一种车载安全综合监控主机的制作方法

本实用新型属于轨道车辆检测技术领域，具体涉及一种用于走行部的故障类别诊断及故障趋势综合分析的车载安全综合监控主机。

背景技术：

走行部是机车车辆及动车组在牵引动力作用下沿轨道线路运行的转向架部分,主要由电机、齿轮箱、轴承和相关机械结构件组成。通过对走行部和车体状态进行实时监测，可实现对列车关键部件的健康状况进行管理。目前的传统监测系统分为轴温检测、平稳检测、失稳检测、电机振动检测等系统，这些系统是个体和性能均单一的系统，在设备安装时需要较大的安装空间，同时由于供货厂家各异，所带来电气接口较多，容易出现线缆杂乱等问题，不便于列车设计及安装。

技术实现要素：

为了解决当前走行部监测系统所存在的性能分散、安装空间需求大、易出现线缆杂乱和不便于列车设计及安装的问题，本实用新型目的在于提供一种用于走行部的故障类别诊断及故障趋势综合分析的车载安全综合监控主机。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种车载安全综合监控主机，包括机箱、背板、主处理单元和若干监测数据采集板卡，其中，所述背板内置在所述机箱中并布置有供电线路和can总线；

所述主处理单元包括电源板、控制通信板、记录板和接口板，其中，所述电源板在可拆卸插接所述背板时通过所述供电线路电连接所述控制通信板、所述记录板、所述接口板和所述监测数据采集板卡的供电端口，并使所述电源板的电性接口露出所述机箱的外表面；

所述控制通信板上布置有用于通信连接外部列车网络控制系统的以太网线接口和/或多功能车辆总线接口，所述记录板上布置有存储模块和综合诊断模块，所述接口板上布置有数字输入接口以及用于输出监控信号、故障信号和/或报警信号的数字输出接口，所述监测数据采集板卡上布置有用于通信连接对应传感器的采集接口；

所述控制通信板、所述记录板、所述接口板和所述监测数据采集板卡分别在可拆卸插接所述背板时通过所述can总线通信互联。

优化的，所述主处理单元还包括有交换板，其中，所述交换板上布置有外网交换支路和内网交换支路；

所述外网交换支路和所述内网交换支路分别包含有串联的以太网线接口和ethswitch切换开关，并在所述交换板可拆卸插接所述背板时，使两ethswitch切换开关的非串联端分别通过布置在所述背板上的以太网线与所述控制通信板、所述记录板、所述接口板和所述监测数据采集板卡通信互联。

进一步优化的，所述交换板的两以太网线接口在可拆卸插接所述背板时，露出所述机箱的外表面。

优化的，所述监测数据采集板卡包括用于采集轴温数据的轴温采集板、用于采集轴箱温度数据或齿轮箱温度数据的箱温采集板、用于采集车体平稳数据的平稳采集板、用于采集转向架失稳数据的失稳采集板、用于采集轴箱振动数据的轴箱振动采集板和/或用于采集齿轮箱振动数据的齿轮箱振动采集板。

进一步优化的，所述监测数据采集板卡包括轴温采集板和箱温采集板，并使所述轴温采集板和所述箱温采集板分别在可拆卸插接所述背板时，通过布置在所述背板上的局部总线通信互联。

优化的，所述控制通信板为两块且分别布置有拨码开关。

优化的，所述电源板上布置有两条独立的电源支路，其中，所述电源支路包含有依次串联的110v电性接口、dc/dc降压模块和24v输出接口；

两电源支路的24v输出接口分别通过独立的供电线路电连接所述控制通信板、所述记录板、所述接口板和所述监测数据采集板卡的供电端口。

优化的，还包括设置在所述机箱中的散热风扇，以及在所述机箱的侧板上开设有若干散热孔。

优化的，所述控制通信板的以太网线接口和/或多功能车辆总线接口在可拆卸插接所述背板时，露出所述机箱的外表面；

和/或，所述接口板的数字输入接口和数字输出接口在可拆卸插接所述背板时，露出所述机箱的外表面；

和/或，所述监测数据采集板卡的采集接口在可拆卸插接所述背板时，露出所述机箱的外表面。

优化的，所述供电端口布置有过流防护电路和第一隔离保护电路；

和/或，所述控制通信板、所述记录板、所述接口板和所述监测数据采集板卡的can总线接口布置有第二隔离保护电路。

本实用新型的有益效果为：

(1)本发明创造提供了一种将主处理单元与多监测数据采集板卡可拆卸地集成在一个箱体中的新型主机，即包括有机箱、背板、主处理单元和若干监测数据采集板卡，其中，背板内置在机箱中并布置有供电线路和can总线，主处理单元包括电源板、控制通信板、记录板和接口板，如此可以在现有技术基础上将诸如3u失稳监测系统、3u轴温监测系统和3u振动监测系统等监测系统集成到一个6u机箱中，使得监测性能集中化，并缩小安装空间的需求，同时还统一了多监测系统的数据输出接口，避免出现线缆杂乱和不便于列车设计及安装的问题；

