CN109238753B - 车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控*** - Google Patents

Abstract

本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***，包括传感器、信号采集装置、信号接收装置以及车载列车控制装置。传感器与信号采集装置设置在车辆的转向架上，信号接收装置设置在车辆的车体上，车载列车控制装置设置在车辆的车厢内，转向架通过连接件与车体连接；传感器与信号采集装置连接，信号采集装置与信号接收装置无线连接，信号接收装置与车载列车控制装置连接。通过传感器实时检测转向架区域的轴承温度、转动速度以及加速度信息，信号采集装置通过无线方式将信息实时发送至位于车体上的信号接收装置，信号接收装置将信息发送至车载列车控制装置，实现高精度实时检测，提高了轨道交通车辆的可靠性和安全性，显著降低维护成本。

Description

车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***

技术领域

本发明属于车辆信号检测技术领域，涉及一种车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***。

背景技术

轨道交通车辆的一个显著特点就是“自导向”，即列车不需要司机进行方向控制，而是由线路上的轨道进行引导而运行，此导向功能是由轨道交通车辆的转向架来实现的。图1为本发明提供的转向架在轨道交通车辆中的位置示意图，图2a为本发明提供的转向架的主视图，图2b为本发明提供的转向架的俯视图。如图1所示，转向架1的作用是承载列车车厢2 的重量，同时为列车运行方向进行导向，即转向架1在轨道的引导下沿轨道进行移动和转向。如图2a和图2b所示，转向架1主要由构架11、车轮 12、连接件13、车轴14、牵引电机15、齿轮箱16等组成。转向架1通过连接件13与列车车厢2连接，转向架1可以绕连接件13进行一定角度的转动。

轨道交通车辆在转向架上布置了较多的传感器，以满足列车的牵引***、制动***以及列车控制***(ATP、LKJ等)的控制功能和保护功能需求。这些传感器对于列车至关重要，如果出现问题，将会严重影响列车的控制和保护功能，使得列车的牵引丢失、制动防滑功能失效以及列车控制功能异常，导致列车紧急制动而无法行车，造成列车晚点，影响铁路的正常运营秩序。具体来说，转向架上布置的传感器主要是分为温度传感器和速度传感器两种。图3为本发明提供的传感器在转向架上的位置示意图，如图3所示，温度传感器包括转向架轴承温度传感器、牵引电机温度传感器以及齿轮箱轴承温度传感器，速度传感器包括列车控制***速度传感器、制动***速度传感器、牵引电机速度传感器以及转向架横向加速度传感器。上述传感器分别分布在转向架的不同位置，通过传感器自带的电缆连接到车厢底部，与来自列车控制***的电缆相连，实现不同的控制和保护功能。除此之外，轨道交通车辆转向架上还设置有保护接地和变压器工作接地装置以及制动***用的气路管路，以实现整车的保护性接地、变压器工作回流接地以及为制动***供风。

目前，轨道交通车辆的转向架区域存在较多的传感器和接地装置，这些传感器和接地装置均需要通过电缆连接至车厢内的电气设备上。而轨道交通车辆在运行过程中，转向架在列车转弯时以连接件为中心旋转的同时，还存在点头以及振动问题，很容易造成连接电缆的磨损、紧固件的失落。同时，轨道交通列车在轨道上运行时，由于列车带动的空气扰流作用，很容易将轨道附近的沙石激起，将传感器的电缆击伤。传感器的电缆受损后，很容易造成传感器失效，触发列车保护***动作，引起动车组牵引失效、紧急制动，从而造成轨道交通车辆晚点，严重影响铁路的正常运营秩序。目前，在武广客高铁、京沪高铁等线路，已多次发生轴温传感器误报、速度传感器信号异常等故障。

针对上述技术问题，本领域技术人员开发了一种新型轴承温度检测***，该***包括设置在待检测车辆上的轴温检测装置和设置在轨道线路旁边的读写设备。其中，轴温检测装置通过红外线的方式探测待检测车辆上的轴承温度，判断轴承的运行状态是否正常，并将探测到的轴温数据无线传输至读写设备。读写设备读取到轴温检测装置的待检测车辆的轴承温度后，通过无线方式传输至监控***。通过设置在轨道交通车辆上的红外线传感器来检测轨道交通车辆的轴承温度，虽然避免了采用自带电缆的轴温传感器而带来的传感器自带电缆易遭受损伤的问题，但该***利用非接触式红外线轴温检测装置检测轴承温度，检测精度较低，响应速度较慢。而且需要通过人工对监控***进行值守，当有轴温报警时，还需要通过人工及时通知列车司乘人员进行处理，不能与列车的控制***相连实现与列车的联动和自动保护，对于轨道交通车辆的保护缺乏实时性和有效性。

