CN212012677U

CN212012677U - 通信网络分析模块、动车组信号检测装置及动车组

Info

Publication number: CN212012677U
Application number: CN202020661963.7U
Authority: CN
Inventors: 吕宏宇; 冯庆鹏; 马升潘; 张贤凯; 王双全
Original assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Current assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2030-04-27

Abstract

本实用新型属于动车组信号检测领域，提供了一种通信网络分析模块、动车组信号检测装置及动车组。为了提高动车组信号实时分析效果，动车组信号检测装置包括电压采集模块，其用于采集动车组回路的电压信号；电流采集模块，其用于采集动车组回路的电流信号；通信网络分析模块；车地通信模块，其与主处理器相互通信；主处理器，其用于接收电压采集模块、电流采集模块和通信网络分析模块传送来的电压信号、电流信号及网络数据包比较结果并经车地通信模块下传至地面终端。

Description

通信网络分析模块、动车组信号检测装置及动车组

技术领域

本实用新型属于动车组信号检测领域，尤其涉及一种通信网络分析模块、动车组信号检测装置及动车组。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

动车组信号检测包括对电路电流电压的检测和对自身网络系统通信状态检测，这些信号检测对于动车组稳定运行有着重要意义。发明人发现，现有的动车组信号检测相关装置及设备存在以下问题：

(1)现有的动车组对自身网络系统通信状态检测过程中，仅能判断动车总控制器与车厢分控制器之间是否通信进而诊断报出故障，并将故障信息下传地面终端，而地面终端仍无法实时监控动车总控制器与车厢分控制器之间数据是否丢包，进而无法判断传输数据的完整性；而且现有的数据传输丢包均通过软件来实现，需要专门人员编程；

(2)目前的动车组检测装置的电源缺乏应急自检模块，当动车组检测装置的电源发生故障时，无法保障动车组检测装置的正常运行。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的第一个方面提供一种通信网络分析模块，其无需专门人员编程，只需简单硬件结构即可实现动车总控制器与车厢分控制器之间数据传输的完整性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种通信网络分析模块，包括：

第一通信接口阵列，其输入端与第一选通开关相连，用于接收车厢分控制器传送至总控制器的网络数据包；

第二通信接口阵列，其输入端与第二选通开关相连，用于接收总控制器反馈的网络数据包数量；

计数器，其与第一通信接口阵列串联连接，用于计量车厢分控制器传送至总控制器的网络数据包数量；

减法器，其正输入端和负输入端分别与计数器和第二通信接口阵列的输出端对应相连，减法器的输出端输出网络数据包比较结果。

作为一种实施方式，所述第一选通开关和第二选通开关均与微控制器相连。

作为一种实施方式，所述第一通信接口阵列和第二通信接口阵列相同。

作为一种实施方式，所述第一通信接口阵列和第二通信接口阵列均包括多功能车辆总线MVB网络接口、电流环通信接口和CAN通信接口。

为了解决上述问题，本实用新型的第二个方面提供一种动车组信号检测装置，其具有动车组回路电压和电流采集以及动车总控制器与车厢分控制器之间数据传输的完整性判定的功能，且结构简单，故障诊断及时。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种动车组信号检测装置，包括：

电压采集模块，其用于采集动车组回路的电压信号；

电流采集模块，其用于采集动车组回路的电流信号；

如上述所述的通信网络分析模块；

车地通信模块，其与主处理器相互通信；

主处理器，其用于接收电压采集模块、电流采集模块和通信网络分析模块对应传送来的电压信号、电流信号及网络数据包比较结果并经车地通信模块下传至地面终端。

作为一种实施方式，所述主处理器、电压采集模块、电流采集模块和通信网络分析模块均设置在同一壳体内。

作为一种实施方式，所述动车组信号检测装置还包括电源模块，所述电源模块包括主电源、备用电源和切换开关，切换开关的活动端在主电源与备用电源之间切换，控制端与电源控制器相连。

作为一种实施方式，所述电源控制器还与主电源电压检测装置相连，所述主电源电压检测装置用于检测主电源输出电压。

作为一种实施方式，所述车地通信模块为4G通信模块或5G通信模块。

为了解决上述问题，本实用新型的第三个方面提供一种动车组，其搭载有上述动车组信号检测装置，具有故障实时分以及故障诊断应急更及时的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种动车组，其上搭载有如上述所述的动车组信号检测装置。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的通信网络分析模块采用硬件结构实现，由第一通信接口阵列、第一选通开关、第二通信接口阵列、第二选通开关、计数器和减法器构成，结构简单，且不需要专门编程人员即可判断出动车总控制器与车厢分控制器之间通信是否丢包，达到了实时检测动车总控制器与车厢分控制器之间数据传输的完整性的目的。

