一种列车轴温检测方法以及车载单元设备

1.一种列车轴温检测方法，其特征在于，包括：
车载单元设备周期性获取列车的状态信息，所述状态信息至少包括列车的轴温；
接收路侧基站广播的数据采集命令，所述数据采集命令中包括所述路侧基站指定的收发信道的标识和所述路侧基站的地址；
将包括所述列车的状态信息和所述路侧基站的地址以及所述车载单元设备的地址在内的应用层数据，封装在链路层数据帧中，生成数据采集回应消息；
通过所述指定的收发信道将所述数据采集回应消息发送给所述路侧基站。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车载单元设备周期性获取列车的状态信息包括：车载单元设备周期性从休眠状态被唤醒，以检测列车的状态信息，并在检测完成后重新进入休眠状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述车载单元设备包括红外测温模块，所述检测列车的状态信息包括：通过所述红外测温模块检测列车的轴温。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据采集命令中还包括目的地址，所述目的地址为所述车载单元设备的地址或者预设的广播地址，所述将包括所述列车的状态信息在内的应用层数据，封装在链路层数据帧中之前还包括：对所述目的地址进行识别。
5.根据权利要求1至4中任一所述的方法，其特征在于，还包括：
所述车载单元设备发送组网帧消息给列车上的其它车载单元设备，并接收其它车载单元设备返回的组网帧确认消息；或者，所述车载单元设备接收列车上的其它车载单元设备发送的组网帧消息，并返回组网帧确认消息给其它车载单元设备；从而使所述车载单元设备与其它车载单元设备组成临时通信网络。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过所述指定的收发信道将所述数据采集回应消息发送给所述路侧基站包括：所述车载单元设备通过所述临时通信网络将所述数据采集回应消息发送给其它车载单元设备，以便经由其它车载单元设备通过所述指定的收发信道发送给所述路侧基站。
7.一种车载单元设备，其特征在于，包括：
获取模块，用于周期性获取列车的状态信息，所述状态信息至少包括列车的轴温；
射频收发模块，用于接收路侧基站广播的数据采集命令，所述数据采集命令中包括所述路侧基站指定的收发信道的标识和所述路侧基站的地址；
数据处理模块，用于将包括所述列车的状态信息和所述路侧基站的地址以及所述车载单元设备的地址在内的应用层数据，封装在链路层数据帧中，生成数据采集回应消息；
所述射频收发模块，还用于通过所述指定的收发信道将所述数据采集回应消息发送给所述路侧基站。
8.根据权利要求7所述的车载单元设备，其特征在于，所述车载单元设备还包括用于检测列车的轴温的红外测温模块，所述获取模块具体用于通过所述红外测温模块获取列车的轴温。
9.根据权利要求7所述的车载单元设备，其特征在于，所述数据采集命令中还包括目的地址，所述目的地址为所述车载单元设备的地址或者预设的广播地址；
所述数据处理模块，还用于对所述目的地址进行识别。
10.根据权利要求7至9中任一所述的车载单元设备，其特征在于，还包括：
组网模块，用于发送组网帧消息给列车上的其它车载单元设备，并接收其它车载单元设备返回的组网帧确认消息；或者，接收列车上的其它车载单元设备发送的组网帧消息，并返回组网帧确认消息给其它车载单元设备；从而使所述车载单元与其它车载单元设备组成临时通信网络。

一种列车轴温检测方法以及车载单元设备\n技术领域\n[0001] 本发明涉及射频技术领域，具体涉及一种列车轴温检测方法以及车载单元设备。\n背景技术\n[0002] 铁路列车在运行过程中，如果轴承内部损伤或外部受力不合理，会导致轴承发生故障，如果不及时对轴承故障发出警告，最终会导致发生严重的列车安全事故。铁路列车轴承温度过高是车辆轴承出现故障的一个重要表征，而且轴承故障的程度与轴承温度的高低有着密切关系。因此在铁路列车运行过程中，及时掌握轴承的温度信息对于铁路列车运行安全起着至关重要的作用。\n[0003] 目前铁路领域广泛采用的是红外线轴温探测系统。红外线轴温探测系统采用非接触式的红外测温技术，对行进中的铁路列车的轴承表面温度进行实时测量，并根据是否出现高于正常运转热量的轴温来判断列车轴承温度是否异常，及时发出警告，防止出现列车热切轴等事故。