高速動車組軸溫監測系統技術方案

一種高速動車組軸溫監測系統，包括兩臺軸溫監測裝置和由兩個溫度傳感器構成的溫度采集模塊，兩臺軸溫監測裝置的內部通訊采用RS485通訊方式進行數據交換，數據交換的內容為各個主機的生命信號、溫度采集模塊的工作狀態和采集的溫度值，兩臺軸溫監測裝置分別對各自的溫度傳感器進行溫度采樣并與設定的預/報警溫度比較并做出預/報警判斷，軸溫監測裝置控制相應的數字量輸出、LED顯示和蜂鳴器動作，通過外部通訊模塊將監控數據傳送給列車網絡控制系統。本發明專利技術中的軸溫監測系統由軸溫監測裝置和溫度采集模塊兩部分構成，集成度高，結構簡單，采用新型裝置和軟件設計方法以提高系統的測溫精度、抗干擾能力和工作穩定性，提醒和引導司機及時實施保護措施和檢查工作，有效降低事故發生率，對動車組的準時到達和安全運營起到了積極作用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種軸溫監測系統，應用于高速動車組中的列車軸端溫度的監測和報警系統。
技術介紹
隨著鐵路提速范圍的不斷擴大，列車速度提高，牽引功率增大，使得列車與鋼軌的沖擊、動力效應和振動增大，導致列車走行部分和齒輪箱大、小齒輪的發熱增多。當軸承和大、小齒輪發生磨損或者產生缺陷時，非正常發熱增大，就會影響列車的運行安全。目前在高速動車組列車中，現有技術方案的軸溫監測系統由軸溫監測裝置、溫度轉換裝置、輸入輸出設備、車下接線盒、溫度傳感器等構成。系統的構成復雜，之間連接的連接器選用不當，造成連接虛接、脫落，經常出現軸溫誤報的現象，而且很多設備安裝在車下，由于工作環境惡劣，其本身的IP防護等級也不夠，導致設備的介電強度降低，降低了系統的穩定性。多次造成限速和停車，嚴重影響我國鐵路運行秩序。因此，開發研制性能可靠、優良的高速列車軸溫監測系統，對保證列車運行安全具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術針對現有高速列車中應用的軸溫監測系統存在的上述不足，提供了新一代高速動車組軸溫監測系統，該監測系統可實現Ptioo溫度傳感器信號和溫度信號之間的轉化，改變PtlOO溫度傳感器信號傳輸過程中由于干擾等因素造成的溫度報警，降低監測系統的誤報率。為實現上述目的，本專利技術提供一種高速動車組軸溫監測系統，其特征在于包括兩臺軸溫監測裝置和由兩個溫度傳感器構成的溫度采集模塊，兩臺軸溫監測裝置的內部通訊采用RS485通訊方式進行數據交換，數據交換的內容為各個主機的生命信號、溫度采集模塊的工作狀態和采集的溫度值，兩臺軸溫監測裝置分別對各自的溫度傳感器進行溫度采樣并與設定的預/報警溫度比較并做出預/報警判斷，軸溫監測裝置控制相應的數字量輸出、LED顯示和蜂鳴器動作，通過外部通訊模塊將監控數據傳送給列車網絡控制系統。軸溫監測裝置內部主要由電源處理模塊、能調多路輸入緩沖開關、恒流源電路、傳感器故障診斷電路、AD轉換模塊、CPU處理模塊、數字量輸入輸出電路、內部通訊模塊、外部通訊模塊和服務接口模塊組成，電源處理模塊將DCllOV轉換成DC24V、DC5V、DC3. 3V,DC24V為數字量輸出繼電器提供線圈電壓；DC5V、DC3. 3V為其它電路提供供電電壓，恒流源電路與能調多路輸出緩沖開關、傳感器故障診斷電路串聯在一起，恒流源電路給傳感器提供一個恒定的電流源，能調多路輸出緩沖開關控制傳感器通道的選擇，AD轉換模塊將傳感器的電壓值轉換成數字量發送給CPU處理模塊，進行相關的數據計算和邏輯處理，數字量輸入輸出電路與CPU處理模塊相連，CPU處理模塊通過數字量輸入確認設備地址，通過數字量輸出給出當前的狀態信號，內部通訊模塊、外部通訊模塊和服務接口模塊直接與CPU模塊連接，CPU模塊通過其存儲的程序達到各個通訊的實現。