基于MVB总线的机车远程监控系统设计

汤桥

摘 要：本文介绍了基于MVB网络的内燃机远程监控系统的设计目的以及总体构架，实现了对机车总线数据的远程监控。

关键词：MVB；内燃机；远程监控

随着我国铁路现代化管理、铁路大提速以及铁路事业不断发展的需要，铁路部门对列车运行安全、正点、快捷、舒适、方便的要求越来越高。使得机车运行速度不断提高、运输密度不断增加。机车的绝大部分时间都处在运行途中，通过配置机车故障诊断专家系统，在线实时地向乘务人员提供机车的状态信息和故障处理信息，是防止机车故障、保障运行安全、提高运输效率的一个重要技术手段。同时机车远程监控诊断将无线数据传输技术与计算机网络技术相结合，通过无线网络技术将生产厂商、用户和机车设备联系起来，通过对机车数据实时传输分析，使生产厂商能够随时远程监控机车及其重要零部件的运行状况，对可能出现的故障进行预测，并给与用户及时有效的指导，大大提高机车故障诊断效率以及预判能力。基于此目的南车戚墅堰机车有限公司与西南交通大学常州轨道交通研究院合作研发了这款基于MVB总线的远程监控系统。

1 总体架构

远程诊断平台硬件部分由以下几个子系统组成：远程诊断平台、远程信息通信系统和列车级监控系统。图1.1为系统组成结构。

远程信息通信系统由3G通讯模块、3G天线等组成。

内燃机远程诊断中心由数据服务器、计算机等组成。此中心可设立在铁路局、机务段或厂家，该系统通过对机车总线上的数据进行采集分析并压缩后，经由3G通讯模块采取点对点的方式发回内燃机远程诊断中心。

由框架图我们可以看到，该系统通过车载设备通过对机车的柴油机设备，牵引装置等子系统进行数据采集，然后经由车载设备进行处理后，通过Internet网络传输回内燃机远程诊断中心。远程诊断中心的工程人员就可以借助诊断中心的数据服务器。计算机等设备对传输过来的数据进行解密并分析，从而达到随时监控机车的目的。

2 系统功能

2.1内燃机车监测系统

2.1.1车载工控机

车载单元是整个机车远程信息传输与分析系统中的数据来源，该单元是整个系统的一个关键子系统。车载单元就像是人的感觉器官，它从机车总线上获得分析所需的各种原始数据信息，然后车载单元按照一定格式压缩存贮这些数据信息同时把这些数据信息发送到无线传输网络上。

车载工控机专为车载监控系统设计，带有WIFI、GPS、3G等多种无线网络接口，可以实现远程监控需要的数据采集及无线传输功能。车载工控机将获取的数据通过压缩处理后，经由3G无线网络发送回内燃机远程诊断中心。同时，借助车载工控机上携带的WIFI无线端口，我们开通了WIFI点对点的传输模式，方便笔记本电脑或者带有WIFI 功能的手持终端设备接收机车数据。

2.1.2内燃机远程诊断中心

内燃机远程诊断中心相当于人的大脑，负责完成车载工控机发送的机车信息的接收、分析统计和发布的功能，实现机车数据分人、分时、分车、分区段的统计与结算，使工程人员可以通过共享数据库中与各自有关的信息。并针对返回的采集数据以及设备故障信息，工程人员通过分析后可以得出相关的结论。通过对数据的解析，可以很直观的显示出机车目前的运行状态以及潜在的机车故障。从而能让工程人员掌握机车的第一手资料，方便工程人员对机车运行状态的分析和潜在机车故障的预判。

3 软件系统功能

内燃机车远程诊断平台总体架构主要由内燃机车车载诊断软件系统与远程故障诊断中心软件系统两部分组成。主要负责机车数据的采集与分析工作。车载诊断软件系统主要负责机车数据的获取以及机车数据格式的转换并发送。远程故障诊断中心软件主要负责对发送回来的机车数据的解析、统计以及发布的功能。工程人员主要面对的是远程故障诊断中心软件，通过软件的配置可以获取你想得到的机车总线上的任何数据。

3.1内燃机车车载诊断软件系统

内燃机车车载诊断软件系统是运行于内燃机车监测系统的软件，主要涉及以下几个方面：

3.1.1数据采集模块

该模块负责从机车总线上获取LCS发送的监控信号和故障信号以及6A系统中轴温、振动、制动、转向架等信息。

3.1.2数据处理模块

将从机车总线上获得的数据进行压缩等前期数据处理功能。由于本系统的远程通讯功能基于3G网络实现，因此如何尽可能的压缩数据，以节省流量是非常有意义的。

该系统设计是压缩实时数据，要求压缩过程的时间性能较高，且压缩过程不可以将采集数据进行有损压缩，故采用算术编码（ARC）来实现。

4 远程通讯模块

车载工控机能够使用联网功能是因为工控机底层实现了TCP/IP协议，可以使3G.终端通过无线网络建立TCP连接。连接采取上电自动连接的方式启动。因为机车运行途中会经过隧道或者信号比较薄弱的地区，所以远程通讯模块设计了断点续传的功能，一旦机车3G网络恢复通讯，即将机车数据发送回远程诊断中心。

5 远程故障诊断中心软件系统

5.1 远程监控中心数据库

当远程监控中心接收端接收到传回的数据后，经过解压缩，存储在远程监控中心数据库中，由于数据量较大，数据库将通过一定方式建立索引，方便工作人员对历史数据的读取以及在线监测分析模块对数据的分析。

6 结语

远程监控系统的设计完成方便了机车制造商以及机车运用方对于机车的运行监控、故障分析。目前监控系统已在HXN5B机车上装车运行半年时间，工作情况稳定，基本达到了当初的设计要求，后续改进正在稳步进行当中。

参考文献

[1] 马文俊.DF8B型内燃机车微机控制软件设计[J].机车电传动。2000.（1）：15-16

[2] TB交流传动机车微机控制系统