一种动车组车载安全监测装置及系统的制作方法

1.本技术涉及动车安全的技术领域，尤其是涉及一种动车组车载安全监测装置及系统。


背景技术：

2.近年来，高速铁路发展迅速，动车运行时速已达350km/h，在动车高速运行时，需要对动车的各项数据进行监控，从而减小动车出现事故可能性。其中，需要用到轴温检测装置、转向架振动检测装置、车体平稳性检测装置等各类监测装置，利用上述监测装置实现对动车检测从而输出各项数据。
3.随着技术的发展，为了使动车能够更好的运行，对动车各项数据的监测也越来越多，而为了监测更多的数据，需要在动车上安装更多的装置、设备，而由于在先安装的装置、设备已经占用大量空间，而动车体积基本固定，内部保留的乘坐空间基本固定，导致剩余的用于安装装置、设备的空间小，致使难以再安装更多的装置、设备，所以，如何减小装置、设备的体积以减小装置、设备占用的安装空间成为了亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.为了减小检测装置占用的安装空间，本技术提供了一种动车组车载安全监测装置及系统。
5.第一方面，本技术提供的一种动车组车载安全监测装置采用如下的技术方案：
6.一种动车组车载安全监测装置，动车上设置有动车检测模块和车辆网络，其特征在于：包括接口单元、控制通信单元、记录单元、交换单元、背板和机箱；
7.所述接口单元、所述控制通信单元、所述记录单元和所述交换单元均与所述动车检测模块的输出接口连接；所述背板安装在所述机箱内，所述接口单元、所述控制通信单元、所述记录单元和所述交换单元均安装在背板上；
8.所述接口单元用于接收所述动车检测模块发送的检测数据，通过所述车辆网络向用于显示的网络控制子系统发送开关信号，还用于接收所述车辆网络传输的数字量信号；
9.所述控制通信单元用于接收所述动车检测模块发送的所述检测数据，并通过所述车辆网络将所述检测数据发送至所述网络控制子系统；
10.所述记录单元用于接收所述动车检测模块发送的所述检测数据，并将所述检测数据储存；
11.所述交换单元用于接收外部的调试电信号用以调试所述接口单元、控制通信单元和记录单元。
12.通过采用上述技术方案，背板安装在机箱内，背板上集成接口单元、控制通信单元、记录单元和交换单元，接收动车检测模块发送的检测数据，实现对检测数据的处理，并且能够实现调试等功能，利用背板上设置的各单元即可实现各个功能，相较于设置多个检测装置，利用集成的方式更能够节约空间。
13.可选的，所述接口单元包括第一电压转换子单元、第一处理芯片、继电器和光耦合器，所述第一电压转换子单元与所述第一处理芯片连接，所述第一处理芯片与所述继电器的控制端连接，所述第一处理芯片与所述光耦合器的输出端连接，所述光耦合器的输入端用于连接车辆网络。
14.通过采用上述技术方案，第一电压转换子单元输出适合第一处理芯片的电压，从而使第一处理芯片工作，利用光耦合器本身的抗干扰能力强、将输入输出隔离的特点，减小本技术装置与车辆网络之间的干扰。并且利用接口单元能够实现与车辆网络之间的通信。
15.可选的，所述控制通信单元包括第二电压转换子单元、第二处理芯片、trdp通信模块、mvb通信模块和存储芯片，所述第二电压转换子单元与所述第二处理芯片连接，所述第二处理芯片与所述trdp通信模块连接，所述第二处理芯片与所述mvb通信模块连接，所述第二处理芯片与所述存储芯片连接，所述第二处理芯片与所述动车检测模块连接。
16.通过采用上述技术方案，在第二处理芯片接收检测数据后，通过trdp通信模块和mvb通信模块通过车辆网络将检测数据发送至网络控制子系统，实现对检测数据的传送功能。第二电压转换子单元用于向第二处理芯片供电。
17.可选的，所述控制通信单元至少设置两个。
18.通过采用上述技术方案，采用冗余设计，能够在其中一个控制通信单元异常时，另一个控制通信单元能够进行数据传输，从而减小由于控制通信单元异常而导致无法数据传输的可能性。
