一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置的制作方法

1.本实用新型涉及机车智能运用及检修数据信息处理技术领域，尤其涉及一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置。


背景技术：

2.hxn3型内燃机车自投入运用以来，具有牵引功率高、运用范围广、操作方便等特点。但其质量可靠性仍不足，在将近十年来的运用中，机务段饱受电器、电机、柴油机等故障影响，尤其是电气系统的故障率居高不下，在运用过程中经常误报三相不平衡、锁轴、逆变器通信及欠流等故障。这些问题导致机车在线路上提报故障，而回段检修时故障无法重现，无法查出故障原因。若这些典型质量问题不解决，机车质量可靠性将不能得到保障，严重影响了铁路运输秩序。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置，以克服上述技术问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
5.一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置，包括：监控记录主机，所述监控记录主机包括：主控插件、从采集插件模块、电源插件和背板插件；
6.所述从采集插件模块与第一待检测模块连接，以获取的第一机车信号数据；所述第一待检测模块包括mpu400插件、ada305插件和dio300插件；所述第一机车信号数据包括mpu400运行数据、ada305运行数据和dio300运行数据；
7.其中，所述从采集插件模块与所述mpu400插件电连接，获取mpu400运行数据；
8.所述从采集插件模块与ada305插件电连接，获取ada305运行数据；
9.所述从采集插件模块与dio300插件电连接，获取dio300运行数据；
10.所述主控插件与所述背板插件连接，以通过所述背板插件获取所述第一机车信号数据，
11.所述主控插件通过机车can总线与第二待检测模块cpm402插件连接，以获取第二机车信号数据cpm402运行数据和车载总线数据；并对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行数据采集并存储；
12.所述第二待检测模块为cpm402插件，所述第二机车信号数据为cpm402运行数据；
13.所述背板插件与所述从采集插件模块连接，用于通过背板插件实现所述主控插件和从采集插件模块之间的数据交换；
14.所述电源插件与所述主控插件、从采集插件模块和背板插件电连接用于向监控记录主机提供电源。
15.进一步的，所述主控插件包括控制模块、存储模块、can总线收发模块；
16.所述控制模块分别与所述第一待检测模块、第二待检测模块电连接；用于获取所
述第一机车信号数据和第二机车信号数据，并向所述存储模块发送控制指令；
17.所述存储模块与所述控制模块电连接，用于接收所述控制模块的控制指令，对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行存储；
18.所述can总线收发模块分别与所述控制模块和所述第二待检测模块电连接，用于实现所述控制模块与第二待检测模块之间的数据交换。
19.进一步的，所述从采集插件模块包括模拟量输入板卡、模拟量输出板卡、数字量输入板卡、数字量输出板卡和离散量输入板卡和离散量输出板卡；
20.所述模拟量输入板卡分别与ada305插件、cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取ada305插件、cpm402插件和mpu400插件的模拟量输入数据；
21.所述模拟量输出板卡分别与ada305插件、cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取ada305插件、cpm402插件和mpu400插件的模拟量输出数据；
22.所述数字量输入板卡分别与所述dio300插件、cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取dio300插件、cpm402插件和mpu400插件的数字量输入数据；
23.所述数字量输出板卡均分别与所述dio300插件、cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取dio300插件、cpm402插件和mpu400插件的数字量输出数据；
24.所述离散量输入板卡分别与cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取cpm402插件和mpu400插件的离散量输入数据；
25.所述离散量输出板卡分别与cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取cpm402插件和mpu400插件的离散量输出数据。
26.进一步的，所述主控插件还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括驱动层、控制操作层和显示操作层；
27.所述驱动层用于分别与所述主控插件和所述从采集插件模块连接，以提供获取所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据的通路；
28.所述控制操作层与所述驱动层连接，以用于对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行数据采集；
29.所述显示操作层与所述控制操作层连接，以用于设定所述第一机车信号数据阈值范围和第二机车信号数据及车载总线数据阈值范围。
