軌道車輛系統故障的檢測裝置的製作方法
2023-09-20 01:55:25
本實用新型涉及軌道交通技術，尤其涉及一種軌道車輛系統故障的檢測裝置。
背景技術：
目前軌道交通車輛(包含動車組，電力機車，地鐵等)多使用多功能車輛總線(英文：Multifunction Vehicle Bus，簡稱：MVB)作為列車控制網絡，在提升列車技術性能同時也帶來新的故障點，如果MVB總線通信線纜出現開路、短路、接觸不良等問題，就會導致車輛癱瘓，乃至車輛下線。
對MVB總線通信線纜的管理還處於計劃檢修階段，一般採用定期巡視的方法對通信線纜的狀況進行檢查。從經濟角度和技術角度來說，計劃檢修具有一定的局限性，例如定期試驗和檢修造成了很大的直接和間接經濟浪費，許多絕緣缺陷和潛在的故障無法及時發現，而且試驗和檢修過程本身可能對線纜造成一定影響(如檢修導致的通信連接器接觸不良)。隨著軌道交通車輛的逐年增多，具有總線控制網絡的車輛也正在迅速增加，致使檢修工作面臨著巨大壓力。另外，隨著軌道車輛運行間隔的縮短，留給車輛司乘人員判斷故障處理故障的時間間隔也在減少，司乘人員工作面臨著巨大壓力，保證通信線纜狀態實時監測、狀態預判是對車輛提出的一項新要求。
因此，目前急需能夠及時提供總線的物理狀態，並對於總線故障提供準確檢測的方案。
技術實現要素：
本實用新型實施例提供一種軌道車輛系統故障的檢測裝置，提供一種能夠及時提供總線的物理狀態，並對於總線故障提供準確檢測的方案。
本實用新型提供一種軌道車輛系統故障的檢測裝置，包括：
激勵信號發送裝置和激勵信號接收裝置；
所述激勵信號發送裝置連接在軌道車輛系統的總線的一端，用於生成激勵信號，並將所述激勵信號通過電壓疊加方式注入軌道車輛系統的總線；
所述激勵信號接收裝置連接在軌道車輛系統的總線的另一端，用於獲取所述軌道車輛系統輸出的信號作為檢測信號，並判斷所述檢測信號是否滿足預設的故障檢測條件；若是，則所述激勵信號接收裝置發送預警信息，所述預警信息用於指示所述軌道車輛系統存在故障。
可選的，所述軌道車輛系統包括車輛控制單元和人機接口單元；所述激勵信號接收裝置具體用於將所述預警信息發送至所述車輛控制單元和所述人機接口單元。
可選的，所述激勵信號接收裝置包括：濾波單元、模數轉換單元、數位訊號處理單元；
所述濾波單元的輸入端與所述軌道車輛系統的總線連接，所述濾波單元的輸出端與所述模數轉換單元的輸入端連接；所述模數轉換單元的輸出端與所述數位訊號處理單元的輸入端；
所述濾波單元用於獲取所述檢測信號，所述模數轉換單元用於對所述檢測信號進行模數轉換；所述數位訊號處理單元用於判斷所述檢測信號是否滿足預設的故障檢測條件，確定所述軌道車輛系統是否存在故障。
可選的，所述數位訊號處理單元具體用於將所述檢測信號的波形與預先存儲的每種故障類型的波形進行對比處理；若存在至少一種第一故障的波形與所述檢測信號的波形匹配，則確定所述軌道車輛系統存在第一故障；其中，所述故障檢測條件包括每種故障類型的波形。
可選的，所述數位訊號處理單元具體用於：
確定所述檢測信號的幅值是否低於預設幅度閾值；若是，則確定所述軌道車輛系統中的線纜傳輸異常；
和/或，
確定所述檢測信號中是否包括所述激勵信號，若所述檢測信號中不包括激勵信號，則確定所述軌道車輛系統中發生斷路或者短路故障。
可選的，所述激勵信號發送裝置包括總線監控單元和激勵信號產生單元；所述總線監控單元用於實時監視總線的信號傳輸情況並觸發所述激勵信號產生單元生成所述激勵信號。
本實用新型實施例提供的軌道車輛系統故障的檢測裝置，通過激勵信號發送裝置生成激勵信號，並將激勵信號通過電壓疊加方式注入車輛系統的總線，激勵信號接收裝置通過車輛系統的總線接收檢測信號，並判斷所述檢測信號是否滿足預設的故障檢測條件；若是，則所述激勵信號接收裝置發送預警信息，所述預警信息用於指示所述軌道車輛系統存在故障，可以對採集的檢測信號做實時分析處理，及時提供總線的物理狀態，並對於總線故障能夠及時發現並提醒處理。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