19.可选的，所述记录单元包括第三电压转换子单元、第三处理芯片和存储硬盘，所述第三电压转换单元与所述第三处理芯片连接，所述存储硬盘与所述存储硬盘连接。
20.通过采用上述技术方案，第三电压转换子单元向第三处理芯片供电，第三处理芯片接收检测数据后将检测数据储存在存储硬盘内，以便工作人员调取历史数据。
21.可选的，所述交换单元包括第四电压转换子单元和交换芯片，所述第四电压转换子单元与所述交换芯片连接，所述交换芯片连接于所述动车检测模块，所述接口单元、所述控制通信单元、所述记录单元均连接于所述交换芯片，所述交换芯片还用于接收外部调试电信号。
22.通过采用上述技术方案，交换芯片接收工作人员利用调试设备发送的调试信号，然后交换芯片将调试信号发送至对应的单元，从而完成调试、维护，工作人员可以通过交换单元直接进行调试、维护，便利性高。
23.可选的，还包括供电单元，所述接口单元、所述控制通信单元、所述记录单元和所述交换单元均与所述供电单元连接，供电单元还用于连接外部的高压直流电源。
24.通过采用上述技术方案，供电单元将外部的直流电转换为低压直流电，从而实现供电。
25.可选的，所述供电单元包括至少一条供电线路，每组所述供电线路均包括第一输入保护电路、输出保护电路和直流降压模块u1，所述第一输入保护电路连接于所述直流降压模块u1的输入端，所述输出保护电路连接于所述直流降压模块u1的输出端，所述接口单元、所述控制通信单元、所述记录单元和所述交换单元四者均与所述输出保护电路连接。
26.通过采用上述技术方案，供电单元包括至少一条供电线路，在只有一条供电线路时，能够实现供电的功能，在两条及以上供电线路时为冗余设计，保证供电的稳定性，即使
其中一条供电线路无法供电，其他供电线路也能够正常供电。第一保护电路起到保护作用，减小各个单元损坏的可能性。直流降压模块u1用于将外部的高压直流电转换为低压直流电。
27.第二方面，本技术提供的一种动车组车载安全监测系统采用如下的技术方案：
28.一种动车组车载安全监测系统，包括如第一方面所述的一种动车组车载安全监测装置、所述车辆网络、网络控制子系统和动车检测模块，所述动车检测模块连接于所述动车组车载安全监测装置，所述动车组车载安全监测装置连接于所述车辆网络，所述车辆网络连接于所述网络控制子系统。
29.通过采用上述技术方案，动车检测模块将检测数据发送至动车组车载安全监测装置，动车组车载安全监测装置将检测数据传输至车辆网络，从而传输至网络控制子系统，工作人员能够在网络控制子系统查看数据，实现监控的作用。
30.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
31.1.集成接口单元、控制通信单元、记录单元和交换单元，接收外部的动车检测模块发送的检测数据，实现对检测数据的处理，并且能够实现调试等功能，相较于设置多个检测装置，利用集成的方式更能够节约空间；
32.2.第一电压转换子单元输出适合第一处理芯片的电压，从而使第一处理芯片工作，利用光耦合器本身的抗干扰能力强、将输入输出隔离的特点，减小本技术装置与车辆网络之间的干扰。并且利用接口单元能够实现与车辆网络之间的通信；
33.3.采用冗余设计，能够在其中一个控制通信单元异常时，另一个控制通信单元能够进行数据传输，从而减小由于控制通信单元异常而导致无法数据传输的可能性。
附图说明
34.图1是本技术实施例整体的连接框图。
35.图2是本技术实施例供电单元的连接框图。
36.图3是本技术实施例第一输入保护电路的连接框图。
37.图4是本技术实施例接口单元的连接框图。
38.图5是本技术实施例第二输入保护电路的连接框图。
39.图6是本技术实施例控制通信单元的连接框图。
40.图7是本技术实施例记录单元的连接框图。
41.图8是本技术实施例交换单元的连接框图。
42.附图标记说明：1、接口单元；11、第一电压转换子单元；111、稳压模块；112、第二输入保护电路；1121、瞬态抑制二极管；1122、保险丝；1123、第二防反二极管；12、第一处理芯片；13、继电器；14、光耦合器；2、控制通信单元；21、第二电压转换子单元；22、第二处理芯片；23、存储芯片；24、第一can收发器；3、记录单元；31、第三电压转换子单元；32、第三处理芯片；33、存储硬盘；34、第二can收发器；4、交换单元；41、第四电压转换子单元；42、第一交换芯片；43、第二交换芯片；5、供电单元；51、第一输入保护电路；511、第一防反二极管；512、rc滤波电路；52、输出保护电路；6、动车检测模块。
具体实施方式
43.以下结合附图1-8及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
44.相关技术中，在动车上设置有动车检测模块6，动车检测模块6包括各类传感器，能够检测动车的各项数据，是在动车上已经安装完成的器件，各类传感器安装在动车上对应检测的位置，动车检测模块6连接于内部以太网总线和can总线。
45.每个传感器均对应设置一个监测装置，即动车上设置多个监测装置，每个传感器将检测的数据发送给对应的监测装置从而实现对动车的监测。监测装置中包括的内部部件具有重复性，同一类的传感器对应的监测装置内部组成相同，导致相同部件被重复设置，所以占用的安装空间更多，导致剩余的安装空间更小，并且成本也更高。
46.动车上设置有车辆网络和网络控制子系统，车辆网络与网络控制子系统连接，车辆网络用于传输数据，网络控制子系统包括用于显示数据的显示器，工作人员可以通过网络控制子系统的显示器查看数据，
47.本技术实施例公开一种动车组车载安全监测装置。参照图1，一种动车组车载安全监测装置包括接口单元1、控制通信单元2、记录单元3、交换单元4、供电单元5、背板和机箱。接口单元1、控制通信单元2、记录单元3和交换单元4均与动车检测模块6连接，接口单元1、控制通信单元2、记录单元3和交换单元4均与供电单元5连接。接口单元1、控制通信单元2、记录单元3和交换单元4与动车检测模块6通过can总线和内部以太网总线连接。接口单元1、控制通信单元2、记录单元3和交换单元4均安装在背板上，背板安装在机箱内。机箱内还设置有散热单元，散热单元与供电单元5连接，散热单元用于为其它的单元散热。
48.散热单元可以利用风扇实现，供电单元为风扇供电，风扇工作从而吹风，实现对其它的单元进行散热。
49.动车检测模块6检测动车的各项数据从而获得检测数据，然后通过can总线和内部以太网总线将检测数据发送至接口单元1、控制通信单元2、记录单元3和交换单元4，并且在工作人员进行调试时，工作人员将外部调试设备与交换单元4连接，然后利用内部以太网总线对接口单元1、控制通信单元2和记录单元3进行调试维护，供电单元5用于为其它的单元供电。
50.将上述各个单元安装在背板上并安装于机箱内，从而实现集成在动车组车载安全监测装置内，相较于设置多个监测装置，能够节省安装空间。
51.参照图2，供电单元5包括至少一条供电线路，本实施例中使用四条线路，每两条线路组成一组，形成两组供电线路，利用这种供电方式能够在某一供电线路出现异常情况时，还能够为其它的单元供电，即四条线路中只要还有一条线路还在正常工作，其它的单元就不会断电。其中一组供电线路的输出端命名为连接端dc24v-a，另一组供电线路的输出端命名为连接端dc24v-b。
52.参照图2和图3，其中一条供电线路包括第一输入保护电路51、输出保护电路52和直流降压模块u1，第一输入保护电路51包括第一防反二极管511和rc滤波电路512，输出保护电路52包括短路保护模块。第一防反二极管511的阳极端用于连接外部高压直流电源，外部高压直流电源为110v，第一防反二极管511的阴极端连接于rc滤波电路512，rc滤波电路512连接于直流降压模块u1的输入端，直流降压模块u1的输出端连接于短路保护模块，短路
保护模块输出电压用于供电。
53.第一防反二极管511能够防止电流倒灌，从而减小供电模块出现异常情况的可能性，起到保护作用，rc滤波电路512作为常规的滤波电路，能够滤除直流中的交流成分，从而使直流更稳定，直流降压模块u1将100v电压转换为24v电压并输出，短路保护模块检测电路电流，在电路超过预设值后断开供电，从而对电路起到保护作用，也能够保护电子器件。
54.参照图4和图5，接口单元1包括第一电压转换子单元11、第一处理芯片12、继电器13和光耦合器14。本实施例中继电器13设置十个，光耦合器14设置四个；第一电压转换子单元11包括至少一条连接线路，本实施例中使用两条连接线路，且两条线路的组成相同，只是其中一条线路与连接端dc24v-a连接，另一条连接线路与连接端dc24v-b连接，第一电压转换子单元11还包括直流降压模块u2。其中一条连接线路包括稳压模块111和第二输入保护电路112，第二输入保护电路112包括瞬态抑制二极管1121、保险丝1122和第二防反二极管1123。
55.瞬态抑制二极管1121连接于保险丝1122，保险丝1122的另一端连接于第二防反二极管1123的阳极端，第二防反二极管1123的阴极端连接于稳压模块111的输入端，稳压模块111的输出端连接于直流降压模块u2的输入端，直流降压模块u2的输出端连接于第一处理芯片12，从而为第一处理芯片12供电。
56.其中，两条连接线路的设置能够属于冗余设计，能够在其中一条连接线路异常时另一条连接线路正常工作，从而正常供电。瞬态抑制二极管1121能够防止过压从而实现过压保护，保险丝1122用于过流保护，第二防反二极管1123用于防止电流倒灌。
57.第一处理芯片12连接于内部以太网总线，第一处理芯片12还连接于继电器13的控制端和光耦合器14的控制端，继电器13和光耦合器14均连接于车辆网络。其中，继电器13设置有开关量输出接口，利用开关量输出接口与车辆网络连接，光耦合器14设置有数字量接口，利用数字量接口与车辆网络连接。
58.第一处理芯片12通过内部以太网总线接收动车检测模块6发送的检测数据，然后第一处理芯片12根据检测数据向继电器13输出控制信号，从而控制不同继电器13的通断，进而实现向车辆网络发送开关信号，利用继电器13的通断表示某种状态。举例说明：其中一个继电器13处于断开状态，此时表示动车某一部位因振动数值超过预设值而报警；此继电器13处于闭合状态，此时表示动车此部位振动数值未超过预设值。光耦合器14接收车辆网络传输的数字量信号并发送至第一处理芯片12，实现第一处理芯片12与车辆网络的通讯，即实现利用接口单元1与车辆网络的通讯，并且光耦合器14本技术具备抗干扰能力强、隔离输入输出的特性，在进行数字量传输时减小接口单元与车辆网络相互干扰的可能性。接口单元1既能够根据动车检测模块6的检测数据向车辆网络发送开关信号，也能够接收车辆网络传输的数字量信号。
59.参照图6，控制通信单元2包括第二电压转换子单元21、第二处理芯片22、trdp通信模块、mvb通信模块和存储芯片23，第二电压转换子单元21的组成与第一转换子单元的组成相同，只是第二电压转换子单元21是为第二处理芯片22供电，即第二电压转换子单元21用于与连接端dc24v-a和连接端dc24v-b连接，第二电压转换子单元21还与第二处理芯片22连接。第二处理芯片22与内部以太网总线连接，trdp通信模块与第二处理芯片22连接，trdp通信模块用于与车辆网络通讯，mvb通信模块与第二处理芯片22连接，mvb通信模块用于车辆
网络通讯，存储芯片23连接于第二处理芯片22，存储芯片23用于储存控制通信模块与车辆网络通讯过程中的数据，并且存储芯片23的内存足够储存不小于三天产生的数据。第二处理芯片22还连接有第一can收发器24，第一can收发器24连接于can总线。
60.第二处理芯片22通过can总线和内部以太网总线获取动车检测模块6发送的检测数据，第二处理器利用trdp通信模块和mvb通信模块将检测数据发送至车辆网络从而被网络控制子系统接收，工作人员在网络控制子系统处查看检测数据。第二电压转换子单元21用于供电。
61.其中，trdp通信模块和mvb通信模块为动车上常用的通信模块，采用两种不同的通信协议，能够满足通信需求。
62.本实施例中，设置两组相同的控制通信单元2，即冗余设计，在其中一组出现异常时，还能够利用另外一组实现对应功能。
63.参照图7，记录单元3包括第三电压转换子单元31、第三处理芯片32和存储硬盘33，第三电压转换子单元31的组成与第一电压转换子单元11相同，第三电压转换子单元31连接于第三处理芯片32，存储硬盘33连接于第三处理芯片32，第三处理芯片32还连接有第二can收发器34，第二can收发器34连接于can总线，第三处理芯片32还连接于内部以太网总线。
64.第三处理芯片32通过内部以太网总线和can总线获取动车检测模块6发送的检测数据，然后将检测数据储存在存储硬盘33内，工作人员可以调取存储硬盘33内储存的检测数据。第三电压转换子单元31用于供电。
65.上述内部以太网未在图中示出，仅用连接端etha表示与内部以太网连接。并且一种动车组车载安全监测装置还包括调试以太网总线，第一处理芯片12、第二处理芯片22和第三处理芯片32均与调试以太网总线连接，调试以太网总线未在图中示出，仅用连接端ethb表示与调试以太网总线连接。can总线未在图中示出，仅用连接端can表示与can总线连接。
66.参照图8，交换单元4包括第四电压转换子单元41、第一交换芯片42和第二交换芯片43，第四电压转换子单元41的组成与第一电压转换子单元11相同，第一交换芯片42和第二交换芯片43均与第四电压转换子单元41连接。第一交换芯片42设置于内部以太网总线上，用于各个单元之间进行数据传输，并且工作人员可以利用第一交换芯片42内部以太网总线进行调试。第二交换芯片43设置于调试以太网总线，工作人员利用第二交换芯片43对各个单元进行软件升级、数据下载等维护操作。
67.内部以太网总线和can总线互为冗余设计，能够保证数据的正常传输，从而提高可靠性。
68.本技术实施例一种动车组车载安全监测装置的实施原理为：供电单元5将外部110v直流电转换为24v直流电，并且利用24v直流电为各个单元供电。
69.接口单元1通过内部以太网总线接收动车检测模块6发送的检测数据，根据检测数据向车辆网络发送开关信号，并且接口单元1能够接收车辆网络传输的数字量信号，能够实现与车辆网络的数据通讯。
70.控制通信单元2通过内部以太网总线接收动车检测模块6发送的检测数据，并将检测数据发送至车辆网络从而被网络控制子系统接收。
71.记录单元3通过内部以太网总线接收动车检测模块6发送的检测数据，并将检测数
据储存在存储硬盘33内。
72.工作人员通过交换单元4进行调试，对内部以太网进行调试，对各个单元进行调试、维护。
73.本实施例公开一种动车组车载安全监测系统，一种动车组车载安全监测系统包括动车组车载安全监测装置、车辆网络和网络控制子系统，动车组车载安全监测装置连接于车辆网络，车辆网络连接于网络控制子系统。
74.动车组车载安全监测装置与车辆网络进行通讯，将动车检测模块检测的数据发送至车辆网络并传输至网络控制子系统，网络控制子系统利用车辆网络发送控制指令至动车组车载安全监测装置，即利用接口控制单元接收数字量信号，从而控制动车组车载安全监测装置。工作人员能够在网络控制子系统处查看动车检测模块检测的数据，便于监控。
75.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。