\n[0004] 在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，现有红外线轴温探测系统中：红外线测温装置安装在路侧，对列车进行轴温检测时，容易因车辆颠簸、车型不统一、车辆运行速度高、环境天气等因素造成轴温误报。\n发明内容\n[0005] 有鉴于此，本发明实施例提供一种轴温检测方法以及车载单元设备，以解决现有的红外线轴温探测系统存在的上述技术问题。\n[0006] 本发明第一方面提供一种列车轴温检测方法，包括：车载单元设备周期性获取列车的状态信息，所述状态信息至少包括列车的轴温；接收路侧基站广播的数据采集命令，所述数据采集命令中包括所述路侧基站指定的收发信道的标识和所述路侧基站的地址；将包括所述列车的状态信息和所述路侧基站的地址以及所述车载单元设备的地址在内的应用层数据，封装在链路层数据帧中，生成数据采集回应消息；通过所述指定的收发信道将所述数据采集回应消息发送给所述路侧基站。\n[0007] 本发明第二方面提供一种车载单元设备，包括：获取模块，用于周期性获取列车的状态信息，所述状态信息至少包括列车的轴温；射频收发模块，用于接收路侧基站广播的数据采集命令，所述数据采集命令中包括所述路侧基站指定的收发信道的标识和所述路侧基站的地址；数据处理模块，用于将包括所述列车的状态信息和所述路侧基站的地址以及所述车载单元设备的地址在内的应用层数据，封装在链路层数据帧中，生成数据采集回应消息；所述射频收发模块，还用于通过所述指定的收发信道将所述数据采集回应消息发送给所述路侧基站。\n[0008] 本发明实施例通过采用上述技术方案，取得了以下技术效果：\n[0009] 由于不通过路侧单元，而是通过车载单元设备来获取列车的轴温信息，因而可以避免车辆颠簸、车型不统一、车辆运行速度高、环境天气等因素的影响，准确采集列车的轴温；由于车载单元和路侧基站的通信采用分层机制，应用层和链路层分别完成特定的功能，因而，简化了具体应用，且便于与其它协议或标准兼容；由于通信双方交互的消息中携带目的地址和源地址，因而，便于接收方仅接收属于自己的消息，以及能够获知数据的来源；由于路侧基站可以为车载单元设备指定收发信道，因而可以实现使相邻的车载单元设备使用不同的收发信道，从而可以避免或者减少干扰。\n附图说明\n[0010] 图1是本发明实施例列车轴温检测系统的示意图；\n[0011] 图2是本发明实施例列车轴温检测方法的流程图；\n[0012] 图3本发明实施例通信协议的分层机制的示意图；\n[0013] 图4是本发明实施例通信协议的帧格式的示意图；\n[0014] 图5是本发明实施例车载单元设备的示意图。\n具体实施方式\n[0015] 本发明实施例提供一种列车轴温检测方法以及车载单元设备，可以解决现有的红外线轴温探测方法存在的上述技术问题。以下结合附图分别进行详细说明。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。\n[0016] 本发明技术方案应用于一种列车轴温检测系统。如图1所示，该系统包括：安装在列车上的车载单元设备110，和安装在地面上的路侧基站120；其中，所述车载单元设备\n110，用于周期性获取列车的轴温等状态信息；所述路侧基站120，用于读取所述车载单元设备110获取的状态信息，并将所述状态信息上报给铁路管理中心。\n[0017] 一种实施方式中，一个以上所述车载单元设备110，可以具体安装在列车的转向架上，与每个需要检测温度的轴承的位置相对应；一个以上所述路侧基站120，可以沿着铁路按照设计间距部署在铁路旁边的地面上，例如沿铁路每隔30公里部署一路侧基站120。\n[0018] 一种实施方式中，所述列车轴温检测系统还可以包括：手持设备130；该手持设备\n130，可以用于向所述车载单元设备110写入轴温信息以外的其它列车状态信息，例如安装位置信息、转向架信息和轴承信息等。用户可以通过该手持设备130对车载单元设备110进行信息管理，方便系统的维护升级。\n[0019] 路侧基站120可以采用光纤等各种常规工艺与铁路管理中心连接，相互通信。路侧基站120和车载单元设备110，采用常规的射频识别技术实现无线通信，类似现有的电子不停车收费系统(ETC)。\n[0020] 请参考图2，本发明实施例提供一种列车轴温检测方法，包括：\n[0021] 210、车载单元设备周期性获取列车的状态信息，所述状态信息至少包括列车的轴温。\n[0022] 所述车载单元设备，包括射频收发模块和红外测温模块。所述红外测温模块用于采集列车的轴温信息。所述射频收发模块用于与路侧基站通过射频信号通信。