(2)通过基于现有处理算法集成有失稳、平稳、轴温和振动监测等功能，可实现对监测数据的集中统筹，并利于采用数据融合算法实现对列车走行部的综合监测及预判，实现由传统的单项功能测试走向多项测试集中分析处理的目的，可有效提高预判准确率，保证列车运营维护安全；

(3)所述车载安全综合监控主机还具有方便接线、利于扩展使用、散热效果好和供电稳定及安全等优点，便于实际应用和推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的车载安全综合监控主机的立体结构示意图。

图2是本实用新型提供的车载安全综合监控主机的内部电路结构示意图。

图3是本实用新型提供的车载安全综合监控主机的应用系统结构示意图。

图4是本实用新型提供的车载安全综合监控主机在应用时的工作流程示意图。

上述附图中：1-机箱；101-散热孔；31-电源板；32-控制通信板；33-记录板；34-接口板；35-交换板；41-轴温采集板；42-箱温采集板；43-平稳采集板；44-失稳采集板；45-轴箱振动采集板；46-齿轮箱振动采集板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本实用新型的示例实施例的范围。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。

应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本实用新型的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例一

如图1～4所示，本实施例提供的所述车载安全综合监控主机，包括机箱1、背板、主处理单元和若干监测数据采集板卡，其中，所述背板内置在所述机箱1中并布置有供电线路和can总线；所述主处理单元包括电源板31、控制通信板32、记录板33和接口板34，其中，所述电源板31在可拆卸插接所述背板时通过所述供电线路电连接所述控制通信板32、所述记录板33、所述接口板34和所述监测数据采集板卡的供电端口，并使所述电源板31的电性接口露出所述机箱1的外表面；所述控制通信板32上布置有用于通信连接外部列车网络控制系统的以太网线接口和/或多功能车辆总线接口，所述记录板33上布置有存储模块和综合诊断模块，所述接口板34上布置有数字输入接口以及用于输出监控信号、故障信号和/或报警信号的数字输出接口，所述监测数据采集板卡上布置有用于通信连接对应传感器的采集接口；所述控制通信板32、所述记录板33、所述接口板34和所述监测数据采集板卡分别在可拆卸插接所述背板时通过所述can总线通信互联。

如图1～2所示，在所述车载安全综合监控主机的具体结构中，所述机箱1用于集中地承载及保护所述背板、所述主处理单元和所述监测数据采集板卡等板卡，其具体可采用现有的6u标准机箱，以满足如下设计参数：主机振动性能不低于iec61373-2010标准1类b级要求；主机防护等级不低于gb/t4208-2017标准ip2x要求，等等。所述背板用于提供便于其它板卡进行电性互联的供电线路和通信互联的通信线路(包括但不限于can总线、以太网线、rs485总线和rs422总线等)，其可参照现有常规背板结构进行设计实现。

