安全监控系统及高速动车组的制作方法

本申请涉及轨道车辆技术，尤其是涉及一种安全监控系统及高速动车组。

背景技术：

动车组是连结各城市的重要交通纽带，由于具有速度高及良好的舒适性而逐渐成为人们出行的主要交通工具。

相关技术中，动车组均设置有转向架温度监控系统，转向架温度监控系统用于检测转向架轴承的运行状态，用于在转向架轴承温度过高时生成报警信号发送给列车管理和控制系统，以利于避免事故的发生。具体地，转向架温度监控系统包括温度传感器及温度监控主机。温度传感器设置于轴端、齿轮箱及牵引电机，用于检测相应部件的温度。温度监控主机通过多功能列车总线mvb电连接于列车级网络，温度监控主机对设置于轴端的温度传感器的检测信号进行处理并作出预警判断，将判断发送给列车级网络，还用于将齿轮箱及牵引电机处的温度传感器的检测信号发送给列车级网络。

然而，相关技术中，当mvb网络通信中断或mvb的控制系统出现故障时，温度监控主机与列车级网络之间的通讯被断开，导致对转向架的监测失效。

技术实现要素：

本申请实施例中提供一种安全监控系统及高速动车组，用于克服相关技术中当mvb网络通信中断或mvb的控制系统出现故障时导致对转向架的监测失效的问题。

本申请第一方面实施例提供一种安全监控系统，用于动车组，包括：

检测组件，所述检测组件用于安装至被监控部件；

监控主机，用于根据所述检测组件的检测信号判断车辆是否处于异常状态，且在确定所述车辆处于异常状态时生成诊断信息发送给列车级网络；

其中，所述监控主机通过多类总线电连接于所述列车级网络。

在其中一种可能的实现方式中，所述总线包括多功能车辆总线mvb及以太网总线。

在其中一种可能的实现方式中，所述检测组件包括：复合传感器以及前置处理器；所述复合传感器用于检测温度和振动；所述复合传感器电连接于所述前置处理器，所述前置处理器用于对所述复合传感器的检测信号进行处理并发送给所述监控主机。

在其中一种可能的实现方式中，所述检测组件包括：失稳检测传感器、防脱轨振动传感器及车体平稳性检测传感器；失稳检测传感器、防脱轨振动传感器及车体平稳性检测传感器电连接于所述监控主机，以将检测信号发送给所述监控主机。

在其中一种可能的实现方式中，所述监控主机还用于从列车管理和控制系统tcms获取动车组的公共信息，根据所述公共信息及检测而组建的检测信号判断车辆是否处于异常状态。

本申请第二方面实施例提供一种高速动车组，包括多节车辆及安全监控系统，所述监控系统安装于所述车辆；其中，所述安全监控系统为如前述任一项所述的安全监控系统。

在其中一种可能的实现方式中，所述检测组件包括：复合传感器以及前置处理器；所述车辆具有车体及转向架；所述转向架具有轴箱、齿轮箱及牵引电机，所述轴箱、齿轮箱及牵引电机分别设置有至少一个所述复合传感器。

在其中一种可能的实现方式中，所述牵引电机具有驱动端及非驱动端，所述驱动端及非驱动端分别设置有至少一个所述复合传感器。

在其中一种可能的实现方式中，所述齿轮箱具有大齿轮及小齿轮，所述大齿轮及小齿轮分别设置有至少一个所述复合传感器。

在其中一种可能的实现方式中，所述检测组件包括：失稳检测传感器、防脱轨振动传感器及车体平稳性检测传感器；所述车辆具有车体及转向架；所述失稳检测传感器及防脱轨振动传感器安装于所述转向架；所述车体平稳性检测传感器安装于所述车体。

在其中一种可能的实现方式中，所述高速动车组还包括：列车管理和控制系统tcms，所述tcms通过列车级网络电连接于安全监控系统中的多个监控主机；

所述tcms用于根据所述监控主机生成的诊断信息控制高速动车组停车或减速；和/或，所述tcms用于根据所述诊断信息控制司机室的人机界面hmi进行显示。

本申请实施例提供一种安全监控系统及高速动车组，通过将监控主机通过多类总线电连接于所述列车级网络，如此，在其中一类总线出现故障时，其它总线能够确保监控主机与列车级网络电连接，从而利于保证监控主机与列车级网络电连接的可靠性，以减少甚至避免对转向架的监测失效。此外，本申请实施例还利于实现对车辆的多种参数信号的采集，利于确保动车组安全运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为一示例性实施例提供的高速动车组的结构框图；

