选的，每个系统还包括：

通信模块，其连接所述控制模块，用于实现所述控制模块与车载网络系统之间的网络通信；

输出模块，其连接所述控制模块，用于实现所述控制模块与车载网络系统之间的硬线通信。

优选的，每个系统还包括：

记录模块，其连接所述控制模块，用于存储所述控制模块输出的故障数据或初步处理温度数据以及超温预警/报警信号。

优选的，所述总线为串行总线。

优选的，所述通信模块包括MVB通讯板卡和以太网板卡。

优选的，所述输出模块包括硬线DO输出接口。

优选的，所述记录模块包括大容量存储设备。

优选的，所述轴温检测装置设置在3U*84R机箱和背板结构中。

一种轴温预/报警系统，其特征在于，包括：

上述轴温检测装置和预/报警提示装置，其中，所述轴温检测装置与所述预/报警提示装置连接，所述轴温检测装置将输出的检测结果(如温度数据或超温预警/报警信号等相关信息)发送至所述预/报警提示装置，由所述预/报警提示装置发出报警信息(如显示最终温度数据、整车超温预警/报警信号或其他预警形式，也可是几种形式的结合)，并通过网络控制单元将最终温度数据以及整车超温预警/报警信号上传至车载网络系统。本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果。

本实用新型的轴温检测装置由两组组成、接口和功能完全相同，电气相互独立的轴温检测系统组成，这两组轴温检测系统同时工作、互不干扰、配合冗余，实现一体式的冗余轴温检测系统。当其中一组轴温检测系统出现故障时，另一组轴温检测系统仍能保持正常工作，实时监控车辆转向架等重要部位的温度，确保了行车的安全可靠性。

同时，本实用新型的轴温检测装置基于双路温度数据识别及择取的冗余逻辑进行设计，有效消除采集回路个体差异，识别通道故障，确保预警/报警判断源端数据的准确性。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。

在附图中：

图1是根据本实用新型的实施例一的轴温检测装置的组成结构示意图；

图2是根据本实用新型的实施例二的轴温预/报警系统与机车其他部分的连接示意图。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

图1示出了根据本实用新型的实施例的轴温检测装置的组成结构示意图。在本实施例中，轴温检测装置可以采用3U*84R机箱+背板结构，内置完全冗余的两组轴温检测系统(即第一轴温检测系统10和第二轴温检测系统20)。这两组轴温检测系统的组成、接口和功能完全相同，电气相互独立，均包括采集模块、控制模块、通信模块、输出模块、记录模块和电源模块。这两组轴温检测系统彼此通过隔离的串行总线相连，以实现两者的温度数据、控制数据的互通和共用。位于机车各个监控部位的双通道温度采集装置(例如双通道温度传感器)将其检测到的两路温度信号分两路传送至这两组轴温检测系统各自的采集模块，然后再由这两组轴温检测系统的采集模块分别发送给各自系统内对应的控制模块，由各自系统内的控制模块对所接收的温度数据进行处理，从而实现温度采集、判断以及输出等一系列操作。其中，若一组轴温检测系统出现故障时，另一组轴温检测系统仍然能够保持正常工作，实时监控温度。简言之，本实用新型的轴温检测装置由采用全冗余设计的两组轴温检测系统组成。

由于这两组轴温检测系统的组成、接口和功能完全相同，因此下面仅对上述两组轴温检测系统中的一组轴温检测系统的模块组成和连接关系进行详细介绍。

如图1所示，在列车转向架的多个重要部位(如轴箱、齿轮箱、电机等部位)设置有双通道温度采集装置，用于实时检测这些重要部位的温度数据。在本实施例中，双通道温度采集装置优选为PT100或者PT1000的双通道温度传感器。这些传感器探头内部设置有电气独立的两组测温元件，这两组测温元件测得的两路温度信号分别传送至与第一和第二轴温检测系统的采集模块对应的通道。当然，在此也可使用其他类型的具有至少两个通道的温度传感器。