如图2所示，所述监测数据采集板卡用于在通过采集接口通信连接对应的传感器时，采集获取来自对应传感器的监测数据，并通过can总线将监测数据传输至所述记录板33上。具体的，所述监测数据采集板卡可以但不限于包括有用于采集轴温数据的轴温采集板41、用于采集轴箱温度数据或齿轮箱温度数据的箱温采集板42、用于采集车体平稳数据的平稳采集板43、用于采集转向架失稳数据的失稳采集板44、用于采集轴箱振动数据的轴箱振动采集板45和/或用于采集齿轮箱振动数据的齿轮箱振动采集板46。如图3所示，所述轴温采集板41的温度采集接口(其具体设计可不少于80路)通信连接安装在轴承周围的温度传感器(传感器类型可举例为三线制的且型号为pt100的温度传感器)，以便实现轴温数据的采集；所述箱温采集板42的温度采集接口(其具体设计也可不少于80路)通信连接安装在齿轮箱中的复合传感器(即为振动、冲击、温度传感器，实现对被测对象的振动、冲击、温度特征信息进行模数转换，进而实现振动数据和温度数据的采集)，以便实现齿轮箱温度数据的采集；所述平稳采集板43的平稳采集接口(其具体设计可不少于2路)通信连接安装在车体上的加速度传感器，以便实现车体平稳数据(即针对车体横向、垂向、纵向信号的监测数据)的采集；所述失稳采集板44的失稳采集接口(其具体设计可不少于4路)通信连接安装在转向架上的加速度传感器，以便实现转向架失稳数据(即针对转向架横向振动信号的监测数据)的采集；所述轴箱振动采集板45的振动采集接口(其具体设计可不少于8路)通信连接安装在轴箱中的复合传感器，以便实现轴箱振动数据的采集；所述齿轮箱振动采集板46的振动采集接口(其具体设计可不少于8路)通信连接安装在齿轮箱中的复合传感器，以便实现齿轮箱振动数据的采集。

所述主处理单元用于实现箱内电源转换及供电、通信管理、数据交换、综合分析与诊断、网络通信、di/o数字接口管理和数据记录等功能。如图2和3所示，所述电源板31用于实现箱内电源转换及对其它板卡的供电目的；所述控制通信板32用于实现与外部列车网络控制系统的数据交换，例如通过所述以太网线接口实现对箱内板卡的控制目的，以及通过所述多功能车辆总线接口实现数据外传(外传数据包括但不限于有所述记录板通过内部现有算法对监测数据进行处理所得到的预警或报警数据等)；所述记录板33用于通过内部通信网络将各个监测数据采集板卡所得的采集数据进行汇总存储处理，其中的存储模块可具有不小于512g的存储空间，以便实现较长时间的持续记录，而其中的综合诊断模块用于对采集的各类监测数据进行现有算法的综合分析(即通过运用各类设定的现有复合诊断算法，实现单元板卡的数据融合和综合诊断分析)。例如，如图4所示，采用现有的轴箱振动采样算法对轴箱振动数据进行常规诊断处理，得到轴箱振动故障特征值的输出；采用现有的齿轮箱振动采样算法对齿轮箱振动数据进行常规诊断处理，得到齿轮箱振动故障特征值的输出；采用现有的轴温采样算法对轴温数据进行常规诊断处理，得到轴温故障特征值的输出；采用现有的平稳采样算法对车体平稳数据进行常规诊断处理，得到车体平稳故障特征值的输出；采用现有的失稳采样算法对转向架失稳数据进行常规诊断处理，得到转向架失稳故障特征值的输出，等等；前述这些故障特征值或基于这些故障特征值得到的综合判断结果、预警信号或报警信号等，可集中地通过所述控制通信板32向外部列车网络控制系统进行输出，统一多监测系统的数据输出接口。此外，所述接口板34可具有4路数字输入接口和9路数字输出接口，通过这些数字输出接口，可以将采集的监测数据和/或基于故障特征值得到的综合判断结果、预警信号或报警信号等进行外部输出，例如将预警信号或报警信号输送至警报设备。

由此通过前述车载安全综合监控主机的详细结构描述，提供了一种将主处理单元与多监测数据采集板卡可拆卸地集成在一个箱体中的新型主机，即包括有机箱、背板、主处理单元和若干监测数据采集板卡，其中，背板内置在机箱中并布置有供电线路和can总线，主处理单元包括电源板、控制通信板、记录板和接口板，如此可以在现有技术基础上将诸如3u失稳监测系统、3u轴温监测系统和3u振动监测系统等监测系统集成到一个6u机箱中，使得监测性能集中化，并缩小安装空间的需求，同时还统一了多监测系统的数据输出接口，避免出现线缆杂乱和不便于列车设计及安装的问题；另外，通过基于现有处理算法集成有失稳、平稳、轴温和振动监测等功能，可实现对监测数据的集中统筹，并利于采用数据融合算法实现对列车走行部的综合监测及预判，实现由传统的单项功能测试走向多项测试集中分析处理的目的，可有效提高预判准确率，保证列车运营维护安全。

