CN103634046A - 轨道车辆光纤网络诊断装置和方法及用该装置的轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆光纤网络诊断装置和方法及用该装置的轨道车辆，光纤网络由中央控制装置、终端控制装置以及光纤组成，诊断装置包括光信号检测仪，所述光信号检测仪包括OTDR模块、合波滤波器，合波滤波器的两个内部相通的光纤输入端分别连接两条所述光纤，两条所述光纤分别连接所述中央控制装置和终端控制装置或分别连接两个所述终端控制装置，OTDR模块连接所述合波滤波器与两个所述光纤输入端相通的测试端口。本发明通过合波滤波器将OTDR模块接入既有的列车光纤网络中，对光纤进行检测，能够实时采集光纤的状态信息，得到轨道车辆光纤网络的故障信息，辅助技术人员对光纤网络的检修，降低了检修成本。

Description

轨道车辆光纤网络诊断装置和方法及用该装置的轨道车辆

技术领域

本发明涉及一种诊断装置和方法，特别涉及一种轨道车辆光纤网络诊断装置和方法及用该装置的轨道车辆。

背景技术

因光纤网络具有抗电磁干扰能力强、信号传输效率高等特点，诸多轨道车辆上采用了基于光纤的列车控制网络。但光纤作为一种机密器件，外界物理碰撞、较小的弯曲半径、光连接器被污浊等，均可能影响光纤信号传输的质量。对光纤网络通路的可靠性监测，一直未被列入列车运行安全监控范围。国内也一直未能形成一套有效的列车光纤网络监测方法和设备，给列车运行线路故障排查与售后维护带来很大的困难。

由于光纤隐蔽走线，且部分故障仅在运行时出现，这给光路故障排查带来了很大的困难。当前的处理措施是将出现问题的光纤线路全部更换，此项操作耗时耗力，会增加检修维护的成本，却未能找到问题的根源。

针对轨道车辆的特殊要求，有必要针对轨道车辆光纤控制网络进行光纤通路监测，实时监测光纤信号的工作状态。

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，可以实时监测光纤网络工作状态，并实时记录故障点位置、故障发生与消失时间、列车所处地理位置的轨道车辆光纤网络诊断装置。

本发明的另一个主要目的在于提供一种轨道车辆光纤网络诊断方法。

本发明的再一个主要目的在于提供一种应用上述装置的轨道车辆。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆光纤网络诊断装置，所述光纤网络由中央控制装置、终端控制装置以及光纤组成，所述诊断装置包括光信号检测仪，所述光信号检测仪包括OTDR模块，用于发送检测信号，接收反射信号，处理反射信号；合波滤波器，用于将所述检测信号接入所述光纤，将所述反射信号分离到所述OTDR模块，所述合波滤波器的两个内部相通的光纤输入端分别连接两条所述光纤，两条所述光纤分别连接所述中央控制装置和终端控制装置或分别连接两个所述终端控制装置，所述OTDR模块连接所述合波滤波器与两个所述光纤输入端相通的测试端口。

进一步，光信号检测仪还包括用于确定故障发生时轨道车辆位置和速度的GPS模块，所述GPS模块与所述OTDR模块连接。

进一步，光信号检测仪还包括用于向外发送检测结果的GSM模块，所述GSM模块与所述OTDR模块连接。

本发明的另一个技术方案是：

一种利用上述轨道车辆光纤网络诊断装置的轨道车辆光纤网络诊断方法，包括以下步骤：

步骤1，将连接中央控制装置与终端控制装置和/或连接两个终端控制装置之间的光纤分为两条光纤，两条所述光纤分别连接所述合波滤波器的两个内部相通的光纤输入端，两条所述光纤的另一端分别连接所述中央控制装置与终端控制装置或分别连接所述两个终端控制装置，将合波滤波器与两个所述光纤输入端相通的测试端口连接所述OTDR模块；