图2为一示例性实施例提供的安全监控系统的结构框图；

图3为一示例性实施例提供的复合传感器、失稳检测传感器及防脱轨振动传感器的安装位置示意图；

图4为一示例性实施例提供的复合传感器在齿轮箱的安装位置示意图；

图5为一示例性实施例提供的车体平稳性检测传感器在车体的安装位置示意图。

附图标记说明：

1-检测组件；11-复合传感器；12-前置处理器；13-失稳检测传感器；14-防脱轨振动传感器；15-车体平稳性检测传感器；

2-监控主机；

3-列车级网络；

4-tcms。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

相关技术中，动车组均设置有转向架温度监控系统，转向架温度监控系统包括温度传感器及温度监控主机。温度传感器设置于轴端、齿轮箱及牵引电机，用于检测相应部件的温度。温度监控主机通过多功能列车总线mvb电连接于列车级网络，温度监控主机对设置于轴端的温度传感器的检测信号进行处理并作出预警判断，将判断发送给列车级网络，还用于将齿轮箱及牵引电机处的温度传感器的检测信号发送给列车级网络。然而，当mvb网络通信中断或mvb的控制系统出现故障时，温度监控主机与列车级网络之间的通讯被断开，导致对转向架的监测失效。

为了克服上述技术问题，本实施例提供一种安全监控系统及高速动车组，通过将监控主机通过多类总线电连接于所述列车级网络，如此，在其中一类总线出现故障时，其它总线能够确保监控主机与列车级网络电连接，从而利于保证监控主机与列车级网络电连接的可靠性，以减少甚至避免对转向架的监测失效。

下面结合附图对本实施例提供的安全监控系统及高速动车组的结构、功能及实现过程进行举例说明。

请参照图1至图5所示，图2中仅示意出部分车辆的监控系统。本实施例提供的高速动车组，包括：依次连接的多节车辆及安全监控系统，所述监控系统安装于所述车辆。车辆具有车体以及设置于车体底端的转向架。

安全监控系统包括：检测组件1及监控主机2。检测组件1设置于各车辆的被检测部件。监控主机2可设于各车辆的车体上。监控主机2与位于同车辆的检测组件1电连接，以使得监控主机2能够根据所述检测组件1的检测信号判断车辆是否处于异常状态，且在确定所述车辆处于异常状态时生成报警信息发送给列车级网络3。

其中，所述监控主机2通过多类总线电连接于所述列车级网络3。示例性地，所述总线包括多功能车辆总线mvb及以太网总线。也就是说，各监控主机2均通过mvb及以太网总线连接电连接于所述列车级网络3，以保证通讯数据冗余，且利于降低安全监控系统的成本。相应地，监控主机2设置有与多类总线分别对应的连接端口；列车级网线也分别设置有与多类总线分别对应的连接端口。其中，列车级网线的结构及实现过程可采用本领域的常规设置，本实施例此处不做具体限定。

另外，可对多类总线设置优先级，例如设置优先总线为mvb，在mvb中断或故障时启动以太网总线。或者，多类总线同时传输，例如，mvb及以太网总线同时传输数据；其中，多类总线传输的数据相同，或mvb及以太网总线各有分工。具体可视实际情况而定。

当然，监控主机2与列车级网络3的电连接所采用的总线类型并不限于此，具体可根据实际情况进行设置。此外，在其它示例中，监控主机2也可通过无线通讯连接的方式连接于列车管理和控制系统tcms4。

在其中一种可能的实现方式中，检测组件1包括复合传感器11，用于检测转向架相应部位的温度和振动。复合传感器11，即为具有温度检测功能和振动检测功能的复合传感器11。复合传感器11的具体结构及实现过程可采用本领域的常规设置，本实施例对此不做具体限定。

例如，复合传感器11包括：温度传感器、振动冲击敏感器件、剪切座、传导电路板及调理器。温度传感器沿其轴向的一端设置有同轴的且呈环形的剪切座；剪切座的径向内侧设置有与温度传感器同轴的传导电路板，温度传感器与传导电路板电连接；传导电路板的一端设置有同轴的振动冲击敏感器件，振动冲击敏感器件由雅典材料制成，振动冲击敏感器件的外圆周面与剪切座的内圆周面接触。复合传感器11还可包括外壳，用于将温度传感器及振动冲击敏感器件保护在其内，调理器可设置于外壳内。

