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機車車載安全防護系統(tǒng)(6A系統(tǒng))狀態(tài)診斷與維護研究

文檔作者：容長生淡紅升楊帆延九磊文檔來源：鐵道部運輸局機務(wù)部中國鐵道科學(xué)研究院機車車輛研究		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月08日
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本刊特稿
機車車載安全防護系統(tǒng)
(6A系統(tǒng))狀態(tài)診斷與維護研究
容長生:鐵道部運輸局機務(wù)部,工程師,北京,100844
淡紅升:鐵道部運輸局機務(wù)部,工程師,北京,100844
楊帆:鐵道部運輸局機務(wù)部,工程師,北京,100844
延九磊:中國鐵道科學(xué)研究院機車車輛研究所,助理研究員,北京,100081
摘要:機車車載安全防護系統(tǒng)(6A系統(tǒng))是
國內(nèi)機車配備的首個綜合性安全監(jiān)控系統(tǒng),具
有監(jiān)控功能模塊多、整機集成度高的特點。通
過對6A系統(tǒng)的模塊組成、通信網(wǎng)絡(luò)、工作原理
等進行分析,探討6A系統(tǒng)的故障定位與維修方
16A系統(tǒng)對機車狀態(tài)的診斷流程和自身故障分類
法,便于6A系統(tǒng)的運用與維護。
關(guān)鍵詞:6A系統(tǒng);狀態(tài)診斷;維護
1.16A系統(tǒng)對機車狀態(tài)的診斷流程
6A系統(tǒng)對機車的故障狀態(tài)采用多級診斷、逐級上報
的方式實現(xiàn)。六大監(jiān)測子系統(tǒng)中,每個監(jiān)測子系統(tǒng)負責(zé)
診斷本系統(tǒng)功能指向的機車設(shè)備故障,并將診斷結(jié)果上
報至中央處理平臺,主機進行子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)診斷并將
結(jié)果發(fā)送至音視頻顯示終端,終端通過界面顯示和語音
提示報告給司乘人員。故障診斷流程見圖1
機
車車載安全防護系統(tǒng)(簡稱6A系統(tǒng))由機車車頂監(jiān)測診斷系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上一般可分為三種:第一種為
絕緣、防火、視頻、列車供電、走行部和制動六多個獨立功能的監(jiān)測設(shè)備;第二種為一個大型的多功能
大監(jiān)測子系統(tǒng)集成組成。6A系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計與以往機車
上所安裝的多個獨立監(jiān)測設(shè)備有了本質(zhì)不同。6A系統(tǒng)將
顯屏界面顯示和速音報警提示司
每個監(jiān)測子系統(tǒng)中所需要的供電、存儲、顯示、報警等
中央處理平臺主機關(guān)聯(lián)診斷
保存日志
功能集成到中央處理平臺上,并通過定義全新的軟硬件
接口,使子系統(tǒng)能夠共享中央處理平臺的各項功能,因
此,對6A系統(tǒng)的狀態(tài)診斷和維護提出了更高要求。
絕緣檢測火監(jiān)視監(jiān)控列供測行制動
子系統(tǒng)
子系統(tǒng)
通過對中央處理平臺和六大監(jiān)測子系統(tǒng)的模塊組
成、通信網(wǎng)絡(luò)、工作機理等進行研究,分析6A系統(tǒng)可能
高壓互感器防火探頭攝像頭電傳感復(fù)合傳感器壓力傳感器
發(fā)生故障的點位及導(dǎo)致的現(xiàn)象,進而確定維修方法。
圖16A系統(tǒng)故障診斷流程
 CHINESE RAILWAYS 2012/12"
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機車車載安全防護系統(tǒng)(6A系統(tǒng))狀態(tài)診斷與維護研究容長生等
監(jiān)測設(shè)備;第三種為中央處理平臺+監(jiān)測模塊。第三種卡的小型LED顯示屏和其他板卡面板指示燈確定故障位
結(jié)構(gòu)綜合了前2種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢和特點,具備層次清晰、置。中央處理平臺常見故障包括:處理板卡故障、存儲
組態(tài)靈活、易于擴展、方便維修等優(yōu)點,因此6A系統(tǒng)采板卡故障、數(shù)據(jù)交換板卡故障、供電電源故障。
取了中央處理平臺+監(jiān)控子系統(tǒng)的形式。
(1)處理板卡故障主要表現(xiàn)為LED屏提示故障、
1.26A系統(tǒng)自身故障分類
LED屏無任何信息,故障特征明顯,容易發(fā)現(xiàn);
6A系統(tǒng)自身設(shè)備故
6系統(tǒng)身設(shè)備故障
(2)存儲板卡故障主要表現(xiàn)為D2不亮或長亮,D2
障按照硬件架構(gòu)可分為
燈為數(shù)據(jù)的讀寫指示燈,正常工作時應(yīng)閃爍;
中央處理平臺板卡類、
中央處理平臺板卡類
(3)數(shù)據(jù)交換板卡故障會影響6A系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信
子系統(tǒng)板卡類、子系統(tǒng)
子系統(tǒng)板卡類
此部分參照網(wǎng)絡(luò)通信類故障的定位與維修方法;
傳感器類、網(wǎng)絡(luò)通信類
子系統(tǒng)傳感器類
(4)供電電源板卡故障后系統(tǒng)無法正常上電工
等4類(見圖2)。從系
作,所有板卡指示燈不亮。
統(tǒng)維護的角度出發(fā),分2
網(wǎng)絡(luò)通信類
6A系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計后,使系統(tǒng)的運用維護工作
大部分對4類故障進行探圖26A系統(tǒng)自身故障分類變得更加簡單,以上故障均可通過更換相應(yīng)板卡進行修
討。其中,中央處理平臺和子系統(tǒng)主要以板卡和傳感器復(fù)。
為主,為一部分;網(wǎng)絡(luò)通信在6A系統(tǒng)中相對復(fù)雜歸為2.2監(jiān)測子系統(tǒng)板卡類
另一部分。
監(jiān)測子系統(tǒng)板卡類故障產(chǎn)生原因較多,可能由于板
2中央處理平臺和子系統(tǒng)的狀態(tài)診斷與維護
卡硬件損壞或軟件異常引起。首先,通過中央處理平臺
顯示屏進行觀察,表現(xiàn)為顯示屏缺少該子系統(tǒng)數(shù)據(jù),或
2.1中央處理平臺板卡類
顯示該子系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常;其次,6A系統(tǒng)的各個監(jiān)測子系
主機采用插件箱式設(shè)計,具備上下兩層功能板卡,統(tǒng)板卡D2燈均定義為運行燈,且正常狀態(tài)呈1H閃爍,
上層為中央處理平臺核心處理板卡,下層為6A監(jiān)測子系若非此狀態(tài),即可判定為板卡故障。板卡故障一般通過
統(tǒng)板卡。中央處理平臺的對外接口位于機箱上部,散熱更換的手段進行維護
風(fēng)扇位于機箱下部(見圖3)。
2.3監(jiān)測子系統(tǒng)傳感器
根據(jù)6A系統(tǒng)總體技術(shù)條件的規(guī)定,子系統(tǒng)板卡負責(zé)
對外接
完成子系統(tǒng)內(nèi)傳感器的故障自檢,這是6A系統(tǒng)對自身故
障判定的一條重要原則。因為每個子系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測部位
和監(jiān)測要求的不同,子系統(tǒng)的傳感器在機車上的安裝位
置也不同,有些位置并不容易觀察,如走行部監(jiān)測子系
統(tǒng)安裝于軸箱軸承和齒輪箱軸承上的復(fù)合傳感器、制動
機管路上的壓力傳感器等。因此,子系統(tǒng)對傳感器的自
散熱風(fēng)扇
檢是判定傳感器類故障的重要方法。子系統(tǒng)傳感器類故
障經(jīng)過逐級上報后可由顯示屏直接觀察到,并有語音提
圖3中央處理平臺主機板卡
示;檢修維護人員可根據(jù)顯示屏的提示,對相應(yīng)的傳感
中央處理平臺的板卡包括處理、存儲、數(shù)據(jù)交換、器進行檢查和更換。
供電電源四大類。為了增強6A系統(tǒng)的處理能力和可靠
性,系統(tǒng)配備了2套處理、存儲板卡,進行協(xié)同工作,
36A系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信的狀態(tài)診斷與維護
并實現(xiàn)冗余備份,任意一套損壞,6A系統(tǒng)仍能正常工3.16A系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及特點
作。
6A系統(tǒng)根據(jù)子系統(tǒng)的監(jiān)控特點,設(shè)計了2套數(shù)據(jù)傳
在6A系統(tǒng)的運用維護工作中,可通過觀察處理板輸網(wǎng)絡(luò)。6A系統(tǒng)中集成了六大監(jiān)控子系統(tǒng),視頻監(jiān)控子
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系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求很大,其余子系統(tǒng)對實時性要求很以太網(wǎng)通信故障通常會表現(xiàn)為顯示屏無任何數(shù)據(jù)、
高,因此,單一的通信網(wǎng)絡(luò)很難滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。顯示屏無視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)、顯示屏無機車運行信息。
2套網(wǎng)絡(luò)的布局結(jié)構(gòu)見圖4。
定位這類問題可采用便攜式電腦,通過以太網(wǎng)線連接至
交換板卡2的DBG接口,分別對以太網(wǎng)上各個設(shè)備的P進
行測試,若IP測試不通,則可判定該設(shè)備本身或該設(shè)備
的以太網(wǎng)通路發(fā)生故障。
進一步排除是否為以太網(wǎng)通路發(fā)生故障,可采用另
一臺便攜電腦替換IP測試不通的設(shè)備,此后若P測試通
過,則以太網(wǎng)通路無故障。
若以太網(wǎng)上的設(shè)備出現(xiàn)故障,則通過更換故障設(shè)備
的方式解決;若以太網(wǎng)通路發(fā)生故障,可通過更換線纜
的方式解決。
3.3CAN總線通信的狀態(tài)診斷與維護
防
CAN總線上的設(shè)備最多,6A系統(tǒng)中有5個監(jiān)控子系
統(tǒng)通過CAN總線進行通信,分別是制動監(jiān)測、防火監(jiān)
測、絕緣檢測、列車供電監(jiān)測、走行部監(jiān)測子系統(tǒng)。
CAN總線與以太網(wǎng)不同,采用的是總線型結(jié)構(gòu),即所有
節(jié)點都統(tǒng)一掛載在一條總線上,不用通過交換設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)
圖46A系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)
就可以實現(xiàn)總線上多個設(shè)備間的相互通信,因此在網(wǎng)絡(luò)
圖4中紅色線為電源,藍色線為CAN總線,雙箭頭故障定位上也相對容易。6A系統(tǒng)CAN總線結(jié)構(gòu)見圖6。
為以太網(wǎng)。CAN總線將6A系統(tǒng)主機的處理器與制動監(jiān)測
子系統(tǒng)、防火監(jiān)測子系統(tǒng)、絕緣檢測子系統(tǒng)、列車供電
制動測
監(jiān)測子系統(tǒng)、走行部監(jiān)測子系統(tǒng)等五大子系統(tǒng)聯(lián)接起來火測
處理板卡
(該五大監(jiān)測子系統(tǒng)實時性要求較高,同時對通信帶寬絕檢測
交換板卡
處理板卡2
的占用率又不大,因此采用CAN網(wǎng)絡(luò))。以太網(wǎng)將6A列供測
系統(tǒng)主機處理器與視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、顯示屏、CMD系統(tǒng)
走行部測
聯(lián)接起來。6A系統(tǒng)采用100M以太網(wǎng),能夠滿足視頻流
等高帶寬的通信需求。
圖66A系統(tǒng)CAN總線結(jié)構(gòu)
3.2以太網(wǎng)通信的狀態(tài)診斷與維護
從圖6可以看出,正常情況下處理板卡1和處理板卡
6A系統(tǒng)采用的以太網(wǎng)為星型拓撲結(jié)構(gòu),交換板卡12均能接收到5個監(jiān)測子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。若某一監(jiān)測系統(tǒng)的
和交換板卡2構(gòu)成2個星型中心交換板卡2預(yù)留便攜電CAN網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)生故障,則處理板卡將不能接收到該系
腦的調(diào)試接口(見圖5)
統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
故障定位方法可使用便攜電腦遠程登錄處理板卡1
處理板卡1
視頻監(jiān)控
或處理板卡2,觀察其從CAN網(wǎng)絡(luò)接收的子系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)
處理板卡2
據(jù),當缺少某一監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)時,可判斷相應(yīng)子系統(tǒng)
換板卡1交換板卡2CMD系統(tǒng)
的CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題,子系統(tǒng)板卡故障導(dǎo)致其不能與處
示1
使攜電腦
理板卡通信也包括在內(nèi)。
示屏2
若發(fā)生CAN總線通信故障,可通過更換板卡和線路
圖56A系統(tǒng)以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)
的方式解決。