发明内容

本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***，实现高精度实时检测，提高了轨道交通车辆的可靠性和安全性，显著降低维护成本。

本发明提供一种车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***，包括：传感器、信号采集装置、信号接收装置以及车载列车控制装置；

所述传感器与所述信号采集装置设置在车辆的转向架上；所述信号接收装置设置在所述车辆的车体上；所述车载列车控制装置设置在所述车辆的车厢内；所述转向架通过连接件与所述车体连接；

所述传感器与所述信号采集装置连接，所述信号采集装置与所述信号接收装置无线连接，所述信号接收装置与所述车载列车控制装置连接。

可选的，所述信号采集装置包括第一电源模块、第一数据采集处理模块和第一无线传输模块；

所述第一电源模块分别与所述第一数据采集处理模块、所述第一无线传输模块连接，所述第一数据采集处理模块与所述第一无线传输模块连接；所述第一数据采集处理模块通过数据传输端口与所述传感器连接。

可选的，所述***还包括第一地面控制中心；所述第一地面控制中心与所述第一无线传输模块连接。

可选的，所述信号接收装置包括第二电源模块、第二数据采集处理模块和无线接收模块；

所述第二电源模块分别与所述第二数据采集处理模块、所述无线接收模块连接；所述第二数据采集处理模块分别与所述无线接收模块、所述车载列车控制装置连接。

可选的，所述***还包括第二地面控制中心；所述信号接收装置还包括第二无线传输模块；

所述第二无线传输模块分别与所述第二数据采集处理模块、所述第二地面控制中心连接。

可选的，所述车载列车控制装置包括列车网络控制模块、牵引***控制模块、制动***控制模块和列车信号控制模块；所述列车网络控制模块分别与所述列车信号控制模块、所述牵引***控制模块、所述制动***控制模块连接，所述牵引***控制模块与所述制动***控制模块连接，所述列车信号控制模块与所述制动***控制模块连接。

可选的，所述***还包括第三地面控制中心；所述车载列车控制装置还包括第三无线传输模块；

所述第三无线传输模块与所述第三地面控制中心连接。

可选的，所述传感器包括温度传感器和速度传感器。

可选的，所述温度传感器包括转向架轴承温度传感器、牵引电机温度传感器和齿轮箱轴承温度传感器。

可选的，所述速度传感器包括列车控制***速度传感器、制动***速度传感器、牵引电机速度传感器和转向架横向加速度传感器。

本发明实施例提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***，包括传感器、信号采集装置、信号接收装置以及车载列车控制装置。传感器与信号采集装置设置在车辆的转向架上，信号接收装置设置在车辆的车体上，车载列车控制装置设置在车辆的车厢内，转向架通过连接件与车体连接；传感器与信号采集装置连接，信号采集装置与信号接收装置无线连接，信号接收装置与车载列车控制装置连接。通过传感器实时检测转向架区域的轴承温度、转动速度以及加速度信息，信号采集装置通过无线方式将信息实时发送至位于车体上的信号接收装置，信号接收装置将信息发送至车载列车控制装置，实现高精度实时检测，提高了轨道交通车辆的可靠性和安全性，显著降低维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的转向架在轨道交通车辆中的位置示意图；