(2)本实用新型的动车组信号检测装置由电压采集模块、电流采集模块、通信网络分析模块、车地通信模块和主处理器构成，集成了电压电流信号采集记录功能、网络丢包状态分析功能，并利用车地通信模块克服了动车组重要电路和网络通信状态无法远程实时监控的问题，进而达到了动车组出现故障不需要事后下载故障时刻数据，故障实时分析以及故障诊断应急及时的目的；

(3)本实用新型的动车组信号检测装置便于携带，可以随时现车安装拆卸，对现车配线接线没有影响。

(4)本实用新型的动车组信号检测装置的电源模块还设置有备用电源和切换开关以及主电源电压检测装置，提高了电源模块的工作稳定性，进而保障了整个动车组信号检测装置的稳定运行。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例的一种通信网络分析模块的原理图；

图2是本实用新型实施例的一种动车组信号检测装置的原理图；

图3是本实用新型实施例的主处理器原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

图1提供了本实施例的一种通信网络分析模块的原理图。如图1所示，本实施例的通信网络分析模块包括第一通信接口阵列、第一选通开关、第二通信接口阵列、第二选通开关、计数器和减法器。

其中，第一通信接口阵列的输入端与第一选通开关相连，用于接收车厢分控制器传送至总控制器的网络数据包；第二通信接口阵列的输入端与第二选通开关相连，用于接收总控制器反馈的网络数据包数量；计数器与第一通信接口阵列串联连接，用于计量车厢分控制器传送至总控制器的网络数据包数量；减法器的正输入端和负输入端分别与计数器和第二通信接口阵列的输出端对应相连，减法器的输出端用于输出网络数据包比较结果并作为通信丢包状态信息。

在此需要说明的是，车厢分控制器用来接收各个车厢的控制电路相关信息，比如电流、电压、温度、湿度或烟雾等；各个车厢分控制器均将其采集到信息均发送至总控制器。

其中，车厢分控制器和总控制器均为现有结构，比如：总控制器和车厢分控制器均可采用PLC或其他可编程逻辑器件(例如：FPGA或CPLD等)。

需要说明的是，第一通信接口阵列和第二通信接口阵列均包括相同数量及类型的通信接口，通信接口的类型根据通信协议预先划分，比如：多功能车辆总线MVB网络接口、电流环通信接口和CAN通信接口等。

在本实施例中，第一选通开关和第二选通开关均与微控制器相连，所述微控制器用于根据已知通信协议来选通第一通信接口阵列和第二通信接口阵列中的相应通信接口。

其中，微控制器可采用51系列单片机、ARM单片机或是其他现有型号的单片机来实现。

下面以第一通信接口阵列和第二通信接口阵列均包括以下三种多功能车辆总线MVB网络接口、电流环通信接口和CAN通信接口为例来详细说明：

其中，车厢分控制器与总控制器之间的通信协议是预先设定的；

当车厢分控制器与总控制器之间采用CAN通信协议时，微控制器控制第一选通开关和第二选通开关均选通第一通信接口阵列和第二通信接口阵列中的CAN通信接口；

第一通信接口阵列中的CAN通信接口接收车厢分控制器传送至总控制器的网络数据包；

第二通信接口阵列中的CAN通信接口接收总控制器反馈的网络数据包数量；

与第一通信接口阵列串联的计数计量车厢分控制器传送至总控制器的网络数据包数量；

减法器的正输入端和负输入端分别接收计量的车厢分控制器传送至总控制器的网络数据包的数量以及接收总控制器反馈的网络数据包数量，两者比较后，减法器的输出端用于输出网络数据包比较结果，减法器的输出端输出结果分成两种，一种为0，则说明车厢分控制器传送至总控制器的网络数据包的数量与接收总控制器反馈的网络数据包数量两者相等，输出0，无丢包；另一种是大于0，则说明车厢分控制器传送至总控制器的网络数据包的数量大于接收总控制器反馈的网络数据包数量，车厢分控制器与总控制器之间通信发生数据丢包。

其中，多功能车辆总线MVB网络接口、电流环通信接口和CAN通信接口电路均为现有电路结构，分别适用于多功能车辆总线、电流环通信和CAN通信协议。例如：多功能车辆总线MVB网络接口可采用FPGA来实现。电流环通信接口的优点：不需要复杂的编码，解码工作，通信方式简单；由于电流环与生俱来的抗干扰能力，在噪声环境复杂的工业现场具有很高的可靠性；具有比较可靠的故障诊断功能。CAN通信接口可采用GCAN系列的模块电路来实现。

本实施例的通信网络分析模块采用硬件结构实现，由第一通信接口阵列、第一选通开关、第二通信接口阵列、第二选通开关、计数器和减法器构成，结构简单，且不需要专门编程人员即可判断出动车总控制器与车厢分控制器之间通信是否丢包，达到了实时检测动车总控制器与车厢分控制器之间数据传输的完整性的目的。

实施例2

图2给出了本实施例的动车组信号检测装置原理图。如图2所示，本实施例的动车组信号检测装置集成了电压采集模块、电流采集模块、通信网络分析模块、车地通信模块、主处理器和电源模块。

