1、編輯ppt第十四章 現代車輛設備新技術講座之三行車安全監控系統現代鐵路車輛設備第十四章第一節 行車安全監控系統概述 隨著我國旅客列車，運行速度越來越高，途中停靠站少，在運行中及時發現和防止故障的發生和擴大，并采用相應信息化檢修作業，成為目前保證旅客列車運行安全急需解決的問題。現代鐵路車輛設備第十四章一、列車運行中需要注意的安全問題 車輛運行中基礎制動系統作用是否良好； 車輛轉向架性能是否惡化； 車輛供電系統是否處于安全狀態； 防滑器工作狀態是否正常； 有無擦傷超限的車輪； 空氣彈簧工作狀態； 軸承溫度是否超限報警； 配電室等重點防火部位有無火災險情等等。 現代鐵路車輛設備第十四章 這些涉及列車

2、運行中安全的問題都必須在運行狀態下及時發現，并采取相應對策，才能使旅客列車運行安全得到保證。現代鐵路車輛設備第十四章二、25T客車行車安全監控系統的組成主要包括： 行車安全監測診斷系統 列車電氣監控系統 兩系統各自有一套列車網絡，列車通信網絡結構分車廂級與列車級兩級層次結構。現代鐵路車輛設備第十四章行車安全監控系統的組成示意圖網絡連接器網絡連接器列車網絡線列車網絡線網關網關車廂總線車廂總線功能節點功能節點移動通訊終端移動通訊終端短信發射機短信發射機 列車管理器列車管理器車廂級主機車廂級主機地面數據庫專家系統地面數據庫專家系統網絡管理中心網絡管理中心現代鐵路車輛設備第十四章 可對危及旅客列車運行

3、安全主要因素進行： 實時監測診斷 記錄和存儲 集中顯示和報警 故障定位指導維修三、行車安全監控系統的作用：現代鐵路車輛設備第十四章1、行車安全監測裝置的內容 車廂級行車安全監測裝置設在每節車箱的乘務員室，車廂級監測的對象： 車輛轉向架 制動系統 防滑器現代鐵路車輛設備第十四章安全監測和診斷的內容自然（意外）制動 緩解不良 關門車 踏面擦傷 油壓減振器漏油（橫向）， 車輛轉向架動力學性能漸變性惡化等故障功能。現代鐵路車輛設備第十四章2、列車電氣監控系統的內容車廂級列車電氣監控系統的監測內容： 列車供電、空調、電壓、電流、漏電流、電池電流、充放電流、室溫、逆變器、充電機、軸溫、塞拉門信息，匯集至車

4、廂顯示器。現代鐵路車輛設備第十四章 運行中，行車安全監控系統還可以通過無線通信裝置與地面數據管理與專家系統雙向通信并和局域網聯網，實現客車運用狀態的信息化監控和運用狀態的動態檢修與管理。現代鐵路車輛設備第十四章 同時將行車安全監測診斷系統傳輸的行車故障信息，通過GPRS無線通訊網絡傳送給地面監控中心等功能。現代鐵路車輛設備第十四章第一節 完現代鐵路車輛設備第十四章第二節 KAX-1型行車安全監測診斷系統現代鐵路車輛設備第十四章一、概述： “KAX-1型行車安全監測診斷系統”由三個分系統組成： 車載安全監測診斷分系統； 無線通信分系統； 地面數據管理與專家分系統。現代鐵路車輛設備第十四章系統的監

5、測和診斷分成兩級： 車廂功能級診斷 列車級綜合診斷 兩者通過列車通信網絡系統進行聯系和控制現代鐵路車輛設備第十四章兩級診斷系統示意圖現代鐵路車輛設備第十四章系統技術參數(一)列車網絡技術參數： 結構：車廂級與列車級兩級層次結構 類型：列車級Lonworks或WordFip現場總線，車廂級LonWorks現場總線 傳輸介質：屏蔽雙絞線（符合TB/T1484-2001標準） 可傳輸距離：1000m 適應編組數：120輛。現代鐵路車輛設備第十四章系統技術參數(二） 對外通信方式： 車載移動衛星雙向通信； 無線通信GPRS； 無線通信GSM現代鐵路車輛設備第十四章二、 車載安全監測診斷分系統1、系統組

6、成：現代鐵路車輛設備第十四章2、車廂級監測診斷系統的功能 對于列車級監測診斷系統來說，車廂級監測診斷系統是基本監測診斷單元。各車廂是相同的，物理上是獨立的。 監測的主要對象為：車輛轉向架、制動系統、防滑器、車廂級顯示器等 現代鐵路車輛設備第十四章 車廂里的各功能級監測診斷子系統則只擔負本車廂某一部件或功能的監測和診斷。現代鐵路車輛設備第十四章3、列車級綜合診斷系統功能 車廂級不能診斷或診斷條件不充分的，則通過列車級綜合診斷來實現（如關門車、折角塞門關閉、轉向架狀態等）。現代鐵路車輛設備第十四章4、列車通信系統組成 列車通信網絡系統為兩級層次的LonWorks網絡結構。 一個是連接同一列車上不同

