機車數(shù)據(jù)采集和專家診斷系統(tǒng)的方案設(shè)計

王海峰

摘 要：針對目前機車在區(qū)間中出現(xiàn)故障時機車乘務(wù)員通過自身的能力不能第一時間準確將故障信息傳遞給機務(wù)段運用部門

120咨詢臺，以便咨詢臺人員指導(dǎo)乘務(wù)員及時處理機車在途發(fā)生的故障以壓縮處置時間減少機車非正常停車的時間，同時當機車進入機務(wù)段后為了便于機務(wù)各部門人員能第一時間了解機車的運用情況，研制了機車數(shù)據(jù)采集和專家診斷系統(tǒng)。文中給出了設(shè)計架構(gòu)及設(shè)計原理。該系統(tǒng)已在多種機車中進行了運用，其性能穩(wěn)定、可靠，均達到運用要求。

關(guān)鍵詞：機車故障；數(shù)據(jù)采集；專家診斷系統(tǒng)；120咨詢臺

1 概述

目前，在中國鐵路上機車在區(qū)間行駛中出現(xiàn)故障時的處理辦法是乘務(wù)人員與機務(wù)段運用部門120遠程故障咨詢臺聯(lián)系，由咨詢臺的人員對乘務(wù)人員進行指導(dǎo)，以處理機車故障。但由于乘務(wù)員的水平參差不齊對故障的描述有時不能準確、詳盡，造成120遠程咨詢臺的人員不能快速準確地反饋故障處理辦法，導(dǎo)致故障處理時間過長，增加了機車非正常停車及設(shè)備故障的發(fā)生。為解決這個問題需要將機車實時故障及事件信息進行遠程傳輸給120遠程故障咨詢臺，由專業(yè)人員進行故障分析，形成準確解決方案及時快速進行指導(dǎo)處置，便于壓縮咨詢處置的時間，減少機車非正常停車及設(shè)備故障的發(fā)生。

文章提出了車載機車故障的數(shù)據(jù)采集并將機車實時故障及事件信息進行遠程傳輸，由120專業(yè)人員利用和使用地面專家分析系統(tǒng)進行故障分析，形成準確解決方案及時快速進行指導(dǎo)處置設(shè)計方案，以解決目前存在的問題。同時，對于檢修和整備部門，該方案可以將機車運行中產(chǎn)生的關(guān)鍵故障信息（如6A系統(tǒng)產(chǎn)生報警信息、控制系統(tǒng)的故障信息、設(shè)備狀態(tài)信息等）和故障發(fā)生時前后固定時間段相關(guān)聯(lián)的事件信息采集和傳輸，給技術(shù)人員提供診斷依據(jù)。

2 系統(tǒng)的整體架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)思

機車數(shù)據(jù)采集和專家診斷系統(tǒng)主要包括：車載實時數(shù)據(jù)監(jiān)測預(yù)警裝置、車載無線數(shù)據(jù)傳送裝置以及基于數(shù)據(jù)庫的地面遠程專家診斷平臺。課題主要研究車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實時采集，前段故障診斷處理，基于GPRS/3G、WLAN以及北斗短報文的車地通信，地面數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及數(shù)據(jù)挖掘?qū)＜以\斷技術(shù)。圖1為系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。

2.2 系統(tǒng)的主要功能和技術(shù)要求

在機車運行中即在途機車發(fā)生機車質(zhì)量問題及事故時，該系統(tǒng)通過實時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和事件信息，自動進行分析和數(shù)據(jù)整理，并提交給指揮中心解決方案，包括乘務(wù)員對故障處理建議和解決步驟建議，以及行車對策建議等。由指揮中心指揮機車乘務(wù)人員進行故障排查和方案決策。當機車進入機務(wù)段后，機務(wù)人員可以通過GPRS/3G、WLAN調(diào)取機車相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過地面專家分析系統(tǒng)進行更詳盡的分析。

系統(tǒng)實時顯示數(shù)據(jù)要同步。車-地數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動遠程傳輸，實時數(shù)據(jù)信息及其他數(shù)據(jù)信息的傳輸；要求車-地數(shù)據(jù)自動遠程傳輸后，地面行車指揮專家系統(tǒng)的信息與機車運行信息數(shù)據(jù)最大限度的做到同步運行，信號同步最大誤差不應(yīng)大于3S，否則將造成機車實時信息與地面行車指揮專家系統(tǒng)的信息的“失真”，達不到快速診斷、快速指揮乘務(wù)員解決機車故障的目的。

3 系統(tǒng)的具體設(shè)計實施

3.1 車載數(shù)據(jù)采集部分的原理

車載的數(shù)據(jù)采集部分采用基于MCU（LPC1778）的嵌入式平臺做控制部分。機車的受電弓部分、主斷路器部分、軸隔離部分、牽引力部分、輔助變流部分及制動機部分的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的通信總線傳遞給控制部分，控制部分將這些數(shù)據(jù)編碼、打包后通過北斗短報文傳送給120咨詢臺（機車在途中），進段后通過GPRS/3G將更詳細的數(shù)據(jù)傳送給機務(wù)段相關(guān)部門。車載數(shù)據(jù)采集部分的原理框圖如圖2所示。

3.2 地面機車遠程監(jiān)測與專家診斷系統(tǒng)

地面機車遠程監(jiān)測與專家診斷系統(tǒng)分為三個大的部分：機車定位部分、行車專家指揮系統(tǒng)與地面專家分析系統(tǒng)。這三個部分分別完成機車的在途定位（顯示機車車號及配屬段別，便于快速查看機車位置），120咨詢臺的行車故障處理和機車進段后機車情況的詳細分析等。圖3是以機車在途中受電弓的故障分析為例對系統(tǒng)做以簡要說明。

4 結(jié)束語

文章指出了現(xiàn)階段機車在途中故障診斷處理中存在的問題，通過數(shù)據(jù)采集和專家系統(tǒng)的彌補了現(xiàn)有設(shè)備的缺點，同時也為機務(wù)技術(shù)人員了解機車運用狀況提供了方便、準確的手段。該系統(tǒng)已在多種機車中進行了運用，其性能穩(wěn)定、可靠，均達到運用要求。

參考文獻

[1]黃 ，王立德.在系統(tǒng)可編程邏輯器件在機車故障檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].北京交通大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版，2001，25（1）.

[2]馬艷英.機車故障檢測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子科技大學(xué)，2012.

[3]華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M].北京：中國高等教育出版社，2006.

[4]K.Nielsen，Karsten“A review and comparation of pulse width modulation（PWM） methods for analog and digital input switching power amplifiers，”Proc.102nd AES convention，Mar 1997.