图2a为本发明提供的转向架的主视图；

图2b为本发明提供的转向架的俯视图；

图3为本发明提供的传感器在转向架上的位置示意图；

图4为本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***的结构示意图一；

图5为本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***的设备分布图一；

图6为本发明提供的信号采集装置的结构示意图一；

图7为本发明提供的信号接收装置的结构示意图一；

图8为本发明提供的车载列车控制装置的结构示意图一；

图9为本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***的设备分布图二；

图10为本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***的信号传递示意图；

图11为本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***的结构示意图二；

图12为本发明提供的信号接收装置的结构示意图二；

图13为本发明提供的车载列车控制装置的结构示意图二。

附图标记说明：

1-转向架；11-构架；12-车轮；13-连接件；14-车轴；15-牵引电机； 16-齿轮箱；

2-信号采集装置；

3-信号接收装置；

4-车载列车控制装置；41-列车网络控制模块；42-牵引***控制模块； 43-制动***控制模块；44-列车信号控制模块；

5-传感器；

6-车体。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明中的“第一”、“第二”、“第三”等只起标识作用，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。“多个”是指两个或两个以上。

图4为本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***的结构示意图一；图5为本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***的设备分布图一；

如图4所示，本实施例提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***，包括：传感器、信号采集装置、信号接收装置以及车载列车控制装置；其中，

传感器与信号采集装置连接，信号采集装置与信号接收装置无线连接，信号接收装置与车载列车控制装置连接。

如图5所示，传感器5与信号采集装置2设置在车辆的转向架1上；信号接收装置3设置在车辆的车体6上；车载列车控制装置4设置在车辆的车厢内；转向架1通过连接件13与车体6连接。

本实施例的连接件13可以是心盘，也可以是枕梁结构。若连接件13为心盘，则心盘处设有止推轴承，转向架1可以若心盘进行一定角度的转动，只要能起到连接转向架与车体即可，对于连接件的具体结构，本实施例不作限定。

具体的，本实施例的传感器包括温度传感器和速度传感器。

其中，温度传感器具体包括转向架轴承温度传感器、牵引电机温度传感器和齿轮箱轴承温度传感器。

其中，速度传感器具体包括列车控制***速度传感器、制动***速度传感器、牵引电机速度传感器和转向架横向加速度传感器。

由***的上述分布情况可知，不同种类的传感器均设置在车辆的转向架上，传感器的具***置参见图3。信号采集装置同样设置在车辆的转向架上，通过电缆与不同种类的传感器连接。不再将传感器电缆连接至车体上，避免了转向架与车体之间的相互运动造成的传感器线缆磨损以及紧固件脱落的问题，大大降低了转向架传感器线缆磨损和紧固件脱落的故障率。

图6为本发明提供的信号采集装置的结构示意图一，如图6所示，本实施例的信号采集装置包括第一电源模块、第一数据采集处理模块和第一无线传输模块。

其中，第一电源模块分别与第一数据采集处理模块、第一无线传输模块连接，第一数据采集处理模块与第一无线传输模块连接；第一数据采集处理模块通过数据传输端口与传感器连接。

第一电源模块为第一数据采集处理模块和第一无线传输模块供电，第一电源模块可以由蓄电池、太阳能电池或者车载电源***供电，对此本实施例不作具体限定。

第一数据采集处理模块通过数据传输端口与不同类型的传感器连接，采集温度、速度、加速度等信号数据。第一数据采集处理模块将不同类型的信号数据进行调理、数据类型转换和编码后打包发送至第一无线传输模块。

第一无线传输模块将打包的信号数据通过无线传输的方式发送至信号接收装置。

可选的，本实施例的信号采集装置还包括寄存器，寄存器为第一数据采集处理模块提供缓存空间。

图7为本发明提供的信号接收装置的结构示意图一，如图7所示，本实施例的信号接收装置包括第二电源模块、第二数据采集处理模块和无线接收模块；

其中，第二电源模块分别与第二数据采集处理模块、无线接收模块连接；第二数据采集处理模块分别与无线接收模块连接、车载列车控制装置连接。

第二电源模块为第二数据采集处理模块和无线接收模块供电，第二电源模块由来自轨道交通车辆供电***提供电源。

无线接收模块接收来自信号采集装置发送的信号数据，将信号数据发送至第二数据采集处理模块，第二数据采集处理模块将信号数据进行必要的调理、数据类型转换和解码后，一方面将处理后的信号数据在存储器中进行存储，通常采用数据循环记录的方式进行存储，以满足数据下载和数据存储的要求；另一方面通过有线传输的方式将处理后的信号数据发送至车载列车控制装置，以使车载列车控制装置对车辆进行监视、控制、故障诊断以及远程传输服务。