在此以第一轴温检测系统10为例对两个轴温检测系统的组成和功能进行详细说明。第一轴温检测系统包括采集模块11、控制模块12、通信模块13、输出模块14、记录模块15和电源模块16。

采集模块11的输入端与双通道温度传感器连接以形成测温通道，输出端与控制模块12连接，用于接收双通道温度传感器实时采集的温度数据，对其进行模数转换，形成初始温度数据，然后将初始温度数据传送给控制模块12。此外，采集模块11还用于对测温通道进行开路/短路故障判断。

具体地，采集模块11具有多个信号接收通道，每个信号接收通道对应一个测温通道(即对应一个测温点)，因此采集模块11能够同时接收多个测温点的温度数据。在接收这些温度数据之前，采集模块11首先会对测量通道是否存在开路/短路故障进行判断。

若某个测温通道有开路/短路故障，则采集模块11发送故障信号给控制模块12，使得控制模块12不采信该故障通道的温度数据，也不基于该故障通道的温度数据进行温度预警/报警判断。相应地，控制模块12会将此故障信号传送给输出模块14，由输出模块14输出给车载网络系统，供工作人员查看，以便采取措施排除故障。

若没有故障，则采集模块11接收双通道温度传感器所采集的温度数据，并对接收到的温度数据进行模数转换，将模拟量的温度数据转换为数字量的温度数据(即初始温度数据)，然后传送给控制模块12进行处理。

控制模块12的输入端连接采集模块11，输出端连接通信模块13、输出模块14和记录模块15等模块，用于接收采集模块11输出的初始温度数据，并通过两组系统互联总线读取对方系统当前时刻的初始温度数据，基于冗余温度识别/择取逻辑判别各通道状态、形成初步处理温度数据，然后基于初步处理温度数据，根据预设的预警/报警阈值进行超温预警/报警判断，并将初步处理温度数据、超温预警/报警信号等传送给通信模块13、输出模块14和/或记录模块15。此外，控制模块12还具有背板总线管理、温度数据滤波、开关量输出管理、网络通信管理、数据存储记录以及装置冗余控制等功能，用于将相应的控制信号输出给被控制的电路模块。具体地，控制模块12首先对接收到的数字量的温度数据(即初始温度数据)进行滤波处理，然后判断滤波后的温度数据的波形是否异常。

如果波形异常，则控制模块12既不采信此温度数据，也不基于此温度数据进行温度预警/报警判断。

如果波形正常，则控制模块12通过两组轴温检测系统之间的互联总线读取第二轴温检测系统20的控制模块22所接收的当前时刻的机车同一位置的初始温度数据，并基于冗余温度识别/择取逻辑判别温度数据是否可信，从而形成初步处理温度数据。具体地，所述冗余温度识别/择取逻辑是指根据两组轴温检测系统所获取的机车同一位置的初始温度数据的差值是否大于等于预设阈值来判定接收的温度数据是否可信：若差值大于等于预设阈值，则控制模块12既不采信从采集模块11接收的初始温度数据，也不基于此初始温度数据进行温度预警/报警判断；若差值小于预设阈值，则控制模块12取这两个初始温度数据中较高者作为初步处理温度数据，并基于初步处理温度数据，根据设定的预警/报警阈值进行超温预警/报警判断。

上述预警/报警阈值可以根据机车各设备的实际运行温度情况进行设定。如果某一通道的最终温度数据大于预警温度且持续一定时间，则判定需要进行温度预警，如果大于报警温度且持续一定时间，则判定需要进行温度报警。通信模块13的输入端与控制模块12的输出端连接，输出端与预/报警提示装置的接口(如MVB、以太网接口)连接，用于将控制模块12输出的初步处理温度数据、通道状态或超温预警/报警信号等数据传送给预/报警提示装置，并由预/报警提示装置将进一步处理的结果传送给车载网络系统，以实现控制模块12与车载网络系统的网络通信。

