CN111272452A - 高速列车制动试验台网络安全检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高速列车制动试验台网络安全检测***，其硬件组件包括：试验台，用于承载高速列车的制动装置；控制台设置于试验台的一侧，用于检测并采集所述自制动装置的试验数据并显示；风路相关装置用于模拟实车的风路装置以进行试验；司控模拟装置用于模拟实车司机的控制操作；数据服务器用于存储控制台及司控模拟装置产生的数据；软件模块包括：现场监测***，分析及模拟***和远程监测***，现场监测***设于控制台内，用于以规范化的格式对试验数据进行采集、分类、存储、管理及显示；分析及模拟***设于服务器内，用于对维修决策、备件配置、保障资源优化进行***管理；远程监测***，用于为客户端设备提供试验过程数据及结果数据。
Description
技术领域
本发明适用于列车制动领域，尤其涉及一种高速列车制动试验台网络安全检测***。
背景技术
随着我国列车速度不断提升，列车制动***的可靠性和实时性尤为重要。制动试验台作为主要的检验环节，在数年的研究改进中逐步得到完善，但仍存在以下不足：
1、目前试验台多采用现场总线上位机监测的方法，缺少远程监测***的研制，仅有的少量远程***却在实时性、可靠性、鲁棒性及抗干扰性方面不容乐观。
2、对整车试验、列车总线的通讯等方面模拟不够完善，同时总线冗余性模拟不足，一旦现场总线出现问题会导致整个通讯控制***崩溃。
3、在故障监测和诊断方面，未充分考虑各部件间及各子***间的耦合关系、未充分利用历史数据信息。
综上，目前国内列车在上诉方面仍存在不足，因此急需引入网络安全检测技术以满足实际需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速列车制动试验台网络安全检测***，以解决现有的列车制动***的可靠性和实时性无法进行高效的远程监测和操作的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种高速列车制动试验台网络安全检测***，包括硬件组件及软件模块，所述硬件组件包括：
试验台，用于承载高速列车的制动装置；
控制台，设置于试验台的一侧，用于检测并采集所述自制动装置的试验数据并显示；
风路相关装置，用于模拟实车的风路装置以进行试验；
司控模拟装置，用于模拟实车司机的控制操作；
数据服务器，用于存储所述控制台及司控模拟装置产生的数据；
所述软件模块包括：现场监测***，分析及模拟***和远程监测***，所述现场监测***设于所述控制台内，用于以规范化的格式对试验数据进行采集、分类、存储、管理及显示；所述分析及模拟***设于所述服务器内，用于对维修决策、备件配置、保障资源优化进行***管理；所述远程监测***，用于为客户端设备提供试验过程数据及结果数据。
较佳地，所述控制台设置有：数据采集单元，数据采集卡及工控机，所述数据采集单元用于检测所述自制动装置的试验数据，所述试验数据包括车轴和闸瓦温度、转速、闸瓦及气缸压力；所述数据采集卡用于采集所述试验数据，并通过RS485总线上传至所述工控机；所述工控机用于对所述试验数据进行处理获取试验结果及显示所述试验数据和试验结果。
较佳地，所述数据采集单元，包括：气路监测单元，用于进行制动***管路和设备的气密性、空重车调整性能的气路试验；
压力监测单元，用于进行制动***的阶段制动缓解试验、传动效率、黏着试验的试验；
温度监测单元，用于进行车轴温度的检测；
速度监测单元，用于进行制动***的防滑试验。
较佳地，所述风路相关装置包括：空气压缩机，用于提供压缩空气；储风缸，用于进行储风；制动缸，用于进行制动。
较佳地，所述司控模拟装置包括：司控器，信号转换装置及PLC，所述信号转换装置通过三线制利用雷格码模拟司机控制手柄的7级常用制动、紧急制动、制动缓解的命令并输入至PLC进行基础制动的执行，所述PLC通过RS485与所述控制台通信。
较佳地，所述现场监测***为基于Win XP操作***并采用VB6.0开发的数据采集***，采用MSComm控件初始化波特率、同位检查、数据位和停止位，并配置通讯地址及缓冲区，通过Input属性读取缓冲区后，由ADO控件实时写入Access数据库，实现试验数据的自动、实时、准确采集。
