计轴设备智能诊断系统的设计与实现

诺力格尔

摘 要：本文阐述了计轴设备智能诊断系统的架构、软硬件设计和应用等内容。智能诊断系统能对轨道区段状态、传感器状态和板卡状态等进行实时监测，方便日常维护，为维修人员提供参考数据，为故障定位、故障处理提供了一个可视化分析平台，提高了计轴设备的实用性[1]。

关键词：计轴设备;智能诊断系统;监测

随着客运和货运运量的增长，主要干线行车密度进一步加大，計轴设备的维修与使用的矛盾日渐突出，实时了解设备运行状态和及时解决设备出现的故障，已经成为信号设备维护的关键问题[2]，因此研制开发了一套适用于计轴设备的智能诊断系统。

1 智能诊断系统架构

本系统由单元监测、综合监测和上位机管理软件三部分组成，计轴各模块与单元监测，单元监测与综合监测采用CAN总线通信方式，综合监测与上位机之间采用以太网通信方式，系统架构如图1所示。

1.1 单元监测

3.3 实时数据

单元监测由电源模块、CPU模块、电压监测模块、电流监测模块、CF 卡模块、指示灯模块、CAN通信模块1（模块2）、CAN地址模块和串口通信模块组成，其主要功能是采集计数板和信号处理板的监测信息，并按照规定协议打包传输至综合监测，是整个系统的数据来源。

1.2 综合监测

综合监测由电源模块、CPU模块、CAN通信模块、网络模块1（模块2）、EEPROM模块、CF卡模块、指示灯模块和串口通信模块组成，其主要功能是将各单元监测的数据进行汇总，按照规定协议打包传输至上位机。

1.3 上位机管理软件

系统的核心部分，其主要功能是根据单元监测发送的数据，以图形化展现给用户，主要由10个功能模块组成，分别为站场图形成模块、实时报警模块、实时数据模块、历史报警模块、通信状态模块、主机状态模块、数据回放模块、曲线模块、统计模块以及其他功能。

2 智能诊断系统的通信机制

为了实现计轴设备内部监测通信，需要在计轴设备中增加CAN监测总线通信接口。计轴设备各模块通过监测总线上报监测信息。允许挂载到同一条CAN通信总线上的物理节点由CAN收发器决定，在实际应用中为减少数据包碰撞，提高通信效率和可靠性，监测总线采用分层星型网络拓扑，每一层总线物理节点的个数不超过25个。图1中CAN1_n为第一层CAN 总线，CAN2为第二层CAN总线。第一层对计轴主机中所有CAN节点进行分组处理，每组CAN节点共用一条单元内CAN1_n总线，图1中单元1～单元5按照计轴主机的单元号进行分组，例如第1单元的所有计数板、信号处理板和单元监测都挂载在CAN1_1上构成单元1，计数板和信号处理板的监测信息通过CAN1_1总线汇总至单元监测;单元监测将收集的监测信息进一步处理，并通过CAN2总线与综合监测进行通信。

3 监测显示

智能诊断系统提供丰富的人机交互界面，能够实现站场图信息、故障定位报警显示、传感器模拟量实时显示、曲线绘制等。

3.1 站场图信息

站场图包括站场信息、总轴数、每个区段状态和每个区段的轴数信息，如图2所示，其中红色表示区段占用，绿色表示区段空闲。

3.2 实时报警

实时显示计轴设备及传感器状态，当系统出现现故障时，能准确定位故障传感器或板卡，并以文字形式对故障进行简易描述，维护人员可根据报警信息对相关部件更换，保证设备快速恢复状态，如图3所示。

实时显示每个传感器信号的模拟量，即磁头1和磁头2的标定值和返回值，如图4所示，通过读取采集数据可分析传感器工作状态，如传感器出现故障，可快速定位故障点。

3.4 曲线

曲线模块为监测系统的核心功能，主要包括实时数据监测和历史数据查询，并将数据以曲线形式展现，更为直观全面。图5为当列车驶过传感器时，系统所采集的传感器信号实时动态曲线。

结束语

本文介绍了计轴设备智能诊断系统，实现了计轴设备的动态信息获取、数据查询、故障报警，为维护人员全面监测计轴设备运行状态提供了重要保障[3]。智能诊断系统目前应用于天津地铁4号线（试车线），达到了客户对计轴监测和维护要求的期望。

参考文献：

[1] 中华人民共和国铁道部.运基信号[2010]709号信号集中监测系统技术条件[S].2010.

[2] 姜晓璐.计轴设备的远程管理[J].哈尔滨铁道科技，2014，（02）：1-2.

[3] 郑留江.合肥地铁2号线信号集中监测系统的设计与应用[J].通讯世界，2016， （10）：4.