30.有益效果：本实用新型的一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置，通过从采集插件模块获取mpu400运行数据、ada305运行数据和dio300运行数据，同时通过主控插件获取第二机车信号数据及车载总线数据，并对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行数据采集和存储，能够实现hxn3机车在运用工况及工程检修交车工况下，对em2000微机控制系统信号量及机车总线数据的自动采集，解决了机车在线路上提报故障，而回段检修时故障无法重现，无法查出故障原因的问题，提高作业效率，全面提升了机车智能运维及检修质量水平。
附图说明
31.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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提
下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本实用新型的数据记录监控装置结构框图；
33.图2为本实用新型的实施例中的数据记录监控装置结构框图。
具体实施方式
34.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.本实施例提供了一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置，如图1和图2所示，包括：监控记录主机和ptu车载数据模块；所述监控记录主机包括：主控插件、从采集插件模块、电源插件和背板插件；
36.所述从采集插件模块分别与mpu400、ada305和dio300电连接，用于获取第一待检测模块的第一机车信号数据；
37.所述第一待检测模块包括mpu400插件、ada305插件和dio300插件；所获得的第一机车信号数据包括mpu400运行数据、ada305运行数据和dio300运行数据；其中，所述mpu400运行数据、ada305运行数据和dio300运行数据均包括输入输出的三相电流、电压及速度传感器信号数据和励磁控制信号数据；
38.所述主控插件用于通过机车can总线与cpm402插件连接，获取第二待检测模块的第二机车信号数据及车载总线数据和通过所述背板插件获取所述第一机车信号数据，并将所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行存储；
39.所述第二待检测模块为cpm402插件，所获得的第二机车信号数据为cpm402运行数据，所述车载总线数据为can总线数据；
40.所述背板插件用于实现所述主控插件和从采集插件模块之间的数据交换；具体的，电源插件与背板插件电连接，用于实现所述主控插件将所述mpu400运行数据、ada305运行数据和dio300运行数据，与从采集插件的cpm402运行数据进行数据交换；
41.所述电源插件用于向监控记录主机提供电源；实现电源的输入、转换及分配，为整个监控记录主机提供稳定、可靠的电源。
42.所述主控插件、从采集插件模块和电源插件均与所述背板插件电连接；
43.所述ptu车载数据模块用于将所述第一机车信号数据和第二机车信号数据和车载总线数据存入ptu大数据质量跟踪数据库，并获取行车数据报告。具体的，ptu大数据质量跟踪数据库为领域内的通用数据库，获取行车数据报告的方法为领域内的常规方法，这里不进行详细描述。本实用新型的实施例中，通过u盘转存的方式，将第一机车信号数据和第二机车信号数据和车载总线数据存入电脑主机中，利用安装在电脑主机中的ptu车载数据模块实现本专利中的功能。其中的ptu车载数据模块为领域内的现有产品，本实用新型仅使用其实现本技术的功能。
44.所述主控插件包括控制模块、存储模块、can总线收发模块和通信接口模块；
45.所述控制模块分别与所述第一待检测模块、第二待检测模块和背板插件电连接；
用于获取所述第一机车信号数据和第二机车信号数据，并向所存储模块发送控制指令；
46.所述存储模块与所述控制模块电连接，用于接收所述控制模块的控制指令，对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行存储；
47.所述can总线收发模块分别与所述控制模块和所述第二待检测模块电连接，用于总线管理及实现所述控制模块与第二待检测模块之间的数据交换；
48.所述从采集插件模块与所述背板插件电连接，
49.所述从采集插件模块包括模拟量输入板卡、模拟量输出板卡、数字量输入板卡、数字量输出板卡和离散量输入板卡和离散量输出板卡；
50.具体的，所述主控插件用于通过背板插件与从采集插件中的各板卡进行数据连接通信，用于获取ada305插件模拟量数据、dio300插件的数字量数据，和cpm402和mpu400的模拟量数据、数字量数据和离散量数据，将各种数据进行克隆后通过主动插件中的存储模块进行存储。本实施例中的多块从采集插件对外提供51路模拟量采集、10路频率信号、104路离散量输出、96路离散量输入即3路电源信号的采集和处理。
51.通过机车can总线与cpm402插件连接，获取第二待检测模块的机车第二机车信号数据及车载总线数据(can总线数据)和通过所述背板插件获取所述第一机车信号数据，并将所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行存储；
52.优选的，所述主控插件还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括驱动层、控制操作层和显示操作层；
53.所述驱动层用于提供获取所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据的通路；分别与所述主控插件和所述从采集插件模块连接；具体的为提供can总线数据、模拟量通讯和信号量通讯的链路通道。