其中，传导电路板用于将温度传感器的温度信号输出。被监测件振动时，振动会传导至振动冲击敏感器件，振动冲击敏感器件通过与剪切座的剪切作用产生高抗组的电荷信号，电荷信号通过差分输入到调理器，调理器用于将其转换为低阻的电压信号也即振动信号进行输出。

检测组件1还可包括前置处理器12；所述复合传感器11电连接于所述前置处理器12，所述前置处理器12用于对所述复合传感器11的检测信号进行处理并发送给所述监控主机2。其中，复合传感器11的检测信号包括温度信号和振动信号；前置处理器12用于对复合传感器11的检测信号进行整合并发送给监控主机2。

转向架可设置有多个复合传感器11，同一转向架的多个复合传感器11可电连接于同一个前置处理器12，以利于兼顾安全监控系统的成本及数据处理效率。当然，也可为各复合传感器11分别设置独立的前置处理器12；或者，同一车辆的多个复合传感器11可电连接于同一个前置处理器12。

所述转向架具有构架以及安装至构架的轴箱、齿轮箱、牵引电机，所述轴箱、齿轮箱及牵引电机分别设置有至少一个所述复合传感器11。示例性地，所述牵引电机具有驱动端及非驱动端，所述驱动端及非驱动端分别设置有至少一个所述复合传感器11。其中，复合传感器11可设置于旋转件上，或设置于与旋转件配合的部位；例如，复合传感器11可设置于轴承处。

齿轮箱包括大齿轮及小齿轮，大齿轮和小齿轮处分别设置有至少一个复合传感器11。例如，大齿轮和小齿轮处分别设置有多个复合传感器11；部分复合传感器11可设置于相应的齿轮上，另一半部分复合传感器11可设置于相配合的轴承上。当然，大齿轮和小齿轮处分别设置有一个复合传感器11，该复合传感器11可设置于与齿轮相配合的轴承上。

前置处理器12还可用于控制相应的复合传感器11实时检测相应部件的温度及振动情况；或，控制相应的复合传感器11每间隔预设时间段检测相应部件的温度及振动情况。本实施例此处只是举例说明，具体可根据实际需要来设置。

前置处理器12将复合传感器11的检测信号发送给监控主机2后，监控主机2用于将该检测信号与相应的标准值进行比较，若有温度或振动超出了标准值则确定相应复合传感器11所在位置处于异常状态。该比较过程即为对相应部件的诊断。

在确定相应复合传感器11所在位置处于异常状态时，监控主机2生成相应的用于表征相应位置的温度或振动处于异常状态的诊断信息发送给列车级网络3，由列车级网络3发送给列车管理和控制系统tcms4。列车管理和控制系统tcms4可用于根据该诊断信息控制高速动车组减速或停车；和/或，列车管理和控制系统tcms4可用于根据该诊断信息控制人机司机室的人机界面hmi进行显示，以使得司机室内的列车司机能够及时了解到异常情况。

在具体实现过程中，列车管理和控制系统tcms4可用于根据该诊断信息进行分级警示。例如可进行早期预警和按照严重程度进行分级报警。在早期预警时，tcms4可用于根据诊断信息控制司机室的人机界面hmi进行显示，以使得司机室内的列车司机能够及时了解到处于早期的异常情况，便于列车司机根据实际情况采取相应的措施，如控制高速动车组减速。

在严重程度较低时，tcms4可用于根据诊断信息控制司机室的人机界面hmi进行显示，以使得司机室内的列车司机能够及时了解到处于严重程度较低的异常情况，且控制控制高速动车组减速，以利于缓解。在严重程度较高时，tcms4可用于根据诊断信息控制司机室的人机界面hmi进行显示，以使得司机室内的列车司机能够及时了解到处于严重程度较高的异常情况，且控制控制高速动车组停止，以利于确保乘客及列车安全。

当然，列车管理和控制系统tcms4可用于根据该诊断信息进行警示的实现过程并不限于此，本实施例此处只是举例说明，具体可视实际情况而定。

本示例中，通过在轴箱、齿轮箱、牵引电机的轴承处安装温度/振动复合传感器11，能够监测各部件的温度和振动冲击信号，从而实时评估旋转部件状态，利于列车运行的可靠性。

在其中一种可能的实现方式中，所述检测组件1包括：失稳检测传感器13、防脱轨振动传感器14及车体平稳性检测传感器15；失稳检测传感器13、防脱轨振动传感器14及车体平稳性检测传感器15电连接于所述监控主机2，以将检测信号发送给所述监控主机2。