圖1為本實用新型實施例提供的軌道車輛系統故障的檢測裝置實例一的結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例提供的軌道車輛系統故障的檢測裝置一實例的結構示意圖；
圖3為本實用新型實施例提供的軌道車輛系統故障的檢測方法實例一的流程圖；
圖4為本實用新型實施例提供的軌道車輛系統故障的檢測方法應用示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
圖1為本實用新型實施例提供的軌道車輛系統故障的檢測裝置實例一的結構示意圖，如圖1所示，該軌道車輛系統故障的檢測裝置，包括：激勵信 號發送裝置A和激勵信號接收裝置B；所述激勵信號發送裝置A連接在軌道車輛系統的總線的一端，用於生成激勵信號，並將所述激勵信號通過電壓疊加方式注入軌道車輛系統的總線；所述激勵信號接收裝置B連接在軌道車輛系統的總線的另一端，用於獲取所述軌道車輛系統輸出的信號作為檢測信號，並判斷所述檢測信號是否滿足預設的故障檢測條件；若是，則所述激勵信號接收裝置發送預警信息，所述預警信息用於指示所述軌道車輛系統存在故障。
具體應用過程中，該軌道車輛系統具體指的是軌道車輛網絡通信系統，至少包括車輛控制單元和人機接口單元；所述激勵信號接收裝置B可以將預警信息發送至所述車輛控制單元和所述人機接口單元進行顯示，以使列車司機或者維護人員查看。
可選的，在一種具體實現方式中，所述激勵信號發送裝置A包括總線監控單元11和激勵信號產生單元12；所述總線監控單元11用於實時監視總線的信號傳輸情況並觸發所述激勵信號產生單元12生成所述激勵信號。
所述激勵信號接收裝置B包括：濾波單元13、模數轉換單元14、數位訊號處理單元15；所述濾波單元13的輸入端與所述軌道車輛系統的總線連接，所述濾波單元13的輸出端與所述模數轉換單元的輸入端連接；所述模數轉換單元14的輸出端與所述數位訊號處理單元15的輸入端；
所述濾波單元13用於獲取所述檢測信號，所述模數轉換單元14用於對所述檢測信號進行模數轉換；所述數位訊號處理單元15用於判斷所述檢測信號是否滿足預設的故障檢測條件，確定所述軌道車輛系統是否存在故障。
具體的，所述數位訊號處理單元15具體用於將所述檢測信號的波形與預先存儲的每種故障類型的波形進行對比處理；若存在至少一種第一故障的波形與所述檢測信號的波形匹配，則確定所述軌道車輛系統存在第一故障；其中，所述故障檢測條件包括每種故障類型的波形。
所述數位訊號處理單元15具體用於：確定所述檢測信號的幅值是否低於預設幅度閾值；若是，則確定所述軌道車輛系統中的線纜傳輸異常；和/或，確定所述檢測信號中是否包括所述激勵信號，若所述檢測信號中不包括激勵信號，則確定所述軌道車輛系統中發生斷路或者短路故障。
本實施例提供的軌道車輛系統故障的檢測裝置，激勵信號發送裝置A產生特定的激勵信號，通過疊加電壓的方式注入到MVB總線，經MVB總線線 纜傳輸後，由激勵信號接收裝置B對信號進行採集處理，根據接收到的波形分析判斷總線物理狀態(開路、短路、接觸不良等)，並把總線的物理狀態通過過程數據，也就是上述的預警信息實時報給車輛控制單元或者人機接口單元，以提示司乘和維修人員，及時提供總線的物理狀態，並對於總線故障能夠及時發現並提醒處理。
