一种列车动力学状态采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种列车动力学状态采集系统，解决了现有技术中只能采集单方面的相关动力学参数，如加速度、位移量等相关参数，无法为后续的列车诊断提供有效的数据的问题。本实用新型专利技术包括硬件系统中的车载主机、前置采集、传感器和列车的机车电源、TCMS系统以及地面传输系统。本实用新型专利技术通过自动化采集列车运行状态和车体状态数据，全面系统地采集列车诊断的所有数据，为列车诊断以提供全面准确地的数据，实现对列车运维的监测。通过后续的监测诊断，提供列车性能的相关判定，为降低了列车运维成本，提升设备运行安全性、可靠性以及利用效率，实现列车智能化运维。

【技术实现步骤摘要】
一种列车动力学状态采集系统
本技术涉及列车检测领域，具体涉及一种列车动力学状态采集系统。
技术介绍
列车动力学采集，是泛指轨道交通中，列车运行状态、运行动力相关参数的采集。在传统轨道交通中，列车的动力参数由于受装置架构、装置设计、参数传输、参数可靠性等原因。难以较为系统的全面的对列车动力学参数进行采集，在列车停运期间需要维护人员通过人工方式，对列车相关部件进行排查，确保列车的安全性和可靠性。人工检修的方式，使得运营维护管理成本居高不下，列车的使用效率持续低下。随着技术的发展，智能化概念进入了轨道交通行业，通过智能化运维的方式，将传统的人工检修为主转化为以系统平台检修为主，人工为辅的智能化方式，列车及部件运行可靠性和利用效率可得到大幅度提升，在很大程度上可减轻轨道交通行业来自安全与成本的压力。针对运营维护管理存在耗资巨大且居高不下的问题，国外经验显示，设备运行可靠性和利用效率可大幅度提升，这种提升随着技术的发展可不断的在全局和局部应用中得到验证，然而，目前国内安全监测类产品都少在应用端产生效益。通过对列车车载数据集成采集及数据集成分析，实现对列车运行状态的监测和失效判断、故障实时预警报警、服役能力评估及维修维护决策支撑等，成为现在轨道交通行业的仍未解决的技术问题。在现有的的轨道交通行业中，列车运行状态相关动力学参数采集存在局限性。只能采集单方面的相关动力学参数，如加速度、位移量等相关参数，无法为后续的列车诊断提供有效的数据。除此之外，对于整个列车的智能诊断，除了相关动力学参数的采集之外，列车MVB网络的相关数据也应该采集，以提供全面诊断参数。对于现有的采集装置，无法系统的全面的采集后续列车诊断的相关数据，难以提供有效的精确的参考数据。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：只能采集单方面的相关动力学参数，如加速度、位移量等相关参数，无法为后续的列车诊断提供有效的数据。本技术通过下述技术方案实现：一种列车动力学状态采集系统，包括硬件系统中的车载主机、前置采集、传感器和列车的机车电源、TCMS系统以及地面传输系统；进一步地，所述车载主机由电源板、MVB板、CPU板、网关板组成；进一步地，前置采集由2个以太网交换机和10个前置处理器组成，对传感器的数据采集并上传至车载主机；进一步地，所述传感器则布置在整个列车的构架、轴箱、车体中，实现对振动、应力、位移状态的传感检测；进一步地，所述车载主机中的所述MVB板通过双冗余的多功能车辆总线与传输介质MVB-EMD从列车的TCMS系统单向接收数据，所述MVB板自列车的TCMS系统接收数据包括列车运行及控制数据、电气系统采集数据；同时MVB板将采集到的数据信息通过冗余双CAN与CPU板进行交互，所述交互内容为储存所述接收数据在本地并上传至CPU板；进一步地，所述车载主机汇总自所述MVB板自列车的TCMS系统接收数据和前置采集收集到的传感器数据并上传至地面传输系统；进一步地，所述车载主机的电源板转换列车的机车电源的DC110V电源为DC5V、DC24V为上述系统提供驱动电源。进一步地，所述车载主机的电源板采用工业级宽温电源模块，单张电源板输入电源有过压、过流、滤波、浪涌高压防护设计，且前端无开关触点设计，输入电源DC110V电源范围是66V～154V，介于0.6Un和1.4Un之间的电压波动，为系统其它板卡提供所需的工作电源DC5.1V，输出功率为50W；工作电源DC24V，输出功率为100W。