\n[0023] 为了降低功耗，延长寿命，车载单元设备可以在大部分时间中处于休眠状态。通过预设的定时唤醒机制，可以周期性唤醒车载单元设备。每次被唤醒后，车载单元设备获取列车当前的状态信息，包括检测列车当前的轴温信息，并在信息获取完成后，再次进入休眠状态。\n[0024] 220、接收路侧基站广播的数据采集命令，所述数据采集命令中包括所述路侧基站指定的收发信道的标识和所述路侧基站的地址。\n[0025] 列车经过路侧基站的天线覆盖区域时，路侧基站可以通过广播数据采集命令来唤醒所述列车上安装的车载单元设备，以指示车载单元设备将获取的列车的状态信息发送给路侧基站。实际应用中，路侧基站可以按照一个很短的时间间隔，不停的广播数据采集命令，以保证任何经过的列车上安装的车载单元设备都可以被该广播数据采集命令唤醒，而不至于错过。\n[0026] 车载单元设备和路侧基站可以预先设置多个可以使用的信道，例如5.79GHz信道和5.8GHz信道等，以便路基站可以分别采用不同的信道来和不同的车载单元设备进行通信，从而避免信道干扰。本步骤中，路侧基站可以指定信道，并将指定的信道的标识携带在数据采集命令中发送给车载单元设备。\n[0027] 数据采集命令中需要包括源地址即所述路侧基站的地址，以便车载单元设备后续向该地址返回数据。该数据采集命令中还包括目的地址，可选的，可以以预设的广播地址作为该目的地址，供车载单元设备识别。车载单元识别该广播地址为预设的本地地址后，才允许进行下一步骤。如果车载单元设备不能识别该广播地址，则不再进行后续步骤。一种实施方式中，可以以4位的全1的二进制码作为预设的广播地址。\n[0028] 230、将包括所述列车的状态信息和所述路侧基站的地址以及所述车载单元设备的地址在内的应用层数据，封装在链路层数据帧中，生成数据采集回应消息。\n[0029] 车载单元设备被唤醒后，将需要返回的信息封装在数据采集回应消息中。具体包括：将应用层数据例如列车的状态信息和路侧基站的地址以及车载单元设备的地址等，封装在链路层数据帧中，以生成数据采集回应消息。\n[0030] 240、通过所述指定的收发信道将所述数据采集回应消息发送给所述路侧基站。\n[0031] 所述收发信道是物理层信道。本步骤中，车载单元设备将生成的携带列车状态信息的数据采集回应消息通过指定的收发信道发送给路侧基站，以便路侧基站上报给铁路管理中心。\n[0032] 本发明实施例中，车载单元设备和路侧基站采用特别制定的通信协议实现相互的信息交互。所采用的通信协议具有以下几个特点：\n[0033] 1)、采用分层的机制，每层仅完成特定的功能。\n[0034] 具体的，如图3所示，可以分为：应用层、链路层和物理层。\n[0035] 2)、携带目的地址，确定数据接收方，不属于接收方的信息将会被丢弃。\n[0036] 路侧基站发送广播数据采集命令给车载单元设备时，需要携带目的地址也就是车载单元设备的地址；当不知道车载单元设备的地址时，用一个预设的广播地址作为目的地址。车载单元设备返回数据采集回应消息给路侧基站时，需要以路侧基站的地址为目的地址。\n[0037] 3)、携带源地址，使接收方明确数据的来源。\n[0038] 路侧基站发送广播数据采集命令给车载单元设备时，需要携带路侧基站的地址。\n车载单元设备返回数据采集回应消息给路侧基站时，则需要携带车载单元设备的地址。\n[0039] 4)、接收方接收信道，采用发送方指定的信道回复。\n[0040] 作为发送方的路侧基站在发送的广播数据采集命令中携带为接收方指定的收发信道，指示作为接收方的车载单元设备通过该指定的收发信道返回数据采集回应消息。\n[0041] 图4所示是广播数据采集命令和数据采集回应消息的帧格式。具体可以分为链路层和应用层；应用层的帧格式包括目的地址、源地址和信道以及长度(len)、命令字(cmd)、附加数据(date)和校验位(bcc)等字段；链路层的帧格式包括前导码、帧头、载荷(Payload)、帧校验(CRC16)以及帧尾(即帧结束标记)等字段。列车的状态信息将被写入应用层的date字段中，整个应用层的数据将被封装到链路层的Payload字段中。\n[0042] 链路层帧格式的详细描述如下表1所示。其中的payload用来封装有效数据，即，整个应用层的数据。\n[0043] 表1\n[0044] \n[0045] 应用层帧格式的详细描述如下表2所示。其包括目的地址和源地址以及收发信道和附加数据等字段。其中，收发信道可以用预设的标识来表示，例如用0和1分别表示\n5.79GHz信道和5.8GHz信道。