优化的，所述主处理单元还包括有交换板35，其中，所述交换板35上布置有外网交换支路和内网交换支路；所述外网交换支路和所述内网交换支路分别包含有串联的以太网线接口eth3/eth4和ethswitch切换开关，并在所述交换板35可拆卸插接所述背板时，使两ethswitch切换开关的非串联端分别通过布置在所述背板上的以太网线与所述控制通信板32、所述记录板33、所述接口板34和所述监测数据采集板卡通信互联。如图2所示，所述外网交换支路用于实现各板卡与外部互联网络的数据交换，以便响应地面数据服务，其通过对应的ethswitch切换开关实现启停；所述内网交换支路用于实现各板卡与内部局域网的数据交换，以便实现板卡控制或储存数据的导出目的，其也通过对应的ethswitch切换开关实现启停。此外，为了方便接线应用，所述交换板35的两以太网线接口eth3/eth4在可拆卸插接所述背板时，露出所述机箱1的外表面。

优化的，所述监测数据采集板卡包括轴温采集板41和箱温采集板42，并使所述轴温采集板41和所述箱温采集板42分别在可拆卸插接所述背板时，通过布置在所述背板上的局部总线通信互联。如图2所示，所述局部总线可以但不限于为rs485总线或rs422总线，通过前述设置，可以在所述轴温采集板41和所述箱温采集板42之间实现温度监测数据交互，进一步方便进行灵活扩展使用。

优化的，所述控制通信板32为两块且分别布置有拨码开关。如图2所示，所述拨码开关用于作为方便操作控制的地址开关，以便手动设定本地主机的通信地址，进一步方便安装使用。

优化的，所述电源板31上布置有两条独立的电源支路，其中，所述电源支路包含有依次串联的110v电性接口、dc/dc降压模块和24v输出接口；两电源支路的24v输出接口分别通过独立的供电线路电连接所述控制通信板32、所述记录板33、所述接口板34和所述监测数据采集板卡的供电端口。通过前述设置，可以实现供电双保险，避免因其中一路供电中断而造成本主机不工作。此外，两110v电性接口的电压范围可具体为dc70v～dc137.5v，整体功耗≤200w。

优化的，还包括设置在所述机箱1中的散热风扇，以及在所述机箱1的侧板上开设有若干散热孔101。如图2所示，所述散热风扇可采用具有强排风冷特点的风机，以便实现高效散热目的，以满足工作设计需求(工作环境：海拔≤3600m；温度：-25℃～+70℃，+85℃时可持续运行10分钟；湿度：最湿月月平均最大相对湿度不大于95％；存储环境：-40℃～+45℃)。

优化的，所述控制通信板32的以太网线接口eth1-a/eth2-b和/或多功能车辆总线接口mvb1-a/mvb1-b在可拆卸插接所述背板时，露出所述机箱1的外表面；和/或，所述接口板34的数字输入接口di和数字输出接口do在可拆卸插接所述背板时，露出所述机箱1的外表面；和/或，所述监测数据采集板卡的采集接口在可拆卸插接所述背板时，露出所述机箱1的外表面。如图1所示，通过前述设计，可以进一步方便接线应用。

优化的，所述供电端口布置有过流防护电路和第一隔离保护电路；和/或，所述控制通信板32、所述记录板33、所述接口板34和所述监测数据采集板卡的can总线接口布置有第二隔离保护电路。前述过流防护电路和隔离保护电路均可采用现有的相应电路结构实现，如此可确保各板卡的电路安全，实现本主机的稳定目的。

综上，采用本实施例所提供的车载安全综合监控主机，具有如下技术效果：

(1)本实施例提供了一种将主处理单元与多监测数据采集板卡可拆卸地集成在一个箱体中的新型主机，即包括有机箱、背板、主处理单元和若干监测数据采集板卡，其中，背板内置在机箱中并布置有供电线路和can总线，主处理单元包括电源板、控制通信板、记录板和接口板，如此可以在现有技术基础上将诸如3u失稳监测系统、3u轴温监测系统和3u振动监测系统等监测系统集成到一个6u机箱中，使得监测性能集中化，并缩小安装空间的需求，同时还统一了多监测系统的数据输出接口，避免出现线缆杂乱和不便于列车设计及安装的问题；

(2)通过基于现有处理算法集成有失稳、平稳、轴温和振动监测等功能，可实现对监测数据的集中统筹，并利于采用数据融合算法实现对列车走行部的综合监测及预判，实现由传统的单项功能测试走向多项测试集中分析处理的目的，可有效提高预判准确率，保证列车运营维护安全；

(3)所述车载安全综合监控主机还具有方便接线、利于扩展使用、散热效果好和供电稳定及安全等优点，便于实际应用和推广。

以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除