进一步地，所述车载主机的CPU板具有一个100M/1000M工业以太网接口，数据协议为TCP/IP协议，具有使用U盘转储数据的接口，USB接口为USB2.0规范；进一步地，所述CPU板自带RTC电路，通过列车MVB网络获取列车标准时间；进一步地，所述CPU板采用DOM盘作为板载数据存储器，容量≥16GByte；进一步地，所述CPU板采用两组输入电源的冗余供电方式，两组5V电源的电压实时采集，两组24V电源的电压实时采集；进一步地，所述CPU板提供两路REM控制信号，作为两组电源板24V输出电源的控制开关；进一步地，所述CPU板通过内部双路非隔离CAN总线实现与系统内其它板卡数据传输。进一步地，所述车载主机的网关板提供8口以太网交换机接口，所述车载主机采用两组5V电源的冗余供电方式，所述车载主机的网关板上两组24V电源做冗余设计后经过防护电路再分别硬线连至前面板的两个DB9插座上，供两个以太网交换机接线盒提供电源，所述前面板为CPU板和以太网交换机。进一步地，所述以太网交换机提供8口以太网交换机接口，所述以太网交换机设计10M/100MbaseTX自适应以太网，隔离度DC500V/1Min，所述以太网交换机，采用工业级宽温电源模块将输入DC24V电源分别转换为DC5V给板卡提供驱动电源，电源模块满载功率10W，隔离度1500VDC。进一步地，所述前置采集采用工业级宽温隔离电源模块将输入DC24V电源分别转换DC15V和DC24V电源，为传感器和采集电路提供电源；所述前置采集采用12位AD转换电路，每个采集通道能达到10kps采样速率，采用抗混叠低通滤波器。进一步地，所述传感器主要采集轴箱振动、构架振动、车体振动、构架应力、车体应力、悬挂位移；进一步地，所述轴箱振动采用三坐标加速度传感器，每个轴箱配备1个三坐标加速度传感器，每节车8个三坐标加速度传感器；进一步地，构架振动采用三坐标加速度传感器，每个构架配备3个三坐标加速度传感器，分别安装在列车轴箱上部构架侧梁的对角位置两个点以及横梁上，每节车6个三坐标加速度传感器；进一步地，车体振动采用三坐标加速度传感器，每节车配备5个三坐标加速度传感器；进一步地，构架应力采用应变传感器测量，每个构架配备10个应变传感器，每个构架配备10个应变传感器，一系簧座内圆弧配置4个应变传感器，电机悬挂座上表面配置2个传感器，齿轮箱支座座体配置2个应变传感器，构架主体配置2个应变传感器；进一步地，车体应力采用应变传感器测量，每节车配备8个应变传感器，车体枕梁配置2个应变传感器，车体牵引梁配置2个应变传感器，端墙圆弧过渡位配置2个应变传感器，车门圆弧过渡位配置2个应变传感器；进一步地，悬挂系统的动挠度即悬挂位移通过位移传感器来进行测量，每个构架在对角位置布置垂向和横向位移传感器各1个，测量一系簧的挠度，在每节车中心销安装座处布置横向和垂向位移传感器各一个，测量二系悬挂的位移，每节12个位移传感器。进一步地，列车动力学采集系统主要负责，收集列车传感网络实时运行监测数据及列车自身MVB网络关键数据，并进行初步信号处理，并实现与车地数据传输系统之间的通信交互。该系统主机具备输入采集、逻辑运算、故障自诊断、数据记录、列车组网、MVB通信等典型应用功能。系统所采集的车载数据，包含动力学参数以及相关列车控制类MVB参数，对列车诊断和列车运行状态的分析提供完整准确的数据。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车动力学状态采集系统，其特征在于，包括硬件系统中的车载主机、前置采集、传感器和列车的机车电源、TCMS系统以及地面传输系统；/n所述车载主机由电源板、MVB板、CPU板、网关板组成；/n前置采集由2个以太网交换机和10个前置处理器组成，对传感器的数据采集并上传至车载主机；/n所述传感器则布置在整个列车的构架、轴箱、车体中，实现对振动、应力、位移状态的传感检测；/n所述车载主机中的所述MVB板通过双冗余的多功能车辆总线与传输介质MVB-EMD从列车的TCMS系统单向接收数据，所述MVB板自列车的TCMS系统接收数据包括列车运行及控制数据、电气系统采集数据；同时MVB板将采集到的数据信息通过冗余双CAN与CPU板进行交互，所述交互内容为储存所述接收数据在本地并上传至CPU板；/n所述车载主机汇总自所述MVB板自列车的TCMS系统接收数据和前置采集收集到的传感器数据并上传至地面传输系统；/n所述车载主机的电源板转换列车的机车电源的DC110V电源为DC5V、DC24V为上述系统提供驱动电源。/n