其中的date字段写入列车的状态信息。\n[0046] 表2\n[0047] \n[0048] 具体应用中，路侧基站广播的数据采集命令的帧格式的各个字段的说明等可以如表3所示。其中，目的地址为接收者也就是车载单元设备的地址，由于未知，可以用预设的全1广播地址代替；源地址为本机也就是路侧基站的地址。\n[0049] 表3\n[0050] \n数据长度 字段 描述说明\n1 帧启始标志 7E \n4 目的地址 ---- 接收者的ID\n4 源地址 ---- 本机ID\n1 接收信道 ---- 本机的接收信道\n1 数据长度 命令字及附带数据\n1 命令字 0000 0001 最高位表示数据方向\n16 保留字节 扩充用的字节\n1 数据校验和 ---- 异或和\n2 帧校验 ---- CRC16\n1 帧结束标记 7E \n[0051] 具体应用中，车载单元设备返回的数据采集回应消息的帧格式的各个字段的说明等可以如表4所示。其中，目的地址为接收者也就是路侧基站的地址；源地址为本机也就是车载单元设备的地址；接收信道或者叫收发信道是路侧基站指定的信道；列车的状态信息统一携带的载荷字段中，具体可以包括以下子字段：列车的红外温度、环境温度、车种、车型、车号、转向架信息、轴承信息、车厢信息、设备信息、设备状态等。\n[0052] 表4\n[0053] \n数据长度 字段 描述说明\n1 帧启始标志 7E \n4 目的地址 ---- 接收者的ID\n4 源地址 ---- 本机ID\n1 接收信道 ---- 本机的接收信道\n1 数据长度 命令字及附带数据\n1 命令字 1000 0001 最高位表示数据方向\n2 红外温度 ---- \n[0054] \n2 环境温度 ---- \n1 车种 ---- \n1 车型 ---- \n4 车号 ---- \n1 转向架信息 ---- \n7 轴承信息 ---- \n1 车箱信息 ---- \n4 设备信息 ---- \n4 设备状态 ---- \n16 保留字节 ---- 扩充用的字节\n1 数据校验和 ---- 异或和\n2 帧校验 ---- CRC16\n1 帧结束标记 7E \n[0055] 实际应用中，由于列车速度较快，很可能会有这样的情况发生：当位于列车前端的车载单元设备被唤醒后，准备返回数据采集回应消息时，很可能已经离开了路侧基站的天线覆盖范围，于是该车载单元设备将无法返回消息。\n[0056] 为了解决上述问题，本发明实施例方法还可以包括：列车上的各个车载单元设备相互组网的步骤。该组网的步骤具体可以包括：\n[0057] 所述车载单元设备发送组网帧消息给列车上的其它车载单元设备，并接收其它车载单元设备返回的组网帧确认消息；或者，所述设备接收列车上的其它车载单元设备发送的组网帧消息，并返回组网帧确认消息给其它车载单元设备。通过该步骤，列车上的各个车载单元设备可以组成一个临时通信网络。\n[0058] 上述列车上的各个车载单元设备相互组网的步骤，可以在各个车载单元设备上电时执行。组网过程中，每个车载单元设备可以视为网络中的一个节点，一辆列车上的所有节点可以组成一个通信网络。该通信网络中，各结点都有相同的层次，不同结点相同层次具有相同的功能，同一结点相邻层间通过接口通信，每一层可以使用下层提供的服务，并向上层提供服务，不同结点的同等层间通过协议来实现对等层间的通信。\n[0059] 于是，当发生上述的车载单元设备因已离开路侧基站的天线覆盖范围而无法返回消息的情况时，步骤240具体可以包括：所述车载单元设备通过所述临时通信网络将所述数据采集回应消息发送给其它车载单元设备，以便经由其它车载单元设备通过所述指定的收发信道发送给所述路侧基站。\n[0060] 也就是说，离开了路侧基站的天线覆盖范围的一个车载单元设备，通过建立的临时通信网络将数据采集回应消息发送给位于路侧基站的天线覆盖范围内的另一个车载单元设备，进而发送给路侧基站。\n[0061] 本发明实施例所采用的通信协议中对上述的组网帧消息和组网帧确认消息分别进行了定义，其中，组网帧消息中各个字段的说明如表5所示，组网帧确认消息中各个字段的说明如表6所示。