圖2為本實用新型實施例提供的軌道車輛系統故障的檢測裝置一實例的結構示意圖，在上述實施例一的基礎上，在具體實現中，激勵信號發送裝置A中的總線監控單元11(21)和激勵信號產生單元12(22)可以根據總線情況產生特定的激勵信號，並通過軌道車輛系統的總線傳輸至接收裝置B進行處理，在激勵信號接收裝置B中，濾波單元13可以實現為方法濾波電路23，例如：放大濾波器；模數轉換單元14可以通過AD晶片24實現，數位訊號處理單元15可以通過中央處理器(Central Processing Unit，CPU)實現，對接收到的檢測信號進行分析處理，判斷軌道車輛系統是否出現故障，最後通過預警信息顯示裝置對處理結果進行顯示，該預警信息顯示裝置可以是上述軌道車輛系統故障的檢測裝置的一部分，也可以是車輛本身的顯示裝置，對此本實用新型不做限制。
在上述裝置實施例的基礎上，下面對該軌道車輛系統故障的檢測裝置的具體應用過程進行說明。
圖3為本實用新型實施例提供的軌道車輛系統故障的檢測方法實例一的流程圖，如圖3所示，該軌道車輛系統故障的檢測方法應用於上述圖1和圖2所示的檢測裝置中，具體的實現步驟為：
步驟S101，激勵信號發送裝置生成激勵信號，並將所述激勵信號通過電壓疊加方式注入軌道車輛系統的總線。
在本步驟中，激勵信號發送裝置根據對軌道車輛總線的實時檢測產生特定的激勵信號，並通過疊加電壓的方式注入到軌道車輛總線中，即MVB總線中，該MVB總線中連接著各個子系統的控制單元，如果線路上存在斷路或者短路等故障時，激勵信號接收裝置可以通過接收到的檢測信號進行確定。
步驟S102，激勵信號接收裝置通過軌道車輛系統的總線接收檢測信號。
步驟S103，所述激勵信號接收裝置判斷所述檢測信號是否滿足預設的故障檢測條件。
本方案中，可以在激勵信號接收裝置側實時檢測獲取總線輸出的檢測信號，並對檢測信號進行分析處理，一般情況下如果總線上連接的每個控制單元都正常運行，則一定的激勵信號輸入之後，接收到的檢測信號可以在正常工作時獲取到，如果接收到的檢測信號與正常工作的時候不符合，則認為線路有故障或者異常，即在激勵信息接收裝置中可以預先設置不同的故障檢測條件，可以是與正常工作時候的檢測信號進行對比，也可以是與某種故障時的檢測信號進行對比，通過該種方式可以確定總線是否存在故障，或者存在的故障類型。
可選的，該步驟中激勵信號接收裝置判斷所述檢測信號是否滿足預設的故障檢測條件至少包括以下幾種實現方式：
第一種實現方式，將所述檢測信號的波形與預先存儲的每種故障類型的波形進行對比處理；若存在至少一種第一故障的波形與所述檢測信號的波形匹配，則確定所述軌道車輛系統存在第一故障；其中，所述故障檢測條件包括每種故障類型的波形。
第二種實現方式，確定所述檢測信號的幅值是否低於預設幅度閾值；若是，則確定所述軌道車輛系統中的線纜傳輸異常。
第三種實現方式，確定所述檢測信號中是否包括所述激勵信號，若所述檢測信號中不包括激勵信號，則確定所述軌道車輛系統中發生斷路或者短路故障。
上述幾種方式可以單獨使用也可以同時使用，對此不做限制。
步驟S104，若是，則所述激勵信號接收裝置發送預警信息，所述預警信息用於指示所述軌道車輛系統存在故障。
在通過上述方式，激勵信號接收裝置確定出軌道車輛系統的總線存在故障時，可以向人機接口或者其他的顯示裝置或者預警提示裝置發送得到的預警信息；該預警信息可包括具體的故障類型，也可以只包括存在故障的提醒。
在該方法的基礎上，下面舉一具體實例對該方法進行說明。
圖4為本實用新型實施例提供的軌道車輛系統故障的檢測方法應用示意圖。如圖4所示的，MVB總線作為車輛總線，是為列車提供監視和診斷數據的傳輸載體；一般列車連接到MVB總線上的各個子系統控制單元包括：車輛控制單元(Vehicle control unit，VCU)、牽引控制單元(Traction controll unit，TCU)、制動控制單元(Brak control unit，BCU)、輔助控制單元(Auxiliary controll unit，ACU)、空調控制單元(Heating,Ventilation and Air Conditioning，HVAC)、煙火報警單元(Fire Alarm Unit，FAU)等。所有的具有處理單元的子系統都通過MVB總線接口接入車輛網絡。
