具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明提供的车钩缓冲装置的状态监测方法及系统，利用多个传感器实时检测车钩缓冲装置的各项数据，根据各项数据分析车钩缓冲装置状态，并将车钩缓冲装置状态紧急的数据优先发送至数据中心，便于工作人员快速了解车钩缓冲装置的状况，提高车钩缓冲装置的维护效率，保障列车安全。

为便于理解本发明的技术方案，首先对以下涉及到的车钩缓冲装置进行说明。列车的头车一般为全自动或半自动车钩缓冲装置，包括车钩、吸能装置、安装座和对中装置。列车的中部一般为半永久车钩缓冲装置，只包括吸能装置和安装座。

车钩缓冲装置一般设置在列车的两端，每两个车钩缓冲装置为一组，实现列车及列车车厢之间的连挂。对中装置与安装座相连，吸能装置安装在安装座上，吸能装置与车钩相连。车钩缓冲装置处于待挂状态时，对中装置可以使得车钩缓冲装置保持在中间位置。安装座内设置有角度传感器。相互配套的两个车钩的距离传感器分别设置在车钩的连挂面的两个斜对角线上。吸能装置内设置有位移传感器和力传感器。

图1为本发明实施例提供的车钩缓冲装置的状态监测系统的结构示意图，如图1所示，车钩缓冲装置的状态监测系统包括：

距离传感器1，用于实时检测车钩连挂面的间距数据。

限位开关2，用于输出可以表示车钩主轴位置的开关状态。

位移传感器3，用于实时检测吸能装置的位移数据。

力传感器4，用于实时检测吸能装置受到的冲击力数据。

角度传感器5，用于实时检测车钩缓冲装置的摆角数据。

处理器6，用于对检测信息进行边缘计算处理，得到车钩缓冲装置状态。根据检测信息和/或车钩缓冲装置状态生成数据包，并将数据包按照预设机制发送给列车接收终端和/或存储模块10和/或数据中心。

局域通信模块7，用于处理器6、第一处理器8和列车接收终端之间的通信。在本发明实施例中，局域通信模块7可以是远距离无线电(Long Range Radio，LORA)模块、蓝牙模块、Zigbee模块、通信线缆模块等。

第一处理器8，用于接收处理器发送的数据包，并将数据包按照预设机制发送给列车接收终端和/或存储模块和/或数据中心。

广域通信模块9，用于处理器或者第一处理器与数据中心之间的通信。广域通信模块9可以是4G模块、5G模块、窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)模块等。

存储模块10，用于存储数据包。

在优选的方案中，车钩缓冲装置的状态监控系统还包括列车网络模块。列车网络模块可以是多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus，MVB)模块、控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)模块、以太网模块等。

进一步优选的方案中，车钩缓冲装置的状态监控系统还包括传感器检测模块，用以检测每个传感器是否异常工作。当检测到传感器异常工作时，将异常工作的传感器的检测数据剔除，以免影响后续基于检测数据的车钩缓冲装置状态的判断处理。同时可以生成警告信息，发送给处理器。

图2为本发明实施例提供的车钩缓冲装置的状态监测方法的流程图，结合图2对本发明的技术方案进行详述。

步骤110，处理器从传感器获取检测信息；

具体的，传感器包括：实时检测车钩连挂面的间距数据的距离传感器、实时检测吸能装置的位移数据的位移传感器、实时检测吸能装置受到的冲击力数据的力传感器、实时检测车钩缓冲装置的摆角数据的角度传感器、安装于车钩的主轴位置的限位开关中的至少一种。

检测信息包括间距数据和/或位移数据和/或冲击力数据和/或摆角数据和/或开关状态。开关状态包括接触状态和断开状态。位移数据具有时间数据，每个时刻吸能装置得位移数据是不同的。冲击力数据具有时间数据。

步骤120，处理器对检测信息进行边缘计算处理，得到车钩缓冲装置状态；

具体的，处理器根据开关状态确定车钩状态。或者处理器根据配套的两个车钩的间距数据进行平均计算处理，得到车钩间距数据。处理器根据开关状态和车钩间距数据确定车钩状态。和/或处理器根据位移数据和/或冲击力数据确定吸能装置状态。和/或处理器根据摆角数据和车钩状态确定对中装置状态或者角度传感器状态。处理器根据车钩状态和/或吸能装置状态和/或对中装置状态和/或角度传感器状态确定车钩缓冲装置状态。

