機車數據采集和專家診斷系統的方案設計

王海峰

摘 要：針對目前機車在區間中出現故障時機車乘務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段運用部門

120咨詢臺，以便咨詢臺人員指導乘務員及時處理機車在途發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段后為了便于機務各部門人員能第一時間了解機車的運用情況，研制了機車數據采集和專家診斷系統。文中給出了設計架構及設計原理。該系統已在多種機車中進行了運用，其性能穩定、可靠，均達到運用要求。

關鍵詞：機車故障；數據采集；專家診斷系統；120咨詢臺

1 概述

目前，在中國鐵路上機車在區間行駛中出現故障時的處理辦法是乘務人員與機務段運用部門120遠程故障咨詢臺聯系，由咨詢臺的人員對乘務人員進行指導，以處理機車故障。但由于乘務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，導致故障處理時間過長，增加了機車非正常停車及設備故障的發生。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，由專業人員進行故障分析，形成準確解決方案及時快速進行指導處置，便于壓縮咨詢處置的時間，減少機車非正常停車及設備故障的發生。

文章提出了車載機車故障的數據采集并將機車實時故障及事件信息進行遠程傳輸，由120專業人員利用和使用地面專家分析系統進行故障分析，形成準確解決方案及時快速進行指導處置設計方案，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生的關鍵故障信息（如6A系統產生報警信息、控制系統的故障信息、設備狀態信息等）和故障發生時前后固定時間段相關聯的事件信息采集和傳輸，給技術人員提供診斷依據。

2 系統的整體架構

2.1 系統的設計構思

機車數據采集和專家診斷系統主要包括：車載實時數據監測預警裝置、車載無線數據傳送裝置以及基于數據庫的地面遠程專家診斷平臺。課題主要研究車載網絡數據的實時采集，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，地面數據庫技術以及數據挖掘專家診斷技術。圖1為系統的架構示意圖。

2.2 系統的主要功能和技術要求

在機車運行中即在途機車發生機車質量問題及事故時，該系統通過實時傳輸的數據和事件信息，自動進行分析和數據整理，并提交給指揮中心解決方案，包括乘務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人員進行故障排查和方案決策。當機車進入機務段后，機務人員可以通過GPRS/3G、WLAN調取機車相應數據，通過地面專家分析系統進行更詳盡的分析。

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

3 系統的具體設計實施

3.1 車載數據采集部分的原理

車載的數據采集部分采用基于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數據通過相應的通信總線傳遞給控制部分，控制部分將這些數據編碼、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將更詳細的數據傳送給機務段相關部門。車載數據采集部分的原理框圖如圖2所示。

3.2 地面機車遠程監測與專家診斷系統

地面機車遠程監測與專家診斷系統分為三個大的部分：機車定位部分、行車專家指揮系統與地面專家分析系統。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做以簡要說明。

4 結束語

文章指出了現階段機車在途中故障診斷處理中存在的問題，通過數據采集和專家系統的彌補了現有設備的缺點，同時也為機務技術人員了解機車運用狀況提供了方便、準確的手段。該系統已在多種機車中進行了運用，其性能穩定、可靠，均達到運用要求。

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