CPU模塊存儲的程序包括 一、自檢啟動軸溫監測裝置上電后，會自動對裝置內所有硬件進行診斷，自檢成功后進入工作模式 1、RTC-實時時鐘、LM-電路板溫度監測電路-初始化對RTC和LM電路進行初始化配置，如果配置不成功返回上一步配置，配置成功后進行下一步硬件電路診斷； 2、硬件診斷讀取設備外部硬線地址和使數字量輸出來診斷硬件電路，如果診斷不成功，返回上一步診斷，診斷成功進行下一步傳感器狀態的診斷； 3、傳感器狀態診斷診斷傳感器的狀態，如果傳感器狀態不正常，給出傳感器狀態，進入到正常工作模式；如果傳感器狀態正常，給大幅跳變診斷賦初始值，進入到正常工作模式。4、工作模式工作模式同時進行通訊診斷和溫度采集。二、工作模式中溫度采集通過對溫度傳感器PT100輸出一個恒流源，測得PT100兩端的電壓值，來獲得當前的電阻值，并折算出當前的溫度值 1、PT100電壓采集連續采集5次PT100兩端的電壓取平均值，判斷是否在正常范圍內，在正常范圍內，進行是否大幅跳變的診斷，并對不在正常范圍的計數器進行清零；如果不在正常范圍內，計數器加一，累計滿四次進入傳感器狀態診斷，沒滿四次時進入下一個通道進行PT100電壓的采集； 2、大幅跳變判斷通過和初始值的比較，判斷測得的電壓是否大幅跳變，如果是大幅跳變計數器加一，累計滿四次給出大幅跳變故障進入下一通道進行PT100電壓的采集；如果沒大幅跳變，將該次電壓值更新大幅跳變初始值； 3、計算溫度值將正常的電壓值折算成溫度值，進入溫度狀態診斷，同時清空傳感器故障計數器。三、工作模式中通訊診斷系統通過HDLC或MVB網絡接收列車網絡控制系統發送的時間和環境溫度信息，并將系統測得的各個通道的溫度信息，溫度狀態，傳感器狀態等信息發送給列車網絡控制系統，系統通過內部通訊相互交換兩個主機測得的溫度信息和傳感器狀態 1、內部通訊狀態診斷內部通訊的一個通訊周期為150ms，如果通訊不正常就進行故障延時計時，當連續3. 4s接收不到正確的數據給出內部通訊故障；如果3. 4s內能夠接收到正常的數據，給出內部通訊正常，并清空故障延時計數器； 2、網絡通訊狀態診斷網絡通訊的一個通訊周期為200ms，如果通訊不正常就進行故障延時計時，當連續2s接收不到正確的數據給出網絡通訊故障；如果2s內能夠接收到正常的數據，給出網絡通訊正常，并清空故障延時計數器； 3、網絡通訊正常如果網絡通訊和內部通訊都正常時，網絡通訊生命信號進行更新；如果有一個不正常時，網絡通訊生命信號始終為00H。四、傳感器狀態診斷系統經過優化的算法對所有監控數據傳感器短路、短路、大幅跳變進行判定1、診斷電阻Rl采樣對診斷電阻Rl進行采樣并判斷是否正常。2、診斷電阻R2采樣如果Rl不正常對診斷電阻R2進行采樣，R2不正常則傳感器斷路，延時五秒給出傳感器故障； 3、診斷電阻R2采樣如果Rl正常對診斷電阻R2進行采樣，R2正常，則傳感器短路，延時五秒鐘給出傳感器故障，R2不正常，則接地斷路，延時五秒給出傳感器故障。五、溫度狀態診斷系統經過優化的算法對測得的溫度值進行預警、報警判斷 根據高速動車組的構成，系統所有溫度采集模塊安裝在轉向架上的軸端內，每個轉向架包括四個軸端，因此溫度狀態診斷包含兩個部分單個軸端內溫度監測和整個轉向架內軸端溫度差異比較監測 (一)單個軸端內溫度診斷 1、報警判斷將測得的溫度值與報警溫度值比較，如果達到報警值，延時五秒給出溫度報警狀態；如果處于正常溫度范圍，報警延時計數器清零，并進行2中的判定； 2、預警判斷將測得溫度值與預警溫度值比較，如果達到預警值，延時五秒給出溫度預警狀態；如果處于正常范圍，預警延時計數器清零； (二)整個轉向架內軸端溫度差異診斷1、判讀兩個裝置間內部通訊是否正常，如果內部通訊處于正常狀態，取同一轉向架內兩個裝置所監測的所有溫度傳感器(工作狀態已判定為正常狀態)的溫度值判定，如果內部通訊處于不正常狀態，則取同一轉向架內本裝置所監測的溫度傳感器(工作狀態已判定為正常狀態)的溫度值判定； 2、報警判斷取I中所測得的所有溫度傳感器溫度值的最大差值與溫差報警溫度值比較，如果達到報警值，延時五秒給出溫度報警狀態；如果處于正常溫差范圍內，報警延時計數器清零，并進行3中的判定； 