其中，处理器根据开关状态确定车钩状态具体包括：处理器判断开关状态是否为接触状态。当开关状态为断开状态时，处理器确定车钩状态为非连挂状态。

处理器根据开关状态和车钩间距数据确定车钩状态具体包括：处理器判断开关状态是否为接触状态。当开关状态为接触状态时，处理器判断车钩间距数据是否超出预设阈值。当车钩间距数据未超出预设阈值时，确定车钩状态为连挂状态。当车钩间距数据超出预设阈值时，确定车钩状态为待挂状态。当开关状态为断开状态时，处理器确定车钩状态为非连挂状态。

也就是说，当限位开关的开关状态为断开状态时，车钩处于非连接状态。当限位开关的开关状态为触发状态时，两个车钩的连挂面的距离未超出预设距离，车钩处于连挂状态。两个车钩的连挂面的距离超出预设距离，车钩处于待挂状态。

处理器实时检测是否接收到解钩指令。当确定车钩状态为连挂状态，且未接收到解钩指令时，车钩状态变为非连挂状态，确定车钩状态为脱钩状态。

需要说明的是，由于车钩连挂后连挂面之间存在空隙，但是无法保证两个车钩的连挂面始终平行，因此在本发明实施例中，距离传感器实际检测的是两个车钩的连挂面的两端的间隙。处理器对处于两个车钩的两个斜对角的距离传感器检测得到的间距数据进行平均计算处理，以获得准确的连挂面的间隙，即车钩间距数据。

在优选的方案中，由于车钩间距数据过大易导致列车纵向冲动等问题。车钩间距数据以往只有在日常检修时通过专业的校准量规才能来检测车钩连挂间隙，这种监测方式存在检测不及时的问题。因此，在本发明实施例中，处理器实时监测车钩间距数据。当车钩间距数据超过预设车钩间距数据时，生成提示信息，用以提示工作人员更换车钩相关零部件。

其中，吸能装置包括缓冲器、压溃管等。处理器根据位移数据确定吸能装置状态具体包括：处理器根据位移数据是否大于预设位移数据确定吸能装置状态。

处理器根据冲击力数据确定吸能装置状态具体包括：处理器根据冲击力数据是否大于预设冲击力数据确定吸能装置状态。

处理器根据位移数据和冲击力数据确定吸能装置状态具体包括：

根据公式1得到位移数据与时间数据的关系：

x＝f(t) (公式1)

其中，t为时间数据，x为t时刻的位移数据。

对公式1求导，得到v,v为单位时间内吸能装置的位移数据变化量。

根据公式2得到理论冲击力数据公式：

F(x,v) (公式2)

F为理论冲击力数据，x为吸能装置的位移数据。根据理论冲击力数据和预设系数确定理论冲击力阈值，根据理论冲击力阈值和冲击力数据进行比较处理，根据比较结果确定吸能装置状态。预设系数包括第一系数、第二系数和第三系数；第一系数小于第二系数，第二系数小于第三系数。

根据理论冲击力数据和预设系数确定理论冲击力阈值，根据理论冲击力阈值和冲击力数据进行比较处理，根据比较结果确定吸能装置状态具体包括：根据理论冲击力数据和第一系数确定第一理论冲击力阈值。根据理论冲击力数据和第二系数确定第二理论冲击力阈值。根据理论冲击力数据和第三系数确定第三理论冲击力阈值。判断冲击力数据是否大于第一理论冲击力阈值。当冲击力数据小于等于第一理论冲击力阈值时，确定吸能装置状态为第二故障状态。当冲击力数据大于第一理论冲击力阈值时，判断冲击力数据是否大于等于第二理论冲击力阈值。当冲击力数据小于第二理论冲击力阈值时，确定吸能装置状态为故障状态为第三故障状态。当冲击力数据大于第二理论冲击力阈值时，判断冲击力数据是否大于第三理论冲击力阈值。当冲击力数据小于等于第三理论冲击力阈值时，确定吸能装置状态为正常状态。当冲击力数据大于第三理论冲击力阈值时，确定吸能装置状态为第二故障状态。

也就是说，只有冲击力数据小于等于第二理论冲击力阈值，且大于等于第二理论冲击力阈值时，吸能装置状态为正常状态。除此之外均处于故障状态。

其中，处理器根据摆角数据和车钩状态确定对中装置状态或者角度传感器状态具体包括：当车钩状态为待挂状态时，判断摆角数据是否超出第一预设摆角范围。当摆角数据未超出第一预设摆角范围时，确定对中装置状态为正常状态。当摆角数据超出第一预设摆角范围时，确定对中装置状态为第二故障状态。当车钩状态为连挂状态时，判断摆角数据是否超出第二预设摆角范围。当摆角数据未超出第二预设摆角范围时，确定对中装置状态为正常状态。当摆角数据超出第二预设摆角范围时，确定角度传感器状态为第三故障状态。第一预设摆角范围小于第二预设摆角范围。第一预设摆角范围一般为[-5°,-5°]，第二预设摆角范围一般为[-15°,15°]。