失稳检测传感器13及防脱轨振动传感器14设置于转向架。失稳检测传感器13用于检测转向架的平稳性。防脱轨振动传感器14用于检测列车是否脱轨。车体平稳性检测传感器15设置于车体，用于检测车体的稳定性。其中，失稳检测传感器13、防脱轨振动传感器14及车体平稳性检测传感器15的结构及实现过程可采用本领域的常规设置，本实施例此处不做具体限定。

示例性地，失稳检测传感器13包括加速度传感器，通过加速度传感器实时监测的构架的横向加速度来体现转向架的横向稳定性。由于列车脱轨时，转向架和轨道之间形成一定的脱轨载荷，该脱轨载荷中的垂向载荷会使得垂向减振弹簧的上端向上运动，如此弹簧件产生移动的变形量，如此可通过检测弹簧的变形量来监控是否脱轨；相应地，防脱轨振动传感器14可包括用于检测弹簧变形情况的变形传感器。

车体平稳性检测传感器15可包括加速度传感器，通过加速度传感器实时检测车体的加速度来体现车体的稳定性。车体平稳性检测传感器15可为多个，且设置于车体底部。如图5所示，多个车体平稳性检测传感器15可关于车体的纵向中心线yc以横向中心线xc对称设置。多个车体平稳性检测传感器15分别设置于车体对应于转向架的区域，且多个车体平稳性检测传感器15分别位于车体底部两个转向架中心线xz相向的一侧。

监控主机2在接收到失稳检测传感器13、防脱轨振动传感器14及车体平稳性检测传感器15的检测信号时，将其对应的检测值分别与相应的标准值进行比较，若检测值超出标准值，则确定高速动车组的相应部件处于异常。例如，在失稳检测传感器13的检测值超出标准值时，则确定转向架的横向稳定性差；在防脱轨振动传感器14的检测值超出标准值时，则确定列车脱轨；在确定车体平稳性检测传感器15的检测值超出标准值时，则确定车体的稳定性较差。

在确定失稳检测传感器13、防脱轨振动传感器14或车体平稳性检测传感器15所在位置处于异常状态时，监控主机2生成相应的用于表征相应位置的温度或振动处于异常状态的诊断信息发送给列车级网络3，由列车级网络3发送给列车管理和控制系统tcms4。列车管理和控制系统tcms4可用于根据该诊断信息控制高速动车组减速或停车；和/或，列车管理和控制系统tcms4可用于根据该诊断信息控制人机司机室的人机界面hmi进行显示，以使得司机室内的列车司机能够及时了解到异常情况。

在具体实现过程中，列车管理和控制系统tcms4可用于根据该诊断信息进行分级警示。例如可进行早期预警和按照严重程度进行分级报警。具体实现过程可与前述基于复合传感器11的检测信号生成的诊断信息的实现过程相似，本实施例此处不再赘述。

本示例中，安全监控系统具有对构架失稳、车体平稳、防脱轨、旋转部件等关键部件实时监测控制的功能，能够进一步利于列车运行的可靠性。

在其中一种可能的实现方式中，所述监控主机2还用于从列车管理和控制系统tcms4获取动车组的公共信息，根据所述公共信息及检测而组建的检测信号判断车辆是否处于异常状态。其中，时间、速度、运营里程、列车关键系统工况和司机操控等；列车关键系统包括动车组牵引系统、制动系统等。

监控主机2能够根据检测组件1检测信号中的振动加速度信号的时序和相位关系，建立车辆运行状态辨识模型，且基于从tcms4获取的公共信息，实时监测动车组运行可靠性。

监控主机2能够根据上述公共信息以及检测组件1的检测信息实时检测诊断轴承、齿轮箱、牵引电机的温度及振动，列车脱轨、构架失稳和车体平稳性等部件和安全因素的状态，综合诊断动车组突发信息、演变信息和大容量信息，对列车运行过程中出现的异常情况进行实时监控，检测值超出正常控制指标也即标准值时行，能够进行报警，且能够通过tcms4控制动车组采取降速或停车等故障导向安全措施，保障动车组安全运行。

另外，安全监控系统还具备实时数据库，用于记录检测组件1的检测信号、监控主机2的诊断结果等，以利于动车组监测数据的横向对比和历史数据纵向对比，进一步利于动车组综合诊断。

本实施例还提供一种安全监控系统，其结构、功能及实现过程可与前述实施例相似，本实施例此处不再赘述。本实施例的安全监控系统不仅适用于高速动车组，还适用于中速动车组、低速动车组等。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。