输出模块14的输入端与控制模块12的输出端连接，输出端与预/报警提示装置的硬线接口连接，用于将控制模块12输出的主机状态异常信号、超温预警/报警信号等数据传送给预/报警提示装置，并由预/报警提示装置将进一步处理的结果传送给车载网络系统，以建立控制模块12与车载网络系统的硬线通信。在本实施例中，输出模块14主要用于将主机状态异常信号、超温预警/报警信号等5V数字量低压信号转换为110V高压信号传送给预/报警提示装置。

记录模块15的输入端与控制模块12的输出端连接，用于从控制模块12接收初步处理温度数据、通道状态、超温预警/报警信息等数据，以实现实时数据、故障数据的非易失性、大容量存储。在本实施例中，记录模块15可以是大容量存储器或其他类型的能够存储大量数据的存储器。

电源模块16的输入端与外部供电电源接口连接，输出端与系统内的用电模块连接，用于将外部供电电源的电压转换为可供系统内的用电模块使用的电源，并对输入、输出电源进行过流、过压等保护及滤波处理。在本实施例中，电源模块16用于将110V电压转换为5V电压，并且使得输出功率与系统内的用电模块的功率适配。

如图1所示，第二轴温检测系统20的组成、接口和功能与第一轴温检测系统10的组成、接口和功能完全相同，因此在此不做赘述。只是，第一轴温检测系统10的控制模块12与第二轴温检测系统20的控制模块22彼此之间还通过隔离的串行总线相连，以便从对方系统的控制模块中读取其所接收的初始温度数据。

实施例二

本实用新型还提供一种轴温预/报警系统，图2示出了动车组列车上的轴温预/报警系统与机车其他部分的连接关系图。

如图2所示，该系统包括：轴温检测装置和预/报警提示装置。

其中，轴温检测装置中通信模块13和输出模块14的输出端分别通过如MVB、以太网接口和硬线接口与预/报警提示装置的输入端连接，通过通信模块13和输出模块14将控制模块12输出的初步处理温度数据、通道状态、主机状态异常信号、或超温预警/报警信息等数据传送给预/报警提示装置。

该预/报警提示装置可以同时连接多节车厢的轴温检测装置，对轴温检测装置输出的初步处理温度数据、通道状态、主机状态异常信号、或超温预警/报警信息等数据进行汇总、综合对比，生成最终温度数据，并基于该最终温度数据进行整车超温预警/报警判断。

当然，在具体实施时，上述测量通道的故障识别、超温预警/报警状态的择取可以基于不同导向进行设定，例如根据安全导向，在剔除了异常数据后，同一位置的温度数据取大值，预警/报警状态取危害严重者作为整车超温预警/警判断，从而保证整车行车安全。

该预/报警提示装置还可以将汇总以及判断的最终温度数据、通道状态、主机状态异常信号、或整车超温预警/警判断结果进行实时显示。在本实施例中预/报警提示装置可以通过驾驶员的中控仪表显示上述的最终温度数据、通道状态、主机状态异常和整车超温预警/报警判断结果，并且当出通道异常状态、主机异常状态以及最终温度数据达到整车超温预警/报警阈值时还通过扬声器发出提示音，提醒列车控制人员注意异常状态。

预/报警提示装置的输出端与网络控制单元连接，通过网络控制单元将汇总以及判断的最终温度数据、通道状态、主机状态异常信号、或整车超温预警/报警判断结果传送至车载网络系统。