各個子系統都接入總線型的MVB網絡中。其中本實用新型的激勵信號發送裝置和激勵信號接收裝置分別安裝在總線的兩端。激勵信號發送裝置A產生特定的激勵信號，通過疊加電壓的方式注入到MVB總線，經MVB總線線纜傳輸後，由激勵信號接收裝置B對信號進行採集處理，根據接收到的波形分析判斷總線物理狀態(開路、短路、接觸不良等)，並把總線的物理狀態通過過程數據實時報給VCU和人機接口單元(Human Machine Interface，HMI)，以提示司乘和維修人員。
激勵信號發送裝置A產生的激勵信號波形具有如下特點：
a)、激勵信號為脈衝信號，信號電平電壓幅值最大為MVB總線最低閾值電壓1.2V，超過這一電壓則可能被其他總線節點設備誤識別(IEC61375-1中規定，MVB節點接收閾值為1.2V，即在測試信號差分電壓大於等於1.2V時，接收器識別信號為1；當測試信號的差分電壓小於1.2V時，接收器將接收不到數據幀)。
b)、該激勵信號的脈衝寬度tw為MVB總線位寬BT的1/4倍，即為333ns；
c)、該激勵信號的脈衝周期為T為MVB總線最大特徵周期1024ms；
d)、激勵信號發送裝置具有總線監視功能，實時監視物理總線上的信號電平，當總線空閒時觸發產生幹擾信號，達道不幹擾總線上正常數據的傳輸的目的。
激勵信號接收裝置B主要由濾波單元(放大濾波單元)、模數轉換(analogue-to-digital conversion，A/D)單元、信號處理單元、預警單元等組成。
激勵信號接收裝置具有如下特點：
a)、激勵信號接收裝置可通過AD晶片實時採集信號，採集車輛總線上的電壓波形；
b)、當接收道的檢測信號的幅值低於1V時，則判斷為線纜傳輸異常；
c)、當接收不到激勵信號產生的檢測信號時，則判斷為總線發生斷路或 者短路；
d)、激勵信號接收裝置B本身是一個總線上的節點，能夠把總線的狀態通過約定的數據協議與MVB總線的主設備交互總線狀態；從而可以把總線的物理狀態通過車輛總線發送給列車監控屏供司機或維護人員查看。
通過根據接收到的波形分析判斷總線物理狀態(開路、短路、接觸不良等)，並把總線的物理狀態通過過程數據實時報給VCU和或HMI，以提示司乘和維修人員，及時提供總線的物理狀態，並對於總線故障能夠及時發現並提醒處理。
在上述裝置或方法的實施例中，應理解，信號處理單元可以被具體實現為一種處理器，該處理器可以是中央處理單元(英文：Central Processing Unit，簡稱：CPU)，還可以是其他通用處理器、數位訊號處理器(英文：Digital Signal Processor，簡稱：DSP)、專用集成電路(英文：Application Specific Integrated Circuit，簡稱：ASIC)等。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規的處理器等。結合本實用新型實施例所公開的方法的步驟可以直接體現為硬體處理器執行完成，或者用處理器中的硬體及軟體模塊組合執行完成。
本領域普通技術人員可以理解：實現上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬體來完成。前述的程序可以存儲於一計算機可讀取存儲介質中。該程序在執行時，執行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：只讀存儲器(英文：read-only memory，縮寫：ROM)、RAM、快閃記憶體、硬碟、固態硬碟、磁帶(英文：magnetic tape)、軟盤(英文：floppy disk)、光碟(英文：optical disc)及其任意組合。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍。