专利名称：机车状态信息显示方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明有关于机车状态信息显示，特别是有关于一种图形化显示机车状态信息的方法及系统。
背景技术：
机车的状态信息是机车司乘人员了解机车运行中机车上各部分功能运用情况和司机指令执行情况的直观体现。机车的状态信息主要分为
1. 机车的基本状态信息，其主要包括机车受电弓的状态(升起、降下)，主断路器的状态(闭合、断开)，司机控制器状态(零位、无方向选择非零位、司机控制器的牵引/电制动百分比)，接触网电压，蓄电池电压，制动系统压力(总风缸压力、列车管压力、均衡风缸压力、制动缸压力)机车的运行方向，机车的载重，机车的设定速度；
2. 机车的功能信息，其主要包括机车的撒沙，机车的空转/滑行；
3. 机车的故障信心，其主要包括故障等级，故障概述，故障的处理建议。
目前现有机车的状态信息主要通过大量的机械指示器、指示灯、显示屏的文字信息等作为人机交互界面，这些显示还存在如下的不足有待进一步的改进
1. 机械指示器被大量的应用于早期的电力机车状态信息显示，主要用于制动系统压力、接触网电压、蓄电池电压等的显示。其局限性在于只能直观的显示反映电力机车信息中的数值量；
2. 指示灯主要是用于电力机车功能信息(如空转、撒沙等)、机车故障信息的显示， 一般通过指示灯对应的标牌、指示灯上刻字来反映其对应的机车信息。其局限性在于标注的文字由于空间限制不一定能够清楚的表达其原有的含义；对不同机车而言，司乘人员均需要花费时间熟悉每个指示灯的定义；
3.机车状态信息使用机车状态显示屏显示是近年来电力机车普遍采用的方式，现有机车的机车状态显示屏主要通过文字信息来反映机车的状态，通过不同的界面显示不同的机车状态信息，相对于机械指示器、指示灯的显示，此种方式包括的信息更多。其局限性在于机车上大量的信息在显示屏上以
文字的形式显示，司乘人员需要记住信息的位置才能方便的找到需要了解的信息。对于不同型号的电力机车，不同的文字信息显示形式增加司乘人员适
应过程的时间；特别是对于故障的显示，原有的故障显示主要包括故障代码(或等级)、故障名称，以文字形式显示很难表述清楚故障的信息。
可见，机械指示器、指示灯这种分散式的布置也不利于司乘人员对机车信息的读取；采用机械指示器、指示灯、显示屏的文字信息的机车状态显示形式均不能直观的、及时的将机车状态信息反映给司乘人员。
随着电气化铁路飞速发展，大量的新型电力机车将被整备，原有的采用机械指示器、指示灯、显示屏的文字显示机车信息的方式，由于过于分散或不够直观，都会对司乘人员的操作带来不便，需要司乘人员用较长的时间熟悉新型机车的操作。
申请号为92242023.8的中国实用新型专利公开了一种智能型液晶数字化机动车辆显示仪表，可对车辆的工作状态进行监视、报警，上述显示仪表根据传感器检测到的信息在液晶面板的不同预定位置上以该面板所固有的数字、英文、箭头、图符等显示油量、里程积累、行驶速度、水温、刹车、车门状况等信息。上述实用新型专利作为本发明的现有技术合并于此。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种采用显示屏以图形化显示电力机车状态信息的方法，采用的图形满足国际铁路联盟标准等相关标准的要求，这样可以保证使用图形的统一性，在显示屏上通过统一的图形来显示机车状态信息，司乘人员通过显示屏上的图形符号来了解机车的状态信息，对于不同的机车，由于采用相同的图形符号，有助于司乘人员在较短的时间内熟练的读取机车状态信息，减少了司乘人员的培训时间。
本发明的第二个目的是提供一种采用显示屏以图形化显示电力机车状态信息的方法，通过显示屏上的图形来显示机车的状态信息，这样可以减少原有机械指示器、指示灯的数量，避免原来状态显示过于分散给司乘人员观察机车状态带来的不便。
本发明的第三个目的是提供一种采用显示屏以图形化显示电力机车状态信息的方法，通过显示屏上的图形来显示机车的状态信息，这样可以替代原有显示屏上用文字显示的机车状态信息，有助于司乘人员更直观、方便的了解机车运行中的状态信息。
基于上述目的，本发明提供一种机车状态信息显示方法，对复数个不同的机车状态图形进行存储，再建立机车状态信息与机车状态图形的对应的关
系并存储；检测机车的状态，产生机车状态信号；采集机车状态信号，根据所述的机车状态信号生成机车状态信息；根据所述的机车状态信息与机车状态图形的对应的关系，搜索与所述的机车状态信息对应的机车状态图形；将搜索到的机车状态图形进行显示。
本发明还提供一种机车状态信息显示系统，所述的系统包括状态图形存储单元，用于存储复数个不同的机车状态图形以及机车状态信息与所述的机车状态图形的对应关系；复数个机车状态检测单元，用于检测机车的状态，产生机车状态信号；状态信号釆集单元，连接于所述的机车状态检测单元，用于采集所述的机车状态信号，根据所述的机车状态信号生成机车状态信息；状态信息检索单元，耦接于所述的状态信号采集单元及所述的状态图形存储单元，所述的车状态信息与机车状态图形的对应的关系，搜索与所述的机车状态信息对应的机车状态图形；状态图形显示单元，连接于所述的状态信息检索单元，用于将所述的状态信息检索单元搜索到的状态图形进行显示。
根据上述方案，本发明相对于现有的机车状态显示方法的方法是显著的，具有如下的效果-
一、 本发明的显示方法中，在用于电力机车状态显示的图形的选择上主要遵循国际铁路联盟的标准及相关的标准，这样就能避免在图形化的电力机车状态显示过程中选用的图形不统一，且有可能差异较大，从而造成司乘人员在对电力机车状态的读取中产生错误，或对于各种不同机车的图形化显示均需要较长时间适应过程的弊端。
二、 本发明的显示方法中，对于图形在显示屏上的显示方式的规定，有利于统一各状态的信息显示的方式，使司乘人员能更直观、方便的了解电力机车的状态信息。统一的、有规律的显示方式可以有效地增加司乘人员对电力机车状态信息的识别能力，从而有效地縮短不同型号机车投入使用时，机车司乘人员的培训时间。
本发明的显示方法能使电力机车的状态信息显示变得更直观、更方便，使电力机车的状态显示相对的集中，有利于电力机车状态信息显示的简统化，从而有效地降低由于机车状态信息显示的过于分散、显示内容不清晰造成的司乘人员操作错误；有效地降低不同型号机车投入使用后，司乘人员的适应过程时间、培训时间。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定，在附图中-
图1为本发明的图形化显示机车状态信息的系统结构图；图2为本发明的图形化显示机车状态信息的方法的流程图；图3列出了本发明一实施例中初步选取的状态图形；
7图4a为进一步确定的电力机车的状态信息显示的基本图形；
图4b为进一步确定的电力机车的状态信息显示的基本图形；图5为本发明一优选实施例的图形化显示机车状态信息的系统结构图；图6为以电力机车的空转状态为例图形化显示电力机车状态信息的系统工作流程图7为以电力机车的司机室前窗加热为例图形化显示电力机车状态信息的系统工作流程图8为以电力机车的滑行状态为例图形化显示电力机车状态信息的系统工作流程图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明提供的图形化显示机车状态信息的系统包括复数个机车状态检测单元101，用于检测机车的状态，产生机车状态信号；状态信号采集单元102，连接于所述的机车状态检测单元IOI，用于采集所述的机车状态信号，并根据所述的机车状态信号生成机车状态信息；状态信息检索单元103,耦接于状态信号采集单元102，用于根据所述的机车状态信息搜索与所述的机车状态信息对应的机车状态图形；状态图形存储单元104，用于存储复数个不同的机车状态图形以及机车状态信息与所述的机车状态图形的对应关系；状态图形显示单元105，连接于状态信息检索单元103，用于将状态信息检索单元103搜索到的状态图形进行显示。
本发明提供一种图形化显示机车状态信息的方法，如图2所示，所述的方法包括以下步骤
S201对复数个不同的机车状态图形进行存储，再建立机车状态信息与机车状态图形的对应的关系并存储；
S202检测机车的状态，产生机车状态信号；
S203采集机车状态信号，并根据所述的机车状态信号生成机车状态信息;S204根据所述的车状态信息与机车状态图形的对应的关系，搜索所述的机车状态信号对应的机车状态图形；
S205将搜索到的机车状态图形进行显示。下面以电力机车为例，对本发明进行详细说明。
在状态图形存储单元104中存储复数个不同的机车状态图形以及机车状态信信与所述的机车状态图形的对应关系(步骤S201)，所述的机车状态信息与机车状态图形的对应关系可在状态图形存储单元104中以关联表存储。机车状态图形是符合相关标准的统一的图形，对于机车的状态信息的显示，具有统一的显示原则。对于状态图形的选择，首先在国际铁路联盟的标准所规定的图形符号中进行初步选取，然后再根据所选择的图形符号及机车的各种状态信息生成机车的状态图形，这样可以使选用的状态图形能够满足国际铁路联盟各成员的要求，同时可使选用的状态图形具有统一性。经査找，国际铁路联盟标准"UIC617-2-1973国际联运用电力机车和电力动车的标记"中给出了国际联运用的电力机车、电力动车和电动车组上的铭牌或注意事项的缮写位置及措辞规定，主要包括了外部标记、司机室内的标记、机械间及电机护罩内的标记、备用件、客车车辆内的标记、布告牌、注意事项等。在这些标注中包括了电力机车的部分基本状态信息图形符号，本发明实施例中初步选取的图形符号如图3所示。
对于图3中初步选取的图形符号，由于其只代表电力机车上的某一设备或某种状态，使用这些图形符号不能够形象并直观的将电力机车的状态信息显示给司乘人员。因此，在进行电力机车状态信息的图形化显示时，需规定详细的显示原则，并绘制符合标准中图形符号的状态图形对电力机车的状态信息进行显示。根据初步选定的图形符号及电力机车相应的状态规定电力机车状态图形，同时规定每个状态图形在电力机车何种状态下的显示；对于国际铁路联盟标准中没有相应图形符号的电力机车的其它状态信息也制定相应的状态图形。确定显示原则，以确保显示方式的统一性。对于显示原则做如下规定
一、 基本显示原则
电力机车状态信息的图形化显示是为了使司乘人员更为直观的了解电力机车的状态信息，因此在显示屏的显示界面中应尽量少的使用颜色，以避免过多的颜色影响司乘人员的注意力。现以显示屏的底色为黑色为例，在显示屏上的电力机车状态信息主要以黄色、绿色和红色为主。
1. 对于电力机车的基本状态信息等的显示图形采用黄色，例受电弓、主断路器、制动系统压力等；
2. )^t于电力机车的设备状态信息、电力机车的功能状态信息的图形显示采用绿色和红色，红色代表对应的电力机车的设备状态为故障、电力机车的功能为故障，绿色代表对应的电力机车的设备状态为正常、电力机车的功能为正常。
二、 电力机车状态信息的分类
1. 对于电力机车的基本状态信息，其采用象形的的图形进行显示；
2. 对于电力机车的功能状态信息，除采用象形的图形显示外，根据其指示的功能对于机车是正常(或故障)使用绿色(或红色)进行显示；
3. 对于电力机车的设备状态信息，电力机车的设备采用象形的图形或縮写进行显示，使用绿色(或红色)显示此设备的正常(或故障)；
4. 对于电力机车的故障信息，主要是通过图形来显示故障的等级，使用易读的图形符号进行显示。
根据以上的初步选择的图形符号、显示方式和显示原则进一步确定电力机车状态信息显示的基本状态图形如图4a及图4b的所示，将图4a及图4b所示的关系表存入状态图形存储单元中104。其中包括了电力机车常用的基本状态信息、机车功能信息和故障信息，对于其它的设备、功能状态信息的显 示与机车的型号有较多关系，因此不在此列出，只是在针对不同型号机车时 做具体描述，其状态图形的选择和显示原则也将符合本发明的方法。
这样，通过以上对电力机车状态信息的状态图形的选择和显示原则的规 定，可以保证电力机车的状态信息的图形化显示在显示中使用统一的图形和 显示原则，使电力机车的状态信息显示更直观、易读，有利于司乘人员在较 短的时间内适应这种显示方法，也有利于司乘人员在新型机车投入使用时縮 短适应时间。
更具体的来讲，各机车状态检测单元101检测机车的状态，产生机车状 态信号(步骤S202)，所述的检测单元包括传感器、互感器、继电器和/或接 触器在内的电子器件。
如图5所示，在本发明一实施例中状态信号采集单元102采集所述的机 车状态信号(步骤S203)，所述的状态信号采集单元102 (如图1)包括系 统控制单元，所述的系统控制单元为牵引控制单元1021、辅助控制单元1022 和制动控制单元1023，所述的控制单元连接各自控制部分的所述的机车状态 检测单元，用于采集各自控制部分的机车状态信号，并分析采集到的机车状 态信号，生成机车状态信息，再通过机车总线将所述的机车状态信息传递给 所述的状态信息检索单元103;输入/输出单元1024，连接不属于系统控制单 元控制的机车状态检测单元，用于采集不属于系统控制单元控制的机车状态 检测单元检测到的机车状态信号，生成机车状态信息，并将所述的机车状态 信息直接传递给所述的状态信息检索单元。
在其他实施例中，所述的状态信号采集单元102可包括牵引控制单元 1021、辅助控制单元1022、制动控制单元1023、输入/输出单元1024的其中 之一或全部或其中2至4种的任意组合。
在本发明的的态信号釆集单元102还可将采集到的机车状态信号由模拟 信号转换为数字信号。本发明的系统对于电力机车机车状态信号的采集、转
ii换和传递，要遵循"IEC 61375-1:1999铁路电气设备列车总线第一部分列 车通信网络"和"EN50170:1996通用现场通信系统"两个标准的要求。
状态信息检索单元103根据接收到的机车状态信息从状态图形存储单元 105中搜索相对应的机车状态图形(步骤S204);显示单元105显示状态信 息检索单元103搜索到的状态图形(步骤S205)。如果没有搜索到相应的机 车状态图形可不做显示。
本发明的系统实现在电力机车司机室操纵台的状态显示屏上以图形显示 机车的状态信息，通过采用符合国际铁联标准及相关标准的统一图形符号， 规定电力机车状态的显示方式的规则，确保电力机车的状态显示屏上显示的 图形化的机车状态信息直观、易懂。
下面通过详细的实施例说明本发明的系统工作的流程
以图6发生机车空转为例来说明本发明系统的工作流程，电力机车的牵 引控制单元具有空转检测功能用于防止机车的某一轴粘着不够时发生车轮空 转。各轴的速度传感器检测机车各轴的运行速度，并将速度信号传递到牵引 控制单元，牵引控制单元对采集到的各轴的速度信号进行比较分析，当某一 轴的速度明显低于其它轴时，牵引控制单元认为此轴出现了空转，在显示屏 上有相应的空转状态图形显示。
状态信号检测单元101 (速度传感器)产生机车状态信号，并将其传送至 状态信号采集单元102 (牵引控制单元1021)(步骤S601);牵引控制单元 1021接收所述的机车状态信号(各轴的速度信号)，根据其接入的端口，将 其由模拟信号转换为数字信号，对采集到的各轴的速度信号进行比较分析， 当某一轴的速度明显低于其它轴时，牵引控制单元认为此轴出现了空转，生 成空转的机车状态信息，并将该机车状态信息传送给状态信息检索单元103 (步骤S602);状态信息检索单元103根据该机车某轴出现空转的机车状态 信息(异常)从状态图形存储单元104中搜索相对应的机车空转状态图形(步 骤S603);显示单元105显示述的状态图形显示(步骤S604)。
12图7以司机室前窗加热状态为例来说明本发明系统的工作流程，电力机 车的司机室前窗具有加热功能用于低温时的除霜，当司机将窗加热扳键开关 置于"加热"位时，接触器的辅助触点接通加热电路，窗加热接触器得电，
输入/输出单元采集到接触器接通的状态信号；通过扳键开关或时间继电器控 制接触器的失电，接触器的辅助触点断开加热电路，输入/输出单元采集到窗 加热取消的状态信号。在显示屏上有相应的图形显示是否处于加热状态。
状态信号检测单元101 (窗加热接触器)产生机车状态信号，并将其传送 至状态信号采集单元102 (输入/输出单元1024)(步骤S701);输入/输出单 元1024接收所述的机车状态信号，根据其接入的端口，将其由模拟信号转换 为数字信号，输入/输出单元1024分析出前窗的加热状态，生成关于窗加热机 车状态信息，并将所述的状态信息传送给状态信息检索单元103 (步骤S702); 状态信息检索单元103根据所述的窗加热的状态信息从状态图形存储单元104 中搜索相对应的机车状态图形(步骤S703);如果窗加热接触器状态信息表 示司机室前窗处于加热状态，状态信息检索单元103将从状态图形存储单元 104中选择与所述的司机室前窗加热状态相对应的状态图形，并控制显示单元 105显示所述的状态图形(步骤S704);如果窗加热接触器状态信号表示司 机室前窗未处于未加热状态，状态信息检索单元104将从状态图形存储单元 104中选择与所述的司机室前窗未加热状态相对应的状态图形，显示单元105 显示所述的状态图形，或不设置司机室前窗未加热状态相对应的状态图形， 取消加热状态的显示(步骤S705)。
以图8发生机车滑行为例来说明本发明系统的工作流程，电力机车的制 动控制单元具有滑行检测功能用于防止机车的某一轴在机车制动时由于制动 力过大发生车轮抱死滑行。各制动缸的压力传感器检测机车各制动缸的压力， 并将压力信号传递到制动控制单元，制动控制单元对采集到的各制动缸速度 信号进行比较分析，当某一制动缸的压力明显大于其它制动缸时(异常)， 制动控制单元认为此时出现了滑行，在显示屏上有相应的滑行状态图形显示。机车将自动减小制动力，当各制动缸压力传感器的信号一致时(正常)，显 示屏上的滑行图形显示将消失。
状态信号检测单元101 (压力传感器)产生机车状态信号，并将其传送至
状态信号采集单元102 (制动控制单元1023)(步骤S801);制动控制单元 1023接收所述的机车状态信号，根据其接入的端口，将其由模拟信号转换为 数字信号，制动控制单元对釆集到的各制动缸速度信号进行比较分析，生成 滑行状态信息，并将其传送给状态信息检索单元103，如果某制动缸压力信号 与其它制动缸的压力信号偏差较大(异常)表示机车处于滑行状态，如果各 制动缸压力信号相同(正常)表示机车未处于滑行状态(步骤S802);状态 信息检索单元103根据所述的机车状态信息从状态图形存储单元104中搜索 相对应的机车状态图形(步骤S803);如果所述的状态信息为滑行状态，检 索单元103将从状态图形存储单元104中选择与所述的滑行状态相对应的状 态图形，并控制显示单元105显示所述的状态图形(步骤S804);如果所述 的状态信息为未滑行状态，状态信息检索单元104将从状态图形存储单元104 中选择与所述的机车未空转状态相对应的状态图形，显示单元105显示所述 的状态图形，或不设置司机室前窗未加热状态相对应的状态图形，取消加热 状态的显示(步骤S805)。
对于本发明的输入/输出单元及状态信号采集单元，可包括两种不同的板 卡分别用于釆集数字信号和模拟信号，釆集模拟信号的板卡在采集到模拟信 号后将模拟信号转化为数字信号。
以上所述仅为本发明的具体实施方式