步骤2，OTDR模块对光纤进行检测。

进一步，在所述步骤2中，所述OTDR模块的发射模块发送检测信号，检测信号通过合波滤波器进入光纤，所述OTDR模块的接收模块接收光纤返回的反射信号，并通过所述OTDR模块的处理模块对所述反射信号处理，取得所述光纤故障点的位置、故障开始时间、结束时间等故障信息数据，将故障信息数据通过GSM模块以短信形式向外传输。

进一步，在所述步骤2后增加一个步骤，所述光信号检测仪内的GPS模块将故障发生时轨道车辆的地理位置和车速信息传输到OTDR模块中，OTDR模块的处理模块将地理位置和车速信息处理后，通过GSM模块以短信形式向外传输。

本发明的另一个技术方案是：

一种应用上述轨道车辆光纤网络诊断装置的轨道车辆，包括两端的头车和中间的各节车厢，在所述头车上设置有中央控制装置，在各节所述车厢内设置有终端控制装置，所述中央控制装置与所述终端控制装置之间以及所述两个终端控制装置之间通过两条方向相反的光纤连接，形成环线回路的光纤网络，每条所述光纤都设置至少一个为其检测的所述轨道车辆光纤网络诊断装置。

综上内容，本发明所述的一种轨道车辆光纤网络诊断装置和方法及用该装置的轨道车辆，通过合波滤波器将OTDR模块接入既有的列车光纤网络中，对光纤进行检测，能够实时采集光纤的状态信息。通过OTDR模块对光纤故障点的位置、故障发生时间、结束时间进行检测，并通过GSM模块向外发送。通过GPS模块检测在出现故障时列车的位置和速度信息。通过本发明可得到轨道车辆光纤网络的故障信息，辅助技术人员对光纤网络的检修，降低了检修成本。

附图说明

图1 是本发明应用在轨道车辆上的结构示意图；

图2 是本发明在两节车厢应用的结构示意图；

图3 是本发明在头车与车厢应用的结构示意图。

如图1和图2所示，车厢1，终端控制装置2，光信号检测仪3，合波滤波器4，OTDR模块5，GPS模块6，GSM模块7，光纤8，头车9，中央控制装置10。

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，轨道车辆如各类动车组，包括两端的头车9和中间的各节车厢1，在头车9内设置中央控制装置10，在各节车厢1内设置终端控制装置2。头车9上的中央控制装置10分别与邻近头车9的两节车厢1内的两个终端控制装置2连接，中间各节车厢1的终端控制装置2之间每隔一个车厢1相互连接。中央控制装置10与终端控制装置2之间通过两条方向相反的光纤8连接，两个终端控制装置2之间同样通过两条方向相反的光纤8连接，从轨道车辆整体上来看，两个中央控制装置10以及多个终端控制装置2之间的相互光纤8连接，形成了两条不同方向的环线回路，即形成了两条方向相反的环线回路的光纤网络。如果在一个方向的环线没有检测到应答时，就向环线的另一个方向送信，因此能够避开故障部位。

如图1所示，每条光纤8都设置有一个对其检测的诊断装置，诊断装置为光信号检测仪3，这里所说的每条光纤8是指连接两个终端控制装置2的小段光纤8，以及连接中央控制装置10和终端控制装置2的小段光纤8，并非指一整条长的环线回路。如果将每条光纤8理解为同一方向的一整条环线回路，则这里的技术特征应该理解为，在该环线回路的每一段光纤8上都设置一个为该段光纤8检测的诊断装置，本说明书下面对每条光纤8也按此定义。光信号检测仪3设置在中央控制装置10或终端控制装置2旁，对每条光纤8进行检测。光信号检测仪3用于诊断光纤8是否故障，若发生故障诊断光纤8的故障点位置。