较佳地，所述分析及模拟***通过综合考虑数据量、开销、准确性及效率相关因素，采用C4.5决策树结合实际服役故障数据、维修数据对故障进行分类和评估，并依据分类结果，结合实际维修标准、维修数据，故障数据，资源费用等，对维修决策、备件配置、保障资源优化等进行***管理。
较佳地，所述远程监测***，搭建了B/S和C/S两个构架，试验监测时采用以B/S架构为主，C/S为辅助的方案。
较佳地，还包括电源模块，用于为***供电以提供动力。
本发明提供的高速列车制动试验台网络安全检测***是一种低成本、易操作、可靠性高且可远程操作的高速列车制动试验台网络安全检测***，能够完成单车及整车制动***性能实验、基础制动实验、故障诊断及预测等功能。且其充分结合各子***，基于历史数据故障进行决策和预测，多种设备及平台均可通过TCP/IP接入***进行远程监测，提高了***的适用性与可靠性。
附图说明
图1为本发明高速列车制动试验台网络安全检测***硬件组件结构图；
图2为本发明高速列车制动试验台网络安全检测***软件部分框图。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
本实施例提供了一种高速列车制动试验台网络安全检测***，包括硬件组件及软件模块，所述硬件组件包括：
试验台，用于承载高速列车的制动装置；
控制台，设置于试验台的一侧，用于检测并采集所述自制动装置的试验数据并显示；
风路相关装置，用于模拟实车的风路装置以进行试验；
司控模拟装置，用于模拟实车司机的控制操作；
数据服务器，用于存储所述控制台及司控模拟装置产生的数据；
所述软件模块包括：现场监测***，分析及模拟***和远程监测***，所述现场监测***设于所述控制台内，用于以规范化的格式对试验数据进行采集、分类、存储、管理及显示；所述分析及模拟***设于所述服务器内，用于对维修决策、备件配置、保障资源优化进行***管理；所述远程监测***，用于为客户端设备提供试验过程数据及结果数据。
如图1所示，本实施例中的控制台设置在试验台一侧，包括：数据采集单元，数据采集卡及工控机。其中，数据采集单元为基础数据获取部分，用于检测自制动装置的试验数据，试验数据包括车轴和闸瓦温度、转速、闸瓦及气缸压力灯。为获取合适的试验数据，各测试点可依据实际试验工况进行灵活调整。数据采集卡及工控机为数据采集及显示部分，其中，数据采集卡用于采集上述试验数据，并通过RS485总线上传至工控机；工控机用于对试验数据进行处理，并获取试验结果，并进行显示。
本实施例中的数据采集卡为PCL818L、PCI1611U，这里的工控机及PCL818L、PCI1611U数据采集卡等通信设备，是软件部分的载体。考虑到工业环境下RS232通讯的抗干扰性差、传输比特率低等问题，工控机与底层采用RS485总线进行紧密衔接，通过软件实现自动化采集、监控过程。
优选地，上述的数据采集单元，包括：气路监测单元、压力监测单元、温度监测单元、速度监控单元。气路监测单元，用于进行制动***管路和设备的气密性、空重车调整性能等相关的气路试验。通过工控机实时监测压力传感器的仪表气路状态；压力监测单元，用于进行制动***的阶段制动缓解试验、传动效率、黏着试验的相关试验；温度监测单元，用于进行车轴温度的检测；速度监测单元，用于进行制动***的防滑试验。
气路监测单元具体包括：压力传感器、数据采集卡、交流电机、升降机、工控机等，其中，压力传感器设置在空气弹簧、制动缸和BCU制动出口处。通过工控机实时监测压力传感器的仪表气路状态；
压力监测单元，由压力传感器、数据采集卡、压力变送器、工控机等组成。压力传感器设置在闸瓦和制动缸活塞杆上。除了压力传感器外，还安装指针式压力表、数显表，显示来自传感器测量结果。实验台面板设有相关的压力显示仪表，用于实验过程中监测压力变化，同时计算机实时显示压力传感器测量值。
温度监测单元，包括非接触式红外测温仪、S型热电偶、数据采集卡等。S型热电偶特点是热电性能稳定、精度高、使用范围较广。采用非接触式红外测温仪检测车轴温度。
速度监控单元，由磁电式测速传感器、电机控制器、伺服电机等部分组成。电机转速信号由传感器进行采集并输出数字量，直接送入防滑器、另一路传至工控机。防滑器使列车在制动时有效地防止轮对因滑行而造成的踏面擦伤，从而实现调节制动力。