其中，处理器根据车钩状态和/或吸能装置状态和/或对中装置状态和/或角度传感器状态确定车钩缓冲装置状态具体包括：当车钩状态为连挂状态或者待挂状态时，处理器确定车钩工作状态为正常状态。当车钩状态为脱钩状态时，处理器确定车钩工作状态为第一故障状态。处理器根据车钩工作状态和/或吸能装置状态和/或对中装置状态和/或角度传感器状态中的优先级最高的状态信息确定车钩缓冲装置状态。状态信息包括正常状态、第一故障状态、第二故障状态和第三故障状态。第一故障状态的优先级高于第二故障状态，第二故障状态的优先级高于第三故障状态，第三故障状态的优先级高于正常状态。

步骤130，处理器根据检测信息和/或车钩缓冲装置状态生成数据包，并将数据包按照预设机制发送给列车接收终端和/或存储模块和/或数据中心。

具体的，处理器通过局域通信模块将数据包发送给列车接收终端；和/或处理器实时获取广域通信模块的通信状态。通信状态包括通信正常和通信异常。当通信状态为通信异常时，第一处理器将数据包存入存储模块。当通信状态为通信正常时，第一处理器检测存储模块中是否存在缓存的数据包。当存储模块中不存在缓存的数据包时，第一处理器将当前的数据包通过广域通信模块发送给数据中心。当存储模块中存在缓存的数据包时，第一处理器比较当前的数据包和存储模块中缓存的数据包对应的车钩缓冲装置状态的优先级。当当前的数据包对应的优先级高时，第一处理器将当前的数据包通过广域通信模块发送给数据中心。当存储模块内的缓存的数据包对应的优先级高时，第一处理器将缓存的数据包通过广域通信模块发送给数据中心。当当前的数据包和缓存的数据包对应的优先级相同时，第一处理器判断当前的数据包对应的是否是正常状态。当当前的数据包不是正常状态时，第一处理器将当前的数据包通过广域通信模块发送给数据中心。当当前的数据包对应的车钩缓冲装置状态是正常状态时，第一处理器实时获取列车的运行状态。运行状态包括行驶状态和停止状态。当列车的运行状态为行驶状态时，第一处理器将当前的数据包通过广域通信模块发送给数据中心。当列车的运行状态为停止状态时，第一处理器将缓存的数据包通过广域通信模块发送给数据中心。

在本发明实施例中，当列车处于停止状态时，广域通信模块的通信状态为通信异常时，将数据包缓存到存储模块。广域通信模块的通信状态恢复通信正常时，比较缓存的数据包和当前的数据包的优先级，优先发送优先级高的数据包。当缓存的数据包和当前的数据包优先级相同，且对应状态均为故障状态时，优先发送当前的数据包。当缓存的数据包和当前新生成的数据包优先级相同，且对应状态均为正常状态时，优先发送缓存的数据包。

当列车处于行驶状态，广域通信模块的通信状态为通信异常时，将数据包缓存到存储模块。当广域通信模块的通信状态恢复通信正常时，比较缓存的数据包和当前的数据包的优先级，优先发送优先级高的数据包。当缓存的数据包和当前新生成的数据包优先级相同时，优先发送当前的数据包。

在优选的方案中，处理器将数据发送给数据中心的同时，将对应的车钩缓冲装置状态为第一故障状态或者第二故障状态或者第三故障状态的数据包发送给预设存储模块进行存储。

在优选的方案中，由于列车缓冲装置在列车中部的所处的环境相对于列车头部的环境较为复杂，通信信号强度也较差。因此在本发明实施例中，列车内部的数据传输采用星型拓扑结构，在处理器根据检测信息和/或车钩缓冲装置状态生成数据包之后，处理器通过局域通信模块将数据包发送给列车头部的一个指定的处理器，即第一处理器。第一处理器将数据包按照预设机制发送给列车接收终端和/或存储模块和/或数据中心。数据中心可以理解为外部的列车状态监控平台。

本发明的车钩缓冲装置的状态监测方法及系统，利用多个传感器实时检测车钩缓冲装置的各项数据，根据各项数据分析车钩缓冲装置状态，并将车钩缓冲装置状态紧急的数据优先发送至数据中心，便于工作人员快速了解车钩缓冲装置的状况，提高车钩缓冲装置的维护效率，保障列车安全。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。