如图2和图3所示，光信号检测仪3两端通过光纤8与中央控制装置10和终端控制装置2连接或与两个终端控制装置2连接。光信号检测仪3包括合波滤波器4、OTDR（Optical Time Domain Reflectometer，光时域反射仪）模块5、GPS（Global Positioning System，全球定位***）模块6和GSM（Global System of Mobile communication，全球移动通信***）模块7。

合波滤波器4主要用于将OTDR模块5接入光纤8，合波滤波器4包括分光器、滤波模块、补偿模块（图中未示出），其两个光纤输入端内部相通，测试端口与两个光纤输入端相通，类似于三通阀结构。两个光纤输入端分别连接两条光纤8，两条光纤8的另一端分别连接中央控制装置10和终端控制装置2或连接两个终端控制装置2。测试端口与OTDR模块连接，使OTDR模块发送的检测信号接入光纤8，并使光纤8内返回的反射信号通过合波滤波器4分离到OTDR模块，被OTDR模块接收。滤波模块用于对合波滤波器4内的光进行滤波，补偿模块对输入的检测信号进行补偿，使输入的光强度不衰减。

OTDR模块5主要用于发送检测信号，接收反射信号，处理反射信号，OTDR模块5包括发射模块、接收模块、处理模块等（图中未示出），处理模块包括了光时域反射处理芯片、GPS处理芯片、GSM无线发射处理芯片等。OTDR模块5与合波滤波器4连接，OTDR模块5向发射模块发送命令，启动OTDR检测，发射模块发送检测信号，检测信号通过合波滤波器4进入光纤8，光纤8返回的反射信号通过合波滤波器4被OTDR模块5的接收模块接收，接收到的反射信号传输到处理模块，处理模块对接收的反射信号进行处理，根据检测信号随光纤8距离变化得到OTDR数据，分析OTDR数据，将之转换为光纤8内的故障点位置，从而确定光纤8内故障点的位置、发生时间和结束时间等故障信息数据。

GPS模块6设置在光信号检测仪3内，与OTDR模块5连接，用于记录和检测光纤8故障发生时，列车的位置和速度信息。

GSM模块7设置在光信号检测仪3内，与OTDR模块5连接。

OTDR模块5的处理模块处理后得到的故障信息数据，通过GSM模块7以短信的形式向外发送到地面，地面人员接收到故障信息数据后，储存起来，以便列车回库后，通过故障信息数据对光纤网络进行检修，为维修提供了参考依据。GPS模块6采集到的光纤8故障时的列车位置和速度信息经过处理模块处理后，同样通过GSM模块7以短信的形式向外发送到地面。向外发送的诊断信息，为技术人员提供了一手资料，在列车回库检修时，参考诊断信息，即可快速排出故障。

车上人员可通过外接电脑的形式，观察光纤网络的检测情况，在光信号检测仪3上接入笔记本电脑，在电脑上安装相应程序，光信号检测仪3的检测诊断情况可在电脑上显示。

一种利用上述轨道车辆光纤网络诊断装置实现的轨道车辆光纤网络诊断方法，具有如下步骤：

步骤1，将中央控制装置10和终端控制装置2之间和两个终端控制装置2之间的光纤8分成两条光纤8，两条光纤8中间通过光信号检测仪3连接，具体的讲，两条光纤8分别接入光信号检测仪3的合波滤波器4的两个光纤输入端，将合波滤波器4的测试端口与OTDR模块5连接。

步骤2，光信号检测仪3对光纤8进行检测，OTDR模块5的发射模块发送检测信号，检测信号通过合波滤波器4进入光纤8，OTDR模块5接收模块接收来自光纤8返回的反射信号，处理模块对反射信号进行数据处理，确定光纤8故障点的位置、开始时间、结束时间等故障信息数据，将光纤8故障信息数据通过GSM模块7以短信形式向地面发送。

步骤3，光信号检测仪3内部的GPS模块6将光纤8故障发生时轨道车辆的地理位置和车速信息传输到OTDR模块5中，OTDR模块5的处理模块处理GPS模块6传过来的信息后，通过GSM模块7以短信形式向地面发送。