【技术特征摘要】
1.一种列车动力学状态采集系统，其特征在于，包括硬件系统中的车载主机、前置采集、传感器和列车的机车电源、TCMS系统以及地面传输系统；
所述车载主机由电源板、MVB板、CPU板、网关板组成；
前置采集由2个以太网交换机和10个前置处理器组成，对传感器的数据采集并上传至车载主机；
所述传感器则布置在整个列车的构架、轴箱、车体中，实现对振动、应力、位移状态的传感检测；
所述车载主机中的所述MVB板通过双冗余的多功能车辆总线与传输介质MVB-EMD从列车的TCMS系统单向接收数据，所述MVB板自列车的TCMS系统接收数据包括列车运行及控制数据、电气系统采集数据；同时MVB板将采集到的数据信息通过冗余双CAN与CPU板进行交互，所述交互内容为储存所述接收数据在本地并上传至CPU板；
所述车载主机汇总自所述MVB板自列车的TCMS系统接收数据和前置采集收集到的传感器数据并上传至地面传输系统；
所述车载主机的电源板转换列车的机车电源的DC110V电源为DC5V、DC24V为上述系统提供驱动电源。


2.根据权利要求1所述的一种列车动力学状态采集系统，其特征在于，所述车载主机的电源板采用工业级宽温电源模块，单张电源板输入电源有过压、过流、滤波、浪涌高压防护设计，且前端无开关触点设计，输入电源DC110V电源范围是66V～154V，介于0.6Un和1.4Un之间的电压波动，为系统其它板卡提供所需的工作电源DC5.1V，输出功率为50W；工作电源DC24V，输出功率为100W。


3.根据权利要求1所述的一种列车动力学状态采集系统，其特征在于，所述车载主机的CPU板具有一个100M/1000M工业以太网接口，数据协议为TCP/IP协议，具有使用U盘转储数据的接口，USB接口为USB2.0规范；
所述CPU板自带RTC电路，通过列车MVB网络获取列车标准时间；
所述CPU板采用DOM盘作为板载数据存储器，容量≥16GByte；
所述CPU板采用两组输入电源的冗余供电方式，两组5V电源的电压实时采集，两组24V电源的电压实时采集；
所述CPU板提供两路REM控制信号，作为两组电源板24V输出电源的控制开关；
所述CPU板通过内部双路非隔离CAN总线实现与系统内其它板卡数据传输。


4.根据权利要求1所述的一种列车动力学状态采集系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡林桥，王志云，卜显利，张子舆，吴鹏，王小强，
申请(专利权)人：广州运达智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44