可选的，本实施例的信号接收装置还包括寄存器，寄存器为第二数据采集处理模块提供缓存空间。

图8为本发明提供的车载列车控制装置的结构示意图一，如图8所示，本实施例的车载列车控制装置包括列车网络控制模块、牵引***控制模块、制动***控制模块和列车信号控制模块。

其中，列车网络控制模块分别与列车信号控制模块、牵引***控制模块、制动***控制模块连接，牵引***控制模块与制动***控制模块连接，列车信号控制模块与制动***控制模块连接。

车载列车控制装置根据接收到的信号接收装置发送的信号数据，对车辆进行监视、控制、故障诊断以及远程传输服务。

其中，列车网络控制模块为列车的中央控制单元，用于向牵引***控制模块和制动***控制模块发出控制指令，使其分别执行牵引功能和制动功能，另外，列车网络控制模块还用于接收列车信号控制模块发出的指令，对列车的运行状态进行控制。

牵引***控制模块用于接收列车网络控制模块发送的牵引指令，根据牵引指令控制牵引***实施牵引功能，另外，牵引***控制模块还用于接收制动***控制模块发送的电制动指令实施电制动功能。

制动***控制模块用于接收列车网络控制模块和/或列车信号控制模块发送的制动指令实施制动功能，并向牵引***控制模块发送电制动指令。

列车信号控制模块用于根据接收到轨道线路信号向列车网络控制模块发出控制指令，在一定条件下，也可直接向制动***控制模块发出制动指令。

图9为本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***的设备分布图二，如图9所示，车载列车控制装置中的列车网络控制模块41、牵引***控制模块42、制动***控制模块43和列车信号控制模块 44通过总线与信号接收装置3连接，列车网络控制模块41、牵引***控制模块42、制动***控制模块43和列车信号控制模块44分布在车辆车厢的不同位置处。

图10为本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***的信号传递示意图，如图10所示，转向架上的传感器将采集到的轴温、速度以及加速度等信号通过有线的方式传输至转向架上的信号采集装装置，再由信号采集装置通过无线的方式将信号传输至安装在轨道交通车辆车体上的信号接收装置，最后信号接收装置通过有线的方式将接收到的信号传输至位于轨道交通车辆车厢内的车载列车控制装置。

通过***设备之间的信号传输，实现对车辆运行状态的实时监控，无需在轨道旁设置转向架信号检测装置，无需在轨道线路上安排大量的巡检人员进行野外作业，能够显著降低人力、物力成本，同时改善了维护人员的工作环境。

本发明实施例提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***，包括传感器、信号采集装置、信号接收装置以及车载列车控制装置。其中，传感器与信号采集装置设置在车辆的转向架上，信号接收装置设置在车辆的车体上，车载列车控制装置设置在车辆的车厢内，转向架通过连接件与车体连接；传感器与信号采集装置连接，信号采集装置与信号接收装置无线连接，信号接收装置与车载列车控制装置连接。通过传感器实时检测转向架区域的轴承温度、转动速度以及加速度信息，信号采集装置通过无线传输方式将检测信息实时发送给位于车体上的信号接收装置，信号接收装置将检测信息发送至车载列车控制装置，实现高精度实时检测的同时，实现与车辆的联动和自动保护，提高了轨道交通车辆的可靠性和安全性，显著降低大量人力、物力成本，改善了维护人员的工作环境。

在上述实施例的基础上，还可以在***中增加远程无线传输模块，以便地面监控中心实时远程监控轨道交通车辆转向架和车辆的运行状态，下面结合附图对本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***进行详细说明。

图11为本发明提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***的结构示意图二，在图8所示***结构的基础上，如图11所示，本实施例提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***还包括地面控制中心。