优选实施例中，上述的风路相关装置包括：空气压缩机，用于提供压缩空气；储风缸(ARS)，用于进行储风；制动缸(BCS)，用于进行制动。通过管路***模拟实车，包括总风管、列车管和制动管路等。而BCU作为制动控制的关键部件，由紧急阀、空重车阀、中继阀、集成气路板、防护罩、压力变送器、压力测试接口、电气连接器等组成。
司控模拟装置包括：司控器，信号转换装置及PLC，信号转换装置通过三线制利用雷格码模拟司机控制手柄的7级常用制动、紧急制动、制动缓解的命令并输入至PLC进行基础制动的执行，PLC通过RS485与控制台的工控机通信。
在通信线路方面，***选用以太网线作为通讯总线，通过路由器将模拟的机车和车辆进行组网，重新定义了总线的应用层协议，基于对称型网络结构，在全列车布置两条以太网通讯线，一条用于传输控制信号，另一条用于数据采集，确保信号的及时性和有效性；每个挂在列车总线的设备都包含有总线控制器，以确保故障时自动切换。
参考图2所示，***的软件部分包括现场监测***，分析及模拟***和远程监测***，充分的利用了历史数据，采用B/S和C/S构架结合的方式，***采用分布式构架，利用虚拟机技术分别模拟设计、运用、维系三部门，解决了数据间的孤立问题，实现了数据的自动采集、存储、分析及远程监测，提高了***决策预测的准确性。
本实施例中，现场监测***主要用于以规范化的格式对数据进行采集、分类、存储、管理及显示等操作。现场监测***是基于Win XP操作***并采用VB6.0开发的数据采集***，其中，采用MSComm控件初始化波特率、同位检查、数据位和停止位，并配置通讯地址及缓冲区，通过Input属性读取缓冲区后，由ADO控件实时写入Access数据库，实现试验数据的自动、实时、准确采集。
而为了更好了解和分析制动***，在服务器中，本发明采用java开发并搭建了分析及模拟***，由于现场监测***已经对数据进行了初步的清洗操作，因此，分析及模拟***通过综合考虑数据量、开销、准确性及效率相关因素，并采用C4.5决策树结合实际服役故障数据、维修数据对故障进行分类和评估，并依据分类结果，结合实际维修标准、维修数据，故障数据，资源费用等，对维修决策、备件配置、保障资源优化等进行***管理。
具体地，C4.5决策树即采用信息增益率作为分类导向，结合实际维修过程中总结的故障因素属性，以此排序并***形成叶子节点。同时，以K次交叉的方式将实际运营故障数据分为K份，K-1份作为训练学习数据，1份作为测试检验数据，以确保构建的决策树的准确性。
此外，在分析及模拟***中，依据分类结果，结合实际维修标准、维修数据，故障数据，资源费用等，对维修决策、备件配置、保障资源优化等进行***管理，是为了进一步为用户提出指导性建议，保证对象能够健康、安全、经济、持续、有效的运行。在结合实际服役故障数据、维修数据评估健康情况或初步分类，然后利用神经网络、故障树等方法进一步精确故障的同时，***采用Amesim仿真软件对***进行建模仿真，精确参照实际气路尺寸、电磁阀频率、气压数据、气缸容积等参数，对试验过程进行断点分析，为实验后期的研发、设计、调整提供理论依据及建议。分析***包括：参数设定、制动试验类型、PLC控制、Amesim分析、历史记录查询等功能。
考虑到试验数据、维修数据、故障数据、资源数据等均由服务器进行处理，其负载能力有限，因此在服务器端搭建hadoop平台，利用VMware虚拟机将多核计算机均衡分配，其他从机亦可以通过网关连接进行操作，将数据层数据、实际维修数据等均布式的存储在HDFS中并由MapReduce分布式的计算，保证***安全、高效、稳定、迅速的执行。
优选地，上述的远程监测***，搭建了B/S和C/S两个构架，试验监测时采用以B/S架构为主，C/S为辅助的方案。搭建B/S和C/S两个构架可使监测更方便，监测时，服务器开放本地连接端口供模拟机车、车辆监控***的工控机连接，每台工控机设置成固定IP，采用Socket连接方式连接。
B/S远程监测***，采用Apache+Tomcat作为Web应用服务器，配置标准80端口作为Web终端请求端口。由Java编写的Servlet负责交互式地浏览及修改数据，利用Eclipse工具开发了Jsp动态页面，实现了参数设定、车型选择、试验类型选择、模拟对比、故障诊断、历史记录和帮助等功能。
