轨道车辆控制及监控系统故障检索装置和方法

摘要

本发明涉及一种轨道车辆控制及监控系统故障检索装置和方法，包括车辆各个运行系统，控制器和显示装置，所述车辆各个运行系统包括各子系统和控制设备模块，所述各子系统通过通信电缆连接通信接口，所述通信接口连接所述控制器，所述控制设备模块通过I/O控制电缆连接I/O采集接口，所述I/O采集接口连接所述控制器，所述控制器通过通信电缆连接所述显示装置。本发明结构简单，操作方便，采集数据全面，数据处理稳定快速，并且易于维护和扩展，保证故障的诊断不重复，不缺失，故障数据的相关信息将完整保存以便进行故障的排查和追溯。

说明书

技术领域

本发明涉及一种故障检索装置和方法，特别涉及一种轨道车辆控制及 监控系统故障检索装置和方法。

背景技术

城轨车辆的故障诊断系统是列车控制及监控的重要组成部分，随着国 内外城轨车辆列车控制及监控技术的不断发展，城轨车辆的故障诊断 系统越来越多地受到城轨车辆用户的重视。目前，我国已经部署了大 量的城轨监控系统，在保障运营安全等方面发挥了重要作用，故障诊 断系统要求故障检索快速、准确、实时性高且故障数据可存储，故障 数据可追溯，但现有的技术无法对这些要求提供理想的解决方案，这 也制约了我国城轨列车的继续发展。

又如在先申请并公开的专利，申请号201020629843.5，名称为一种基 于神经网络的地铁列车故障诊断装置，该专利的方案是下位机按照功 能单元对采集到的地铁列车状态信息进行分类,并将数据集中后再汇总 给上位机,上位机接收,处理和存储下位机汇总的地铁列车状态数据,上 位机包括数据集合模块和神经网络模块,数据集合模块完成对采集到的 地铁列车状态数据分类处理；下位机采集地铁列车的实时数据信息,当 地铁列车发生故障或将要发生故障时，上位机的神经网络模块依据训 练时建立的径向基函数神经网络的输出作出相应的判断和预判,将故障 信息输出至故障诊断结果模块。该专利中提到的装置，整体上复杂， 不利于维护，本专利提供另一种诊断方法。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种结构简单，操作 方便，实现故障快速诊断、记录和显示的轨道车辆控制及监控系统故 障检索装置。

本发明的另一个主要目的在于提供一种利用上述装置实现故障快速诊 断、记录和显示的轨道车辆控制及监控系统故障检索方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆控制及监控系统故障检索装置，包括车辆各个运行系统 ，控制器和显示装置，所述车辆各个运行系统包括各子系统和控制设 备模块，所述各子系统通过通信电缆连接通信接口，所述通信接口连 接所述控制器，所述控制设备模块通过I/O控制电缆连接I/O采集接口 ，所述I/O采集接口连接所述控制器，所述控制器通过通信电缆连接所 述显示装置。

进一步，控制器为美国NI公司的COMPACT-RIO，在所述COMPACT-RIO内 设置有储存模块和处理模块。

进一步，各子系统包括牵引系统、制动系统、门控系统、空调系统、 信号系统、乘客信息系统，控制设备模块包括车辆逻辑控制继电器、 开关、按钮。

进一步，控制器通过SPI接口扩展总线连接所述通信接口和所述I/O采 集接口。

本发明的另一个技术方案是： 

一种利用上述装置实现的轨道车辆控制及监控系统故障检索方法，包 括以下步骤：

步骤1，采集数据到控制器；

步骤2，控制器整合数据并建立故障状态数组；

步骤3，控制器以特定的时间为周期循环对比故障状态数组中每个数据 的状态前后是否一致，如果控制器检测到上升沿，则故障出现，如果 检测到下降沿，则故障消失；

步骤4，当控制器检测到故障出现时，控制器建立现存故障数组和故障 履历数组，将故障的相关信息写入现存故障数组和故障履历数组，并 将现存故障数组和故障履历数组按一定周期传输到显示装置上，当控 制器检测到故障消失时，控制器将故障相关信息在现存故障数组和故 障履历数组中更新。

进一步，在所述步骤1和步骤2之间还包括一个步骤：根据可能出现的 故障，建立故障检索顺序表，表中包括各个可能出现的故障的序号、 等级、代码和故障车型。

进一步，在所述步骤2中控制器通过所述故障检索顺序表，将每个数据 和所述故障检索顺序表一一对应，并按故障检索顺序表的检索顺序整 合建立所述故障状态数组。

进一步，在所述步骤3中所述特定的时间为90-110ms。

进一步，在所述步骤4中所述故障出现时的相关信息包括故障起始时间 、故障等 级、故障代码、故障发生前后时间内车辆的电压、电流和速度，所述 故障消失时的相关信息包括故障结束时间，所述故障履历数组存储在 控制器硬盘内，所述现存故障数组存储在控制器内存内。

进一步，在所述步骤4中所述控制器将故障相关信息通过先进先出的方 式写入现存故障数组和故障履历数组。

综上内容，本发明所述的一种轨道车辆控制及监控系统故障检索装置 和方法，结构简单，操作方便，通过全车各子系统连接到控制器采集 数据，采集数据全面，数据处理稳定快速，并且易于维护和扩展，根 据故障检索顺序表所建立的故障状态数组可按检索顺序加入到诊断对 比循环中，保证故障的诊断不重复，不缺失，通过控制器存储的故障 履历数组，将故障数据的相关信息完整保存以便进行故障的排查和追 溯。