3、預警判斷取I中所測得的所有溫度傳感器溫度值的最大差值與溫差預警溫度值比較，如果達到預警值，延時五秒給出溫度報警狀態；如果處于正常溫差范圍內，預本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高速動車組軸溫監測系統，其特征在于：包括兩臺軸溫監測裝置和由兩個溫度傳感器構成的溫度采集模塊，兩臺軸溫監測裝置的內部通訊采用RS485通訊方式進行數據交換，數據交換的內容為各個主機的生命信號、溫度采集模塊的工作狀態和采集的溫度值，兩臺軸溫監測裝置分別對各自的溫度傳感器進行溫度采樣并與設定的預/報警溫度比較并做出預/報警判斷，軸溫監測裝置控制相應的數字量輸出、LED顯示和蜂鳴器動作，通過外部通訊模塊將監控數據傳送給列車網絡控制系統。

【技術特征摘要】
1.一種高速動車組軸溫監測系統，其特征在于包括兩臺軸溫監測裝置和由兩個溫度傳感器構成的溫度采集模塊，兩臺軸溫監測裝置的內部通訊采用RS485通訊方式進行數據交換，數據交換的內容為各個主機的生命信號、溫度采集模塊的工作狀態和采集的溫度值，兩臺軸溫監測裝置分別對各自的溫度傳感器進行溫度采樣并與設定的預/報警溫度比較并做出預/報警判斷，軸溫監測裝置控制相應的數字量輸出、LED顯示和蜂鳴器動作，通過外部通訊模塊將監控數據傳送給列車網絡控制系統。2.根據權利要求1所述的高速動車組軸溫監測系統，其特征在于軸溫監測裝置內部主要由電源處理模塊、能調多路輸入緩沖開關、恒流源電路、傳感器故障診斷電路、AD轉換模塊、CPU處理模塊、數字量輸入輸出電路、內部通訊模塊、外部通訊模塊和服務接口模塊組成，電源處理模塊將DCllOV轉換成DC24V、DC5V、DC3. 3V，DC24V為數字量輸出繼電器提供線圈電壓；DC5V、DC3. 3V為其它電路提供供電電壓，恒流源電路與能調多路輸出緩沖開關、傳感器故障診斷電路串聯在一起，恒流源電路給傳感器提供一個恒定的電流源，能調多路輸出緩沖開關控制傳感器通道的選擇，AD轉換模塊將傳感器的電壓值轉換成數字量發送給CPU處理模塊，進行相關的數據計算和邏輯處理，數字量輸入輸出電路與CPU處理模塊相連，CPU處理模塊通過數字量輸入確認設備地址，通過數字量輸出給出當前的狀態信號，內 部通訊模塊、外部通訊模塊和服務接口模塊直接與CPU模塊連接。3.根據權利要求2所述的高速動車組軸溫監測系統，其特征在于CPU模塊存儲的程序包括一、自檢啟動軸溫監測裝置上電后，會自動對裝置內所有硬件進行診斷，自檢成功后進入工作模式1、RTC-實時時鐘、LM-電路板溫度監測電路-初始化對RTC和LM電路進行初始化配置，如果配置不成功返回上一步配置，配置成功后進行下一步硬件電路診斷；2、硬件診斷讀取設備外部硬線地址和使數字量輸出來診斷硬件電路，如果診斷不成功，返回上一步診斷，診斷成功進行下一步傳感器狀態的診斷；3、傳感器狀態診斷診斷傳感器的狀態，如果傳感器狀態不正常，給出傳感器狀態，進入到正常工作模式；如果傳感器狀態正常，給大幅跳變診斷賦初始值，進入到正常工作模式；4、工作模式工作模式同時進行通訊診斷和溫度采集；二、工作模式中溫度采集通過對溫度傳感器PT100輸出一個恒流源，測得PT100兩端的電壓值，來獲得當前的電阻值，并折算出當前的溫度值1、PT100電壓采集連續采集5次PT100兩端的電壓取平均值，判斷是否在正常范圍內，在正常范圍內，進行是否大幅跳變的診斷，并對不在正常范圍的計數器進行清零；如果不在正常范圍內，計數器加一，累計滿四次進入傳感器狀態診斷，沒滿四次時進入下一個通道進行PT100電壓的采集；2、大幅跳變判斷通過和初始值的比較，判斷測得的電壓是否大幅跳變，如果是大幅跳變計數器加一，累計滿四次給出大幅跳變故障進入下一通道進行PT100電壓的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：哈大雷，王乾，田永洙，常振臣，張文忠，崔鳳釗，程林，袁德強，李雪飛，鄧海，孫國斌，薛浩飛，王鐵勝，丁勇，劉金柱，金文斌，沈迪，
申請(專利權)人：長春軌道客車股份有限公司，
類型：發明
國別省市：