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46A系統(tǒng)運用過程中的日常維護與定期檢驗括:絕緣檢測測試、防火報警測試、視頻聯(lián)動測試、漏
電檢測測試、制動報警測試、走行部報警測試、數(shù)據(jù)下
4.1日常維護所包含的內(nèi)容
載測試。
6A系統(tǒng)監(jiān)測診斷的機車故障內(nèi)容較多,是機車的重6A系統(tǒng)為2011年開始研制的新設(shè)備,從運行考核到
要安全監(jiān)測設(shè)備。因此在機車出庫、運行、回庫的各個批量運用要有一個循序漸進的過程,以上日常維護和定
環(huán)節(jié),都需要對6A系統(tǒng)的狀態(tài)進行確認。
期檢查的項目,需要結(jié)合運用單位制定實施細則,并根
(1)在機車出庫環(huán)節(jié),確認6A系統(tǒng)主機和顯示屏據(jù)運用中反饋的情況進行適當調(diào)整。
已經(jīng)上電。檢查主機LED屏和LED指示燈,LED屏無錯
誤提示,所有板卡電源燈亮起,工作指示燈閃爍,自檢
5結(jié)束語
指示燈熄滅。檢查6A系統(tǒng)顯示屏,無故障和報警出現(xiàn),通過對中央處理平臺和六大監(jiān)測子系統(tǒng)的模塊組
觸摸屏和鍵盤功能可用,通過顯示屏查看監(jiān)控數(shù)據(jù)和視成、通信網(wǎng)絡(luò)、工作機理等內(nèi)容的研究,得出以下結(jié)論
頻圖像界面,確保數(shù)據(jù)和視頻等內(nèi)容都能在顯示屏上正和建議:
常顯示。
(1)6A系統(tǒng)采用中央處理平臺+監(jiān)測模塊的設(shè)計,
(2)在機車運行環(huán)節(jié),6A系統(tǒng)正常情況下為不干雖然狀態(tài)診斷與維護所需的技術(shù)水平提高了,但由于
擾司機的行車操作,主界面只顯示時間。當6A系統(tǒng)監(jiān)具備設(shè)備自檢,且操作統(tǒng)一、定位簡單、更換方便的優(yōu)
測到報警時,顯示屏主界面出現(xiàn)報警信息并發(fā)出語音提點,總體上還是大幅減輕了日常維護工作量;
示。司機在正常行車操作的同時,能夠通過語音提示,(2)6A系統(tǒng)具備完善的測試接口,大多數(shù)故障均
及時了解6A監(jiān)測子系統(tǒng)的狀態(tài),出現(xiàn)報警后,應(yīng)根據(jù)運可通過測試接口進行診斷因此建議開發(fā)小型便攜的6A
用規(guī)程和機車故障處理規(guī)定,作出相應(yīng)處理。
系統(tǒng)故障診斷設(shè)備,進一步提高運用維護的信息化水
(3)在機車回庫環(huán)節(jié),觀察6A系統(tǒng)顯示屏,若存平。
在6A系統(tǒng)的自檢故障信息,需進行記錄,并進行處理,綜上所述,6A系統(tǒng)在使用過程中,加強對維修人
觀察視頻攝像頭和防火探頭,若有污物及時清理,觀察員的技術(shù)培訓(xùn),并通過后期不斷開發(fā)、拓展相應(yīng)的測試
主機底部風(fēng)扇,若出現(xiàn)故障及時更換。為進一步分析本診斷設(shè)備,可為今后6A系統(tǒng)的運用維護工作提供極大便
次機車運行的詳細狀態(tài),需采用授權(quán)的USB存儲設(shè)備,利,進一步提高6A系統(tǒng)對機車安全監(jiān)控作用的發(fā)揮。
插入CPU1板卡的USB接口,下載過程數(shù)據(jù),并交付給地
面專家系統(tǒng)的操作人員進行數(shù)據(jù)分析
參考文獻
4.2定期檢驗所包含的內(nèi)容
葉晶瑩,郭其一基于CAN總線的機車電氣監(jiān)控系統(tǒng)
(1)6A系統(tǒng)板卡類部件主要為電子設(shè)備,在定期的設(shè)計[]鐵路計算機應(yīng)用,2005,14(9):8-11
檢驗中以工作狀態(tài)為檢驗依據(jù),根據(jù)6A系統(tǒng)產(chǎn)品所配備2]張長安列車運行監(jiān)控記錄裝置與點式信息裝置的
的指示燈檢驗表,測試板卡的工作狀態(tài)。
結(jié)合運用]鐵道機車車輛,2005,25(6):37-39
(2)傳感器類部件根據(jù)監(jiān)測的需要,安裝于機車
的不同部位,防護要求也有差別,因此需要對傳感器類
部件的固定、防水、防塵做定期檢查,同時針對防火探
頭、視頻攝像頭等需要對清潔度進行檢查。
(3)機械連接類部件檢查,包括連接器和線纜。
連接器須固定牢固、外觀無損壞,線纜須整潔、外觀無
破損。
(4)功能測試實驗。完成上述檢查后,為保證6A
責(zé)任編輯高紅義
系統(tǒng)的整體功能,還應(yīng)做功能測試,功能測試項具體包
收稿日期2012-12-07
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 CHINESE RAILWAYS 2012/12

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