54.所述控制操作层与所述驱动层连接，用于对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行数据采集，还包括数据下载、系统设定和进行车载装置前面板显示的指标通信等指示灯的控制；将对应的控制指令发送至驱动层与从采集插件进行数据交换。
55.所述显示操作层用于设定所述第一机车信号数据阈值范围和第二机车信号数据及车载总线数据阈值范围，同时能够通过显示操作层制定时间范围，以对所设定的时间范围内的第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行下载操作，和当进行系统设定时，进行升级文件的选择，待升级文件被选中后能够实现其自动升级。
56.具体的，本实用新型的主控插件还能够对所采集到的第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行处理，方法如下：
57.s1：获取所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据；
58.s2：当机车处于程检修交车工况时，通过显示操作层设定第一机车信号数据阈值范围和第二机车信号数据及车载总线数据阈值范围；
59.s3：当所述第一机车信号数据/第二机车信号数据/车载总线数据没有处于所述第一机车信号数据阈值范围/第二机车信号数据/车载总线数据阈值范围内时，获取报警数据，并将预警信息通过所述显示操作层进行显示。
60.具体的，数据处理，是对机车em2000微机控制系统中的cpm402、mpu400、ada305、dio300信号及车载总线数据进行采集，并与机车时间组成时间同步的自定义协议采集数
据，通过设置采集频率，采集数据按照指定频率进行变换；当机车处于程检修交车工况模式下，对采集数据与阈值量比对并预警。操作者通过显示操作层，选择某一阶段的数据作为模板数据或者通过软件设置该类型数据的阈值，选择实时采集数据，实现阈值范围数据/模板数据和实时数据的比对，当监控主机实时采集数据不在阈值范围内时，提供预警，能够根据对进行预警的数据实时对产生该数据的插件进行故障判断。
61.数据下载操作，用在机车运用工况模式下，通过usb转存接口，自动下载数据文件。当usb接口接收到外接设备接入信息后，通过显示操作层选择指定时间范围的数据进行下载。
62.系统设定操作，用于实现固件和应用程序的自动升级，当通过usb插入外接设备后，通过显示操作层可进行升级文件选择，待升级文件被选中后应用程序可实现自动升级。
63.具体的，本实施例的ptu车载数据模块，能够在机车运用工况、程检修交车工况两种模式上的使用。机车运用工况的使用，操作者通过u盘，从入库机车上的监控记录主机上获取转存后的数据文件及报警数据文件，将文件转储到有安装ptu车载数据模块的电脑上，通过ptu数据可视化操作界面，生成运用报告，并存入ptu大数据质量跟踪数据库，实现对所有车辆的长期数据跟踪，以上为现有技术的利用，这里不进行详细的描述。
64.为在程检修交车工况的使用，操作者通过以太网线连接到需要调试机车上的监控记录主机，启动内置试验流程，ptu车载数据模块中的软件能够自动按照试验流程，通过监控主机采集特征项点数据，自动生成调车试验报告，同时将采集过程数据转储成csv文件，存入ptu大数据质量跟踪数据库，实现对所有车辆的长期数据与趋势跟踪。
65.所述的程检修交车工况包含小辅修交车、中修交车及秋检整修交车工况。
66.所述的内置试验流程包括小辅修交车的自负载试验流程，程检修交车自负载试验流程、外负载试验流程，以及秋检整修交车的接车数据试验流程、整修对比试验流程和创优达标评定试验流程。
67.具体的，本实施例中的车载数据监控记录装置固定在机车微机柜箱体上，采用所述主控插件上的can接口，通过can通讯延长线接入机车车载网络，周期性向机车发送请求指令，并实时获取整车的广播数据和请求回传数据；通过所述多块从采集插件的前面板接口，采用db25孔连接器，在em2000微机的信号通路上插入检测点，接入em2000微机背板总线，通过内嵌操作软件设定执行指令流程，周期性采集机车上电源信号，三相模块输入电压、输出电流信号，igbt控制及反馈信号，速度信号，以及16路的输入输出离散信号，并通过驱动层的解析输送至控制操作层，多种的数据格式和多种的频率数据通过整合形成数据流，调用内嵌操作软件的存储线程，实时进行数据存储，形成数据文件，将报警数据独立存储形成报警数据文件。
68.本实用新型通过进行硬件电路设计架构组合上的改进实现了对机车在不同工况运用下的数据采集、监控记录及通过ptu车载数据模块进行自动化流程试验，进行故障的在线及离线报警与预测等设计目的，改进了机务段整个检修作业的操作流程，提升了工作效率。
69.本实用新型的一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置，通过从采集插件模块获取mpu400运行数据、ada305运行数据和dio300运行数据，同时通过主控插件获取第二机车信号数据及车载总线数据，并对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线
数据进行数据处理和存储，能够实现hxn3机车在运用工况及工程检修交车工况下，对em2000微机控制系统信号量及机车总线数据的自动采集，解决了机车在线路上提报故障，而回段检修时故障无法重现，无法查出故障原因的问题，提高作业效率，全面提升了机车智能运维及检修质量水平。并自动生成机车运用报告，节省了专人记录的工作量，保证机车运用数据及试验数据的真实性，且能够基于机车同步时间信息，进行对机车em2000微机控制系统中cpm402、mpu400、ada305及dio300插件的信号量以及机车can总线数据的实时、连续的监视和记录，且保证不会对机车原有em2000微机控制系统的采集信号精度产生影响。进一步的，通过长期对采集数据的跟踪，建立机车的大数据质量跟踪数据库，提早对机车进行预防维护，将状态不良的机车扣修，达预防修的目的。