其中，电压采集模块用于采集动车组回路的电压信号；电流采集模块用于采集动车组回路的电流信号；车地通信模块与主处理器相互通信；主处理器用于接收电压采集模块、电流采集模块和通信网络分析模块对应传送来的电压信号、电流信号及网络数据包比较结果并经车地通信模块下传至地面终端。

其中，地面终端指的是地面监控设备，比如服务器或电脑或笔记本或移动终端等。

在本实施例中，所述主处理器、电压采集模块、电流采集模块和通信网络分析模块均设置在同一壳体内。

在具体实施中，壳体可采用铝合金，这样能够减轻这个动车组信号检测装置的重量，提高了动车组信号检测装置的便携性。

在具体实施中，通信网络分析模块的具体结构如实施例1所示，此处不再累述。

具体地，主处理器采用STM32F103ZET6型号的芯片，其电路原理图，如图3所示。

可以理解的是，在其他实施例中，处理器也可采用STM32系列处理器的其他型号芯片。

具体地，电压采集模块可采用分压电路来实现，其电路结构为现有电路，此处不再累述。

在此需要说明的是，电压采集模块也可采用电压互感器来实现，比如可采用法国品牌的型号为TP150-3的Rsisolsec电压互感器。

具体地，电流采集模块可采用电流互感器来实现，比如型号为LMZJ1-0.5的电流互感器。

电压采集模块和电流采集模块两者可集成于一个电路板卡上，采用同一时钟电路来驱动，能够实现动车组的电压信号和电流信号的同步采集，进而能够提高本实施例的动车组信号检测装置的检测准确性。

为动车组信号检测装置提供电能，动车组信号检测装置包括电源模块，所述电源模块包括主电源、备用电源和切换开关，切换开关的固定端为需电设备端，切换开关的活动端在主电源与备用电源之间切换，切换开关的控制端与电源控制器相连。另外，本实施例的电源模块内置电源变送模块，支持AC220V\DC110V电源制式为主机供电，通过电源变送模块，主电源与输入电源隔离，电源模块内部发生接地时不会影响动车组输入电源。

为了提高了电源模块的工作稳定性，进而保障了整个动车组信号检测装置的稳定运行，电源控制器还与主电源电压检测装置相连，所述主电源电压检测装置用于检测主电源输出电压。

其中，本实施例的电源控制器可采用ARM单片机来实现。

可以理解的是，在其他实施例中，电源控制器也可其他类型的单片机来实现，比如51系列单片机等。

为了保障主处理器与地面终端之间的信号传输效率，本实施例的车地通信模块采用5G通信模块来实现。其中，5G通信模块可采用现有的电路模组来实现。

可以理解的是，在其他实施例中，主处理器与地面终端之间也可采用4G通信模块相互通信。4G通信模块的电路为现有结构，比如DL7300型号的4G通信模块。

实施例3

本实施例提供了一种动车组，其上搭载有如实施例2所述的动车组信号检测装置。

需要说明的，在本实施例中动车组的其他结构均为现有结构，在此不作详述。

本实施例的动车组上搭载有动车组信号检测装置，该动车组信号检测装置便于携带，可以随时现车安装拆卸，对现车配线接线没有影响，而且能够及时对故障诊断进行应急处理，保障了整个动车组信号检测装置的稳定运行，进而提高了整个动车组的工作稳定性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种通信网络分析模块，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的通信网络分析模块，其特征在于，所述第一选通开关和第二选通开关均与微控制器相连。

3.如权利要求1所述的通信网络分析模块，其特征在于，所述第一通信接口阵列和第二通信接口阵列相同。

4.如权利要求3所述的通信网络分析模块，其特征在于，所述第一通信接口阵列和第二通信接口阵列均包括多功能车辆总线MVB网络接口、电流环通信接口和CAN通信接口。

5.一种动车组信号检测装置，其特征在于，包括：

电压采集模块，其用于采集动车组回路的电压信号；

电流采集模块，其用于采集动车组回路的电流信号；

如权利要求1-4中任一项所述的通信网络分析模块；

车地通信模块，其与主处理器相互通信；

6.如权利要求5所述的动车组信号检测装置，其特征在于，所述主处理器、电压采集模块、电流采集模块和通信网络分析模块均设置在同一壳体内。

7.如权利要求5所述的动车组信号检测装置，其特征在于，所述动车组信号检测装置还包括电源模块，所述电源模块包括主电源、备用电源和切换开关，切换开关的活动端在主电源与备用电源之间切换，控制端与电源控制器相连。

8.如权利要求7所述的动车组信号检测装置，其特征在于，所述电源控制器还与主电源电压检测装置相连，所述主电源电压检测装置用于检测主电源输出电压。

9.如权利要求5所述的动车组信号检测装置，其特征在于，所述车地通信模块为4G通信模块或5G通信模块。

10.一种动车组，其特征在于，所述动车组上搭载有如权利要求5-9中任一项所述的动车组信号检测装置。