而已，并不用于限定本发明的保护 范围，本发明通过在机车显示屏上使用图形显示电力机车状态信息，使电力 机车的状态信息更直观、易读，虽然本发明例举的采用符合相关标准的图形 符号对电力机车的状态信息进行显示。凡在本发明的精神和原则之内，所做 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种机车状态信息显示方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤对复数个不同的机车状态图形进行存储，再建立机车状态信息与机车状态图形的对应的关系并存储；检测机车的状态，产生机车状态信号；采集机车状态信号，并根据所述的机车状态信号生成机车状态信息；根据所述的机车状态信息与机车状态图形的对应的关系，搜索与所述的机车状态信息对应的机车状态图形；将搜索到的机车状态图形进行显示。
2. 如权利要求1所述的机车状态信息显示方法，其特征在于，采集到的机车状态信号可通过机车总线传递或直接传递。
3. 如权利要求1所述的机车状态信息显示方法，其特征在于，所述的机车状态信息与机车状态图形的对应的关系为所述的机车状态信息与机车状态图形的对应的关系表。
4. 如权利要求1所述的机车状态信息显示方法，其特征在于，所述的机车状态信号通过机车上的各种传感器、互感器、继电器和/或接触器在内的电子器件检测。
5. 如权利要求1所述的机车状态信息显示方法，其特征在于，所述的方法还包括将采集到的机车状态信号由模拟信号转换为数字信号。
6. —种机车状态信息显示系统，其特征在于，所述的系统包括-状态图形存储单元，用于存储复数个不同的机车状态图形以及机车状态信息与所述的机车状态图形的对应关系；复数个机车状态检测单元，用于检测机车的状态，产生机车状态信号；状态信号采集单元，连接于所述的机车状态检测单元，用于采集所述的机车状态信号，并根据所述的机车状态信号生成机车状态信息；状态信息检索单元，耦接于所述的状态信号采集单元及所述的状态图形存储单元，用于根据所述的车状态信息与机车状态图形的对应的关系，搜索所述的的机车状态信息对应的机车状态图形；状态图形显示单元，连接于所述的状态信息检索单元，用于将所述的状态信息检索单元搜索到的状态图形进行显示。
7. 如权利要求6所述的机车状态信息显示系统，其特征在于，所述的状态信号采集单元包括系统控制单元，所述的系统控制单元为牵引控制单元、辅助控制单元和/或制动控制单元，所述的控制单元连接各自控制部分的所述的机车状态检测单元；输入/输出单元，连接不属于系统控制单元控制的机车状态检测单元。
8. 如权利要求6所述的机车状态信息显示系统，其特征在于，所述的机车状态信息与机车状态图形的对应关系为所述的机车状态信号与机车状态图形的对应的关系表。
9. 如权利要求6所述的机车状态信息显示系统，其特征在于，所述的机车状态检测单元为传感器、互感器、继电器和/或接触器。
10. 如权利要求6所述的机车状态信息显示系统，其特征在于，所述的状态信号采集单元还可将采集到的机车状态信号由模拟信号转换为数字信号。
全文摘要
本发明提供了一种机车状态信息显示方法及系统，所述的方法包括以下步骤对复数个不同的机车状态图形进行存储，再建立机车状态信息与机车状态图形的对应的关系并存储；检测机车的状态，产生机车状态信号；采集机车状态信号，根据所述的机车状态信号生成机车状态信息；根据所述的机车状态信息与机车状态图形对应的关系，搜索与所述的机车状态信息对应的机车状态图形；将搜索到的机车状态图形进行显示。本发明使电力机车的状态信息更直观、易读，减少了司乘人员对电力机车状态信息显示的适应时间。
文档编号B61L27/00GK101670842SQ20081021357
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月11日 优先权日2008年9月11日
发明者胡志鹏, 健 高 申请人:中国北车集团大同电力机车有限责任公司