70.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置，其特征在于，包括：监控记录主机，所述监控记录主机包括：主控插件、从采集插件模块、电源插件和背板插件；所述从采集插件模块与第一待检测模块连接，以获取的第一机车信号数据；所述第一待检测模块包括mpu400插件、ada305插件和dio300插件；所述第一机车信号数据包括mpu400运行数据、ada305运行数据和dio300运行数据；其中，所述从采集插件模块与所述mpu400插件电连接，获取mpu400运行数据；所述从采集插件模块与ada305插件电连接，获取ada305运行数据；所述从采集插件模块与dio300插件电连接，获取dio300运行数据；所述主控插件与所述背板插件连接，以通过所述背板插件获取所述第一机车信号数据，所述主控插件通过机车can总线与第二待检测模块cpm402插件连接，以获取第二机车信号数据cpm402运行数据和车载总线数据；并对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行数据采集并存储；所述第二待检测模块为cpm402插件，所述第二机车信号数据为cpm402运行数据；所述背板插件与所述从采集插件模块连接，用于通过背板插件实现所述主控插件和从采集插件模块之间的数据交换；所述电源插件与所述主控插件、从采集插件模块和背板插件电连接用于向监控记录主机提供电源。2.根据权利要求1所述的一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置，其特征在于，所述主控插件包括控制模块、存储模块、can总线收发模块；所述控制模块分别与所述第一待检测模块、第二待检测模块电连接；用于获取所述第一机车信号数据和第二机车信号数据，并向所述存储模块发送控制指令；所述存储模块与所述控制模块电连接，用于接收所述控制模块的控制指令，对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行存储；所述can总线收发模块分别与所述控制模块和所述第二待检测模块电连接，用于实现所述控制模块与第二待检测模块之间的数据交换。3.根据权利要求1所述的一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置，其特征在于，所述从采集插件模块包括模拟量输入板卡、模拟量输出板卡、数字量输入板卡、数字量输出板卡和离散量输入板卡和离散量输出板卡；所述模拟量输入板卡分别与ada305插件、cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取ada305插件、cpm402插件和mpu400插件的模拟量输入数据；所述模拟量输出板卡分别与ada305插件、cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取ada305插件、cpm402插件和mpu400插件的模拟量输出数据；所述数字量输入板卡分别与所述dio300插件、cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取dio300插件、cpm402插件和mpu400插件的数字量输入数据；所述数字量输出板卡均分别与所述dio300插件、cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取dio300插件、cpm402插件和mpu400插件的数字量输出数据；所述离散量输入板卡分别与cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取cpm402插件和mpu400插件的离散量输入数据；
所述离散量输出板卡分别与cpm402插件和mpu400插件连接，以用于分别获取cpm402插件和mpu400插件的离散量输出数据。4.根据权利要求1所述的一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置，其特征在于，所述主控插件还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括驱动层、控制操作层和显示操作层；所述驱动层用于分别与所述主控插件和所述从采集插件模块连接，以提供获取所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据的通路；所述控制操作层与所述驱动层连接，以用于对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行数据采集；所述显示操作层与所述控制操作层连接，以用于设定所述第一机车信号数据阈值范围和第二机车信号数据及车载总线数据阈值范围。

技术总结
本实用新型公开了一种用于内燃机车的车载数据监控记录装置，通过从采集插件模块获取MPU400运行数据、ADA305运行数据和DIO300运行数据，同时通过主控插件获取第二机车信号数据及车载总线数据，并对所述第一机车信号数据和第二机车信号数据及车载总线数据进行数据采集和存储，能够实现HXN3机车在运用工况及工程检修交车工况下，对EM2000微机控制系统信号量及机车总线数据的自动采集，解决了机车在线路上提报故障，而回段检修时故障无法重现，无法查出故障原因的问题，提高作业效率，全面提升了机车智能运维及检修质量水平。了机车智能运维及检修质量水平。了机车智能运维及检修质量水平。


技术研发人员：王铭 陈闯 孙家林 张冲 高振元 杨润麒 朱博
受保护的技术使用者：中车大连机车研究所有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/9/3