\n[0062] 表5\n[0063] \n数据长度 字段 描述说明\n1 帧启始标志 7E \n4 目的地址 ---- FFFFFFFF\n4 源地址 ---- 本机ID\n1 接收信道 ---- 本机的接收信道\n1 数据长度 命令字及附带数据\n1 命令字 0000 1000 最高位表示数据方向\n1 本车厢序号 车头序号为0，依次后推\n6 时间 秒、分、时、日、月、年\n9 保留字节 扩充用的字节\n1 数据校验和 ---- 异或和\n2 帧校验 ---- CRC16\n1 帧结束标记 7E \n[0064] 表6\n[0065] \n数据长度 字段 描述说明\n1 帧启始标志 7E \n4 目的地址 ---- 发送组网帧的ID\n4 源地址 ---- 本机ID\n1 接收信道 ---- 本机的接收信道\n1 数据长度 命令字及附带数据\n1 命令字 1000 1000 最高位表示数据方向\n1 本车厢序号 车头序号为0，依次后推\n15 保留字节 扩充用的字节\n1 数据校验和 ---- 异或和\n2 帧校验 ---- CRC16\n1 帧结束标记 7E \n[0066] 综上，本发明实施例提供了一种列车轴温检测方法,该方法取得了以下技术效果：\n[0067] 1、由于不通过路侧单元，而是通过车载单元设备来获取列车的轴温信息，因而可以避免车辆颠簸、车型不统一、车辆运行速度高、环境天气等因素的影响，准确采集列车的轴温；\n[0068] 2、由于车载单元设备和路侧基站的通信采用分层机制，应用层和链路层分别完成特定的功能，因而，简化了具体应用，且便于与其它协议或标准兼容；并且，采用本发明实施例的帧格式，可以提高通信速度。\n[0069] 3、由于通信双方交互的消息中携带目的地址和源地址，因而，便于接收方仅接收属于自己的消息，以及能够获知数据的来源；\n[0070] 4、由于路侧基站可以为车载单元设备指定收发信道，因而可以实现使相邻的车载单元设备使用不同的收发信道，从而可以避免或者减少干扰。\n[0071] 为了更好的实施本发明实施例的上述方案，下面还提供用于配合实施上述方案的相关装置。\n[0072] 请参考图5，本发明实施例提供的一种车载单元设备，可包括：\n[0073] 获取模块501，用于周期性获取列车的状态信息，所述状态信息至少包括列车的轴温；\n[0074] 射频收发模块502，用于接收路侧基站广播的数据采集命令，所述数据采集命令中包括所述路侧基站指定的收发信道的标识和所述路侧基站的地址；\n[0075] 数据处理模块503，用于将包括所述列车的状态信息和所述路侧基站的地址以及所述车载单元设备的地址在内的应用层数据，封装在链路层数据帧中，生成数据采集回应消息；\n[0076] 所述射频收发模块502，还用于通过所述指定的收发信道将所述数据采集回应消息发送给所述路侧基站。\n[0077] 在本发明的一些实施例中，所述车载单元设备还包括用于检测列车的轴温的红外测温模块，所述获取模块501具体用于通过所述红外测温模块获取列车的轴温。\n[0078] 在本发明的一些实施例中，所述数据采集命令中还包括目的地址，所述目的地址为所述车载单元设备的地址或者预设的广播地址；所述数据处理模块503，还用于对所述目的地址进行识别。\n[0079] 在本发明的一些实施例中，所述车载单元设备还可以包括：组网模块，用于发送组网帧消息给列车上的其它车载单元设备，并接收其它车载单元设备返回的组网帧确认消息；或者，接收列车上的其它车载单元设备发送的组网帧消息，并返回组网帧确认消息给其它车载单元设备；从而使所述车载单元设备与其它车载单元设备组成临时通信网络。\n[0080] 综上，本发明实施例提供了一种车载单元设备,采用该车载单元设备可以取得以下技术效果：\n[0081] 1、通过车载单元设备来获取列车的轴温信息，可以避免车辆颠簸、车型不统一、车辆运行速度高、环境天气等因素的影响，准确采集列车的轴温；\n[0082] 2、由于车载单元设备和路侧基站的通信采用分层机制，应用层和链路层分别完成特定的功能，因而，简化了具体应用，且便于与其它协议或标准兼容；并且，采用本发明实施例的帧格式，可以提高通信速度。\n[0083] 3、由于通信双方交互的消息中携带目的地址和源地址，因而，便于接收方仅接收属于自己的消息，以及能够获知数据的来源；\n[0084] 4、由于路侧基站可以为车载单元设备指定收发信道，因而可以实现使相邻的车载单元设备使用不同的收发信道，从而可以避免或者减少干扰。\n[0085] 本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机读取存储器、磁盘或光盘等。\n[0086] 以上对本发明实施例所提供的列车轴温检测方法进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。