通过上述对于轨道车辆光纤网络的诊断装置和诊断方法，可有效的对轨道车辆的光纤网络进行实时监测和诊断，在光纤8出现故障时，可将诊断结果，如光纤8故障点的位置、故障开始时间、结束时间、故障时列车时速、位置等故障信息在以短信形式向外发送，或者车上人员通过对光信号检测仪3接入电脑，来观察诊断情况。为日后光纤网络的检修提供了参考数据，辅助技术人员解决排出故障，无需对光纤8线路整条更换，节约了检修成本。

本实施例还公开了一种应用上述的轨道车辆光纤网络诊断装置的轨道车辆，该轨道车辆包括上述轨道车辆光纤网络诊断装置，并应用上述轨道车辆光纤网络诊断方法。

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。

Claims (7)

1.一种轨道车辆光纤网络诊断装置，所述光纤网络由中央控制装置、终端控制装置以及光纤组成，其特征在于：所述诊断装置包括光信号检测仪，所述光信号检测仪包括OTDR模块，用于发送检测信号，接收反射信号，处理反射信号；合波滤波器，用于将所述检测信号接入所述光纤，将所述反射信号分离到所述OTDR模块，所述合波滤波器的两个内部相通的光纤输入端分别连接两条所述光纤，两条所述光纤分别连接所述中央控制装置和终端控制装置或分别连接两个所述终端控制装置，所述OTDR模块连接所述合波滤波器与两个所述光纤输入端相通的测试端口。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆光纤网络诊断装置，其特征在于：所述光信号检测仪还包括用于确定故障发生时轨道车辆位置和速度的GPS模块，所述GPS模块与所述OTDR模块连接。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆光纤网络诊断装置，其特征在于：所述光信号检测仪还包括用于向外发送检测结果的GSM模块，所述GSM模块与所述OTDR模块连接。

4.一种利用如权利要求1至3任一项所述的轨道车辆光纤网络诊断装置的轨道车辆光纤网络诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将连接中央控制装置与终端控制装置和/或连接两个终端控制装置之间的光纤分为两条光纤，两条所述光纤分别连接所述合波滤波器的两个内部相通的光纤输入端，两条所述光纤的另一端分别连接所述中央控制装置与终端控制装置或分别连接所述两个终端控制装置，将合波滤波器与两个所述光纤输入端相通的测试端口连接所述OTDR模块；

步骤2，OTDR模块对光纤进行检测。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆光纤网络诊断方法，其特征在于：在所述步骤2中，所述OTDR模块的发射模块发送检测信号，检测信号通过合波滤波器进入光纤，所述OTDR模块的接收模块接收光纤返回的反射信号，并通过所述OTDR模块的处理模块对所述反射信号处理，取得所述光纤故障点的位置、故障开始时间、结束时间等故障信息数据，将故障信息数据通过GSM模块以短信形式向外传输。

6.根据权利要求4所述的轨道车辆光纤网络诊断方法，其特征在于：在所述步骤2后增加一个步骤，所述光信号检测仪内的GPS模块将故障发生时轨道车辆的地理位置和车速信息传输到OTDR模块中，OTDR模块的处理模块将地理位置和车速信息处理后，通过GSM模块以短信形式向外传输。

7.一种应用如权利要求1至3任一项所述的轨道车辆光纤网络诊断装置的轨道车辆，包括两端的头车和中间的各节车厢，其特征在于，在所述头车上设置有中央控制装置，在各节所述车厢内设置有终端控制装置，所述中央控制装置与所述终端控制装置之间以及所述两个终端控制装置之间通过两条方向相反的光纤连接，形成环线回路的光纤网络，每条所述光纤都设置至少一个为其检测的所述轨道车辆光纤网络诊断装置。

Images