下面对上述轴温检测装置及预/报警系统的工作原理进行概述。

当本实用新型的预/报警系统正常工作时，轴温检测装置内部两组轴温检测系统独立工作：采集模块对测温通道进行开路/短路故障判断，实时接收、转换温度采集装置反馈的设备温度，形成初始温度数据；控制模块接收采集模块传来的初始温度数据，并通过两组轴温检测系统之间的互联总线读取对方系统所获得的当前时刻的初始温度数据，基于冗余温度识别/择取逻辑判别温度数据是否可信，进而确定初步处理温度数据，并依据设定的预警/报警阈值进行轴温预警/报警判断；控制模块将各通道的温度数据、通道状态、预警/报警状态等传输到通信模块，并通过通信模块传输至预/报警提示装置。预/报警提示装置对收到的数据进行汇总和综合对比，判断得出最终温度数据、通道状态、整车温度预警/报警等数据，并由预/报警提示装置像列车操纵人员展示以及进行预报警及异常状态的提示。最后预/报警提示装置通过网络控制单元与车载网络进行通信，综合各通道状态、预警/报警状态进行开关量输出，将实时温度数据、温度预警/报警事件以及系统控制数据等传送到记录模块进行存储。当轴温检测装置中的一组轴温检测系统出现故障时，该组轴温检测系统的输出模块输出主机状态异常信号至预/报警提示装置，并由预/报警提示装置输送至车载网络系统，使得预/报警提示装置和车载网络系统不信任、不采纳该组轴温检测系统的输出，转而信任、采纳另一组轴温检测系统的输出，同时在预/报警提示装置中展示信任的一组轴温检测系统输出的数据。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (9)

1.一种轴温检测装置，其特征在于，包括互为冗余的第一轴温检测系统和第二轴温检测系统，所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统的组成、接口和功能完全相同，电气相互独立，彼此通过总线连接，以共用温度数据和控制数据；

其中，所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统均包括采集模块和控制模块：

所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统的采集模块分别外接双通道温度传感器的第一通道和第二通道，用于接收所述双通道温度传感器测得的温度数据，并分别对接收到的温度数据进行模数转换，输出相应的初始温度数据；

所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统的控制模块的第一输入端连接自身系统的所述采集模块，用于获取自身系统的所述采集模块输出的初始温度数据，所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统的控制模块的第二输入端通过所述总线连接对方系统的所述控制模块，用于获取对方系统的所述控制模块所获得的当前时刻的初始温度数据，所述第一轴温检测系统和第二轴温检测系统的控制模块配置成，根据自身系统和对方系统的初始温度数据判断测温故障或输出初步处理温度数据以及根据所述初步处理温度数据输出超温预警/报警信号。

2.根据权利要求1所述的轴温检测装置，其特征在于，每个系统还包括：

通信模块，其连接所述控制模块，用于实现所述控制模块与预/报警提示装置和车载网络系统之间的网络通信；

输出模块，其连接所述控制模块，用于实现所述控制模块与预/报警提示装置和车载网络系统之间的硬线通信。

3.根据权利要求1所述的轴温检测装置，其特征在于，每个系统还包括：

记录模块，其连接所述控制模块，用于存储所述控制模块输出的故障数据或初步处理温度数据以及超温预警/报警信号。

4.根据权利要求1所述的轴温检测装置，其特征在于，所述总线为串行总线。

5.根据权利要求2所述的轴温检测装置，其特征在于，所述通信模块包括MVB通讯板卡和以太网板卡。

6.根据权利要求2所述的轴温检测装置，其特征在于，所述输出模块包括硬线DO输出接口。

7.根据权利要求3所述的轴温检测装置，其特征在于，所述记录模块包括大容量存储设备。

8.根据权利要求1所述的轴温检测装置，其特征在于，所述轴温检测装置设置在3U*84R机箱和背板结构中。

9.一种轴温预/报警系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至8中任意一项所述的轴温检测装置和预/报警提示装置，其中，所述轴温检测装置与所述预/报警提示装置连接，所述轴温检测装置将输出的检测结果发送至所述预/报警提示装置，由所述预/报警提示装置发出报警信息，并通过网络控制单元将最终温度数据以及整车超温预警/报警信号上传至车载网络系统。

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