根据连接关系的不同，地面控制中心分为第一地面控制中心、第二地面控制中心和第三地面控制中心；

其中，第一地面控制中心与信号采集装置无线连接，第一地面控制中心通过信号采集装置获取轨道交通车辆的转向架信息以及列车的运行状态。

具体的，信号采集装置中的第一无线传输模块通过移动数据网向第一地面控制中心实时发送轨道交通车辆的转向架信息以及列车的运行状态。

其中，第二地面控制中心与信号接收装置无线连接，第二地面控制中心通过信号接收装置获取轨道交通车辆的转向架信息以及列车的运行状态。

图12为本发明提供的信号接收装置的结构示意图二，如图12所示，本实施例的信号接收装置增设第二无线传输模块。

第二无线传输模块通过移动数据网向第二地面控制中心实时发送轨道交通车辆的转向架信息以及列车的运行状态。

其中，第三地面控制中心与车载列车控制装置无线连接，第三地面控制中心通过车载列车控制装置获取轨道交通车辆的转向架信息以及列车的运行状态。

图13为本发明提供的车载列车控制装置的结构示意图二，如图13所示，本实施例的车载列车控制装置增设第三无线传输模块。

第三无线传输模块通过移动数据网向第三地面控制中心实时发送轨道交通车辆的转向架信息以及列车的运行状态。

可选的，地面控制中心可以同时具有第一地面控制中心、第二地面控制中心和第三地面控制中心的功能，避免了***某装置中的无线传输模块故障导致无法获取检测信息的问题，提高了监控***整体的稳定性和安全性。

本发明本实施例提供的车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***，包括传感器、信号采集装置、信号接收装置、车载列车控制装置以及地面控制中心；其中，传感器与信号采集装置设置在车辆的转向架上，信号接收装置设置在车辆的车体上，车载列车控制装置设置在车辆的车厢内，转向架通过连接件与车体连接；传感器与信号采集装置连接，信号采集装置与信号接收装置无线连接，信号接收装置与车载列车控制装置连接，地面控制中心与信号采集装置和/或信号接收装置和/或车载列车控制装置无线连接。地面控制中心通过信号采集装置和/或信号接收装置和/或车载列车控制装置实时获取转向架上各传感器的检测信息，实现远程监控轨道交通车辆转向架和列车的运行状态，实现地面控制中心与车辆的联动，提高了轨道交通车辆的可靠性和安全性，显著降低大量人力、物力成本，改善了维护人员的工作环境。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种车载轨道交通车辆转向架传感器无线传输监控***，其特征在于，包括：传感器、信号采集装置、信号接收装置以及车载列车控制装置；

所述传感器与所述信号采集装置设置在车辆的转向架上；所述信号接收装置设置在所述车辆的车体上；所述车载列车控制装置设置在所述车辆的车厢内；所述转向架通过连接件与所述车体连接；

所述传感器与所述信号采集装置连接，所述信号采集装置与所述信号接收装置无线连接，所述信号接收装置与所述车载列车控制装置连接；

所述车载列车控制装置包括列车网络控制模块、牵引***控制模块、制动***控制模块和列车信号控制模块；所述列车网络控制模块分别与所述列车信号控制模块、所述牵引***控制模块、所述制动***控制模块连接，所述牵引***控制模块与所述制动***控制模块连接，所述列车信号控制模块与所述制动***控制模块连接；

所述车载列车控制装置根据接收到的信号接收装置发送的信号数据，对车辆进行监视、控制、故障诊断以及远程传输服务。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述信号采集装置包括第一电源模块、第一数据采集处理模块和第一无线传输模块；

所述第一电源模块分别与所述第一数据采集处理模块、所述第一无线传输模块连接，所述第一数据采集处理模块与所述第一无线传输模块连接；所述第一数据采集处理模块通过数据传输端口与所述传感器连接。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述***还包括第一地面控制中心；所述第一地面控制中心与所述第一无线传输模块连接。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述信号接收装置包括第二电源模块、第二数据采集处理模块和无线接收模块；

所述第二电源模块分别与所述第二数据采集处理模块、所述无线接收模块连接；所述第二数据采集处理模块分别与所述无线接收模块连接、所述车载列车控制装置连接。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述***还包括第二地面控制中心；所述信号接收装置还包括第二无线传输模块；

所述第二无线传输模块分别与所述第二数据采集处理模块、所述第二地面控制中心连接。

6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括第三地面控制中心；所述车载列车控制装置还包括第三无线传输模块；

所述第三无线传输模块与所述第三地面控制中心连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的***，其特征在于，所述传感器包括温度传感器和速度传感器。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述温度传感器包括转向架轴承温度传感器、牵引电机温度传感器和齿轮箱轴承温度传感器。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述速度传感器包括列车控制***速度传感器、制动***速度传感器、牵引电机速度传感器和转向架横向加速度传感器。

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