附图说明

图1 是本发明装置的结构示意图；

图2 是本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种轨道车辆控制及监控系统故障检索装置，包括车辆各 个运行系统、控制器和显示装置。车辆各个运行系统包括各子系统和 控制设备模块，各子系统包括了全车各个系统，如牵引系统、制动系 统、门控系统、空调系统、信号系统、乘客信息系统等。控制设备模 块包括了车辆逻辑控制继电器、开关、按钮等。车辆各个运行系统在 车辆运行时，会产生大量的运行状态数据，通过实时诊断这些数据， 可以判断出车辆在运行时，哪个系统或设备出现了故障。

控制器所收集的数据主要通过通信接口和I/O采集接口两个接口模块所 采集，I/O采集接口的型号为c-RIO-9425，通信接口的型号为c-RIO-9 871。各子系统将产生的数据信息通过通信电缆传输到与控制器连接的 通信接口上，由控制器接收这些数据信息，实现控制器与子系统的信 息传递采集和回馈，控制器与各子系统之间，实施双向机制，即控制 器发出数据反馈指令，各子系统将数据发送到控制器内。各子系统的 装置中产生的一部分数据信号通过I/O控制电缆与连接在控制器上的I /O采集接口连接，I/O采集接口通过SPI接口扩展总线连接在控制器上 ，将数据信号直接传输到控 制器中。

在车辆运行中，车辆控制中改变的车辆逻辑控制继电器、开关、按钮 运行状态，通过I/O控制电缆连接到与控制器连接的I/O采集接口，通 信接口和I/O采集接口通过SPI接口扩展总线连接在控制器，使继电器 、开关、按钮的状态等数据信息采集到控制器内，控制器判断这些状 态是否出现故障。控制器负责将采集的数据处理并进行故障诊断，控 制器通过通信电缆连接到显示系统，显示系统为显示器，用于显示故 障诊断的结果。本装置为实时故障诊断系统，无需设置各子系统的采 集器，只需将个子系统的设备连接在控制器上，各子系统和控制设备 模块会向控制器发送运行状态数据，控制器可实时采集车辆各子系统 设备的运行状态信息，数据采集全面。

控制器采用美国NI公司的COMPACT-RIO控制器，型号为COMPACT-RIO-9 074，处理数据快速稳定，控制器具有数据处理和存储数据两个功能模 块，数据处理模块利用下面讲到的方法诊断故障，存储数据模块将故 障诊断记录保存下来。

如图2所示，利用上述装置实现的轨道车辆控制及监控系统故障检索方 法，包括以下步骤：

步骤1，车辆运行时，操作人员操作控制设备模块，如控制室内的各开 关、按钮等来控制车辆运行，各子系统，如牵引系统、制动系统、门 控系统、空调系统、信号系统、乘客信息系统等，根据操作指令完成 自身的运行。由于采用双向机制，当控制器发出接收数据的指令时， 各子系统将产生的数据信息，通过通信电缆传输到与控制器连接的通 信接口上，由控制器接收这些数据信息。各子系统产生的一部分数据 信息，通过I/O控制电缆传输到与控制器连接的I/O采集接口中，并由 控制器接收。操作人员在操作开关、按钮等产生的状态数据信息，通 过I/O控制电缆传输到与控制器连接的I/O采集接口中，并由控制器接 收。所有产生的运行状态数据被控制器接收采集，控制器实时接收到 车辆所有系统设备的状态信息，控制器将接收到的数据综合，整理出 一个包含全列车所有状态数据的全列信息数组。

步骤2，根据可能出现的故障，列出故障检索顺序表，并写入控制器， 故障检索顺序表列出了全车各系统可能出现的故障，以及故障的序号 、等级、代码和故障车型等，控制器将采集的数据分类处理与故障检 索顺序表一一对应，即将杂乱的数据“贴上标签”，并按故障检索顺 序表的顺序建立故障状态数组。这样对故障状态数组按顺序检索诊断 ，使每次诊断不重复、不缺失，诊断速度快。

步骤3，控制器将故障状态数组写入控制器内的处理模块寄存器，在每 个以90-110ms为周期的程序循环中，以100ms为最优周期，对比故障状 态数组中每个数据状态，本次的状态与前一次的状态是否一致，当故 障状态数组中一个对应数据值从0变为1，即控制器检测到一个上升沿 ，表明这个数据对应的故障状态出现；当故障状态数组中一个对应数 据值从1变为0，即控制器检测到一个下降沿，表明这个数据对应的故 障状态消失。

步骤4，当控制器检测到故障出现时，控制器会将这个数据在故障检索 顺序表中所对应的故障等级、故障车型、故障代码，以及检测到故障 的起始时间和故障发生时前后时间内车辆的电压、电流和速度等重要 信息写入现存故障数组和故障履历数组中，并将现存故障数组和故障 履历数组传输到显示系统的显示屏上，司机和维修人员可根据现实系 统上显示的现存故障和故障履历了解车辆上现存的故障和故障履历。 控制器将故障履历数组储存到控制器储存模块的硬盘内，故障信息保 存完整，以供日后调取、排查和追溯，控制器将现存故障数组暂存在 控制器内存内。当控制器检测到故障消失时，会将故障结束的时间更 新到现存故障数组和故障履历数组中，修改所对应的故障信息，并在 显示系统中显示。

控制器将检测到的故障写入现存故障数组和故障履历数组时，采用先 进先出的方式，这样可以避免同一个故障多次被检测到，并且避免了 数据记录储存时产生的错误和混乱。

本轨道车辆控制及监控系统故障检索装置，针对车辆的各种数据进行 分析、整理、综合车辆状态进行故障等级划分，根据上面提到的诊断 方法，最终形成现存故障和故障履历等信息，将这些信息传输到诊断 系统显示装置的显示屏进行显示，保证司机和技术人员得到及时、可 靠的故障信息，同时将故障的相关信息储存在控制器中，以便日后调 取，进行故障的排查和分析。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案 。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以 上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技 术方案的范围内。