在服务器搭建了C/S构架的服务器端，开放服务器9100端口作为客户端连接端口，采用Java语言编写了SocketServer供客户端连接，实现数据的传输和报警信号的及时推送，构架包括三个模块：数据处理模块、处理模块、通信模块。分别用于完成数据处理及对线程控制、完成客户端连接及XML文件的封装与解析、数据传输通道等。用户通过客户端登陆后，可通过人性化的图形展示，直观、及时的了解到实验状况。
此外，本实施例提供的***还包括电源模块，用于为***供电以提供动力。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种高速列车制动试验台网络安全检测***，其特征在于，包括硬件组件及软件模块，所述硬件组件包括：
试验台，用于承载高速列车的制动装置；
控制台，设置于试验台的一侧，用于检测并采集所述自制动装置的试验数据并显示；
风路相关装置，用于模拟实车的风路装置以进行试验；
司控模拟装置，用于模拟实车司机的控制操作；
数据服务器，用于存储所述控制台及司控模拟装置产生的数据；
所述软件模块包括：现场监测***，分析及模拟***和远程监测***，所述现场监测***设于所述控制台内，用于以规范化的格式对试验数据进行采集、分类、存储、管理及显示；所述分析及模拟***设于所述数据服务器内，用于对维修决策、备件配置、保障资源优化进行***管理；所述远程监测***，用于为客户端设备提供试验过程数据及结果数据。
2.根据权利要求1所述的高速列车制动试验台网络安全检测***，其特征在于，所述控制台设置有：数据采集单元，数据采集卡及工控机，所述数据采集单元用于检测所述自制动装置的试验数据，所述试验数据包括车轴和闸瓦温度、转速、闸瓦及气缸压力；所述数据采集卡用于采集所述试验数据，并通过RS485总线上传至所述工控机；所述工控机用于对所述试验数据进行处理获取试验结果及显示所述试验数据和试验结果。
3.根据权利要求2所述的高速列车制动试验台网络安全检测***，其特征在于，所述数据采集单元，包括：气路监测单元，用于进行制动***管路和设备的气密性、空重车调整性能的气路试验；
压力监测单元，用于进行制动***的阶段制动缓解试验、传动效率、黏着试验的试验；
温度监测单元，用于进行车轴温度的检测；
速度监测单元，用于进行制动***的防滑试验。
4.根据权利要求1所述的高速列车制动试验台网络安全检测***，其特征在于，所述风路相关装置包括：空气压缩机，用于提供压缩空气；
储风缸，用于进行储风；
制动缸，用于进行制动。
5.根据权利要求1所述的高速列车制动试验台网络安全检测***，其特征在于，所述司控模拟装置包括：司控器，信号转换装置及PLC，所述信号转换装置通过三线制利用雷格码模拟司机控制手柄的7级常用制动、紧急制动、制动缓解的命令并输入至PLC进行基础制动的执行，所述PLC通过RS485与所述控制台通信。
6.根据权利要求1所述的高速列车制动试验台网络安全检测***，其特征在于，所述现场监测***为基于Win XP操作***并采用VB6.0开发的数据采集***，采用MSComm控件初始化波特率、同位检查、数据位和停止位，并配置通讯地址及缓冲区，通过Input属性读取缓冲区后，由ADO控件实时写入Access数据库，实现试验数据的自动、实时、准确采集。
7.根据权利要求1所述的高速列车制动试验台网络安全检测***，其特征在于，所述分析及模拟***通过综合考虑数据量、开销、准确性及效率相关因素，采用C4.5决策树结合实际服役故障数据、维修数据对故障进行分类和评估，并依据分类结果，结合实际维修标准、维修数据，故障数据，资源费用等，对维修决策、备件配置、保障资源优化等进行***管理。
8.根据权利要求1所述的高速列车制动试验台网络安全检测***，其特征在于，所述远程监测***，搭建了B/S和C/S两个构架，试验监测时采用以B/S架构为主，C/S为辅助的方案。
9.根据权利要求1所述的高速列车制动试验台网络安全检测***，其特征在于，还包括电源模块，用于为***供电以提供动力。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200612 |
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