計(jì)軸設(shè)備智能診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

諾力格爾

摘 要：本文闡述了計(jì)軸設(shè)備智能診斷系統(tǒng)的架構(gòu)、軟硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用等內(nèi)容。智能診斷系統(tǒng)能對(duì)軌道區(qū)段狀態(tài)、傳感器狀態(tài)和板卡狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，方便日常維護(hù)，為維修人員提供參考數(shù)據(jù)，為故障定位、故障處理提供了一個(gè)可視化分析平臺(tái)，提高了計(jì)軸設(shè)備的實(shí)用性[1]。

關(guān)鍵詞：計(jì)軸設(shè)備;智能診斷系統(tǒng);監(jiān)測(cè)

隨著客運(yùn)和貨運(yùn)運(yùn)量的增長(zhǎng)，主要干線行車密度進(jìn)一步加大，計(jì)軸設(shè)備的維修與使用的矛盾日漸突出，實(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和及時(shí)解決設(shè)備出現(xiàn)的故障，已經(jīng)成為信號(hào)設(shè)備維護(hù)的關(guān)鍵問(wèn)題[2]，因此研制開發(fā)了一套適用于計(jì)軸設(shè)備的智能診斷系統(tǒng)。

1 智能診斷系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)由單元監(jiān)測(cè)、綜合監(jiān)測(cè)和上位機(jī)管理軟件三部分組成，計(jì)軸各模塊與單元監(jiān)測(cè)，單元監(jiān)測(cè)與綜合監(jiān)測(cè)采用CAN總線通信方式，綜合監(jiān)測(cè)與上位機(jī)之間采用以太網(wǎng)通信方式，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

1.1 單元監(jiān)測(cè)

3.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

單元監(jiān)測(cè)由電源模塊、CPU模塊、電壓監(jiān)測(cè)模塊、電流監(jiān)測(cè)模塊、CF 卡模塊、指示燈模塊、CAN通信模塊1（模塊2）、CAN地址模塊和串口通信模塊組成，其主要功能是采集計(jì)數(shù)板和信號(hào)處理板的監(jiān)測(cè)信息，并按照規(guī)定協(xié)議打包傳輸至綜合監(jiān)測(cè)，是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源。

1.2 綜合監(jiān)測(cè)

綜合監(jiān)測(cè)由電源模塊、CPU模塊、CAN通信模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊1（模塊2）、EEPROM模塊、CF卡模塊、指示燈模塊和串口通信模塊組成，其主要功能是將各單元監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，按照規(guī)定協(xié)議打包傳輸至上位機(jī)。

1.3 上位機(jī)管理軟件

系統(tǒng)的核心部分，其主要功能是根據(jù)單元監(jiān)測(cè)發(fā)送的數(shù)據(jù)，以圖形化展現(xiàn)給用戶，主要由10個(gè)功能模塊組成，分別為站場(chǎng)圖形成模塊、實(shí)時(shí)報(bào)警模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊、歷史報(bào)警模塊、通信狀態(tài)模塊、主機(jī)狀態(tài)模塊、數(shù)據(jù)回放模塊、曲線模塊、統(tǒng)計(jì)模塊以及其他功能。

2 智能診斷系統(tǒng)的通信機(jī)制

為了實(shí)現(xiàn)計(jì)軸設(shè)備內(nèi)部監(jiān)測(cè)通信，需要在計(jì)軸設(shè)備中增加CAN監(jiān)測(cè)總線通信接口。計(jì)軸設(shè)備各模塊通過(guò)監(jiān)測(cè)總線上報(bào)監(jiān)測(cè)信息。允許掛載到同一條CAN通信總線上的物理節(jié)點(diǎn)由CAN收發(fā)器決定，在實(shí)際應(yīng)用中為減少數(shù)據(jù)包碰撞，提高通信效率和可靠性，監(jiān)測(cè)總線采用分層星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌恳粚涌偩€物理節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不超過(guò)25個(gè)。圖1中CAN1_n為第一層CAN 總線，CAN2為第二層CAN總線。第一層對(duì)計(jì)軸主機(jī)中所有CAN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分組處理，每組CAN節(jié)點(diǎn)共用一條單元內(nèi)CAN1_n總線，圖1中單元1～單元5按照計(jì)軸主機(jī)的單元號(hào)進(jìn)行分組，例如第1單元的所有計(jì)數(shù)板、信號(hào)處理板和單元監(jiān)測(cè)都掛載在CAN1_1上構(gòu)成單元1，計(jì)數(shù)板和信號(hào)處理板的監(jiān)測(cè)信息通過(guò)CAN1_1總線匯總至單元監(jiān)測(cè);單元監(jiān)測(cè)將收集的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)一步處理，并通過(guò)CAN2總線與綜合監(jiān)測(cè)進(jìn)行通信。

3 監(jiān)測(cè)顯示

智能診斷系統(tǒng)提供豐富的人機(jī)交互界面，能夠?qū)崿F(xiàn)站場(chǎng)圖信息、故障定位報(bào)警顯示、傳感器模擬量實(shí)時(shí)顯示、曲線繪制等。

3.1 站場(chǎng)圖信息

站場(chǎng)圖包括站場(chǎng)信息、總軸數(shù)、每個(gè)區(qū)段狀態(tài)和每個(gè)區(qū)段的軸數(shù)信息，如圖2所示，其中紅色表示區(qū)段占用，綠色表示區(qū)段空閑。

3.2 實(shí)時(shí)報(bào)警

實(shí)時(shí)顯示計(jì)軸設(shè)備及傳感器狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)現(xiàn)故障時(shí)，能準(zhǔn)確定位故障傳感器或板卡，并以文字形式對(duì)故障進(jìn)行簡(jiǎn)易描述，維護(hù)人員可根據(jù)報(bào)警信息對(duì)相關(guān)部件更換，保證設(shè)備快速恢復(fù)狀態(tài)，如圖3所示。

實(shí)時(shí)顯示每個(gè)傳感器信號(hào)的模擬量，即磁頭1和磁頭2的標(biāo)定值和返回值，如圖4所示，通過(guò)讀取采集數(shù)據(jù)可分析傳感器工作狀態(tài)，如傳感器出現(xiàn)故障，可快速定位故障點(diǎn)。

3.4 曲線

曲線模塊為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心功能，主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和歷史數(shù)據(jù)查詢，并將數(shù)據(jù)以曲線形式展現(xiàn)，更為直觀全面。圖5為當(dāng)列車駛過(guò)傳感器時(shí)，系統(tǒng)所采集的傳感器信號(hào)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曲線。

結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了計(jì)軸設(shè)備智能診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)軸設(shè)備的動(dòng)態(tài)信息獲取、數(shù)據(jù)查詢、故障報(bào)警，為維護(hù)人員全面監(jiān)測(cè)計(jì)軸設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)提供了重要保障[3]。智能診斷系統(tǒng)目前應(yīng)用于天津地鐵4號(hào)線（試車線），達(dá)到了客戶對(duì)計(jì)軸監(jiān)測(cè)和維護(hù)要求的期望。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部.運(yùn)基信號(hào)[2010]709號(hào)信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)條件[S].2010.

[2] 姜曉璐.計(jì)軸設(shè)備的遠(yuǎn)程管理[J].哈爾濱鐵道科技，2014，（02）：1-2.

[3] 鄭留江.合肥地鐵2號(hào)線信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].通訊世界，2016， （10）：4.