7、車廂的列車網絡列車總線（TBUS）； 另一個是連接同一車廂內不同功能級監測診斷子系統的車廂網車廂總線（VBUS）現代鐵路車輛設備第十四章 車廂總線上的各功能級監測診斷子系統由車廂網關（Gateway）進行通信管理。 它既是車廂網絡通信管理器，又是列車網與車廂網的網關。現代鐵路車輛設備第十四章 列車總線上的列車網絡管理器根據各車廂的監測診斷報告再進行全列車綜合診斷，得出本列車各車廂的監測診斷報告（集中顯示和報警）。 列車網絡管理器還擔負組網（網絡初運行）以適應車輛編組變動時各車廂的車號、車廂號、運行方向的識別任務。現代鐵路車輛設備第十四章三、 KACX-1車廂級主機及各功能模塊1、車廂級主機 車

8、廂級各監測診斷單元集中安裝在高19寸機箱內，機廂內每一個模塊擔負某一個獨立功能。它通過機廂下面的端子排與外圍設備、列車網和傳感器連接。現代鐵路車輛設備第十四章車廂級主機圖現代鐵路車輛設備第十四章2、車輛制動監測診斷子系統 本子系統主要檢測內容: 列車支管和制動管路的風壓 診斷制動的制動/緩解工況 報告有無制動/緩解作用不良 自然制動 自然緩解故障 并為列車綜合診斷是否有折角塞門關閉、關門車事件的發生提供診斷數據。現代鐵路車輛設備第十四章制動系統檢測診斷裝車示意圖現代鐵路車輛設備第十四章 LC為列車管壓力監測傳感器，必須安裝在列車支管截斷塞門后面的氣路上。 ZD為制動管監測壓力傳感器，必須安裝在

9、空重車閥和車輛緩解塞門后面的氣路上。 現代鐵路車輛設備第十四章 在列車管理器內全程記錄、存貯診斷事件報告、列車管和制動管路風壓的過程數據。 下載到地面數據庫專家系統的過程數據與報告可實現查詢、比較、再次診斷和故障確認。 在車廂級為防滑器、車輛轉向架狀態監測診斷子系統提供制動、緩解狀態報告。現代鐵路車輛設備第十四章3、車輛轉向架狀態監測診斷子系統 在車輛一、二端的車體、轉向架上安裝加速度傳感器。監測輪軸與一系/二系懸掛系統，并根據車體的信號的信號監測整個車輛系統的狀態。現代鐵路車輛設備第十四章監測與診斷的內容車輛構架及車體橫向、垂向振動加速度；報告本車前轉向架/后轉向架、一系/二系、橫向/垂向振

10、動情況；轉向架失穩情況；判斷輪軸系統是否工作正常，車輪踏面異常（擦傷/剝離）；一系懸掛故障；空氣彈簧系統故障診斷與報警等。現代鐵路車輛設備第十四章轉向架與車體檢測傳感器安裝部局圖現代鐵路車輛設備第十四章 將特征數據經列車網絡傳輸到列車管理器上，而后通過特定的系統對系統開發的總體考慮是，通過對鐵道車輛動力學系統的加速度輸出的監測，同時計算系統的時間歷程的特征數據并且對車輛系統進行評估。現代鐵路車輛設備第十四章4、防滑器工作狀態監測子系統 防滑器聯網，報告防滑器有無故障，若有故障，則指出故障部位，指導維修；報告本車廂防滑器執行防滑保護動作情況。 防滑器向車廂總線發送車輛速度（參考速度或理論速度）和

11、執行防滑保護動作情況。作為車輛節點的診斷輸入條件。現代鐵路車輛設備第十四章 國產防滑器（TFX型）的主機一方面通過LonWorks總線與車廂總線互聯（通過J3節點）實現網絡變量傳遞；另方面通過RS232與車廂電控PLC網關通信，報告本車廂防滑器工作狀態和本車參考速度。 進口防滑器通過RS485同時與車廂電控PLC網關和安全系統車廂主機的J5節點通信，報告本車廂防滑器工作狀態和本車參考速度。現代鐵路車輛設備第十四章防滑器檢測子系統的連接圖現代鐵路車輛設備第十四章5、車廂顯示節點 本系統的設置的車廂顯示節點配上便攜式顯示器作為車廂級人機接口，用于車廂級各節點的調試確認，本車廂車輛工廠制造號和車廂順

12、號也可在車廂顯示節點上進行人工設置和修改。板卡上的“LD”顯示器顯示本車廂順號。現代鐵路車輛設備第十四章四、列車通信網絡1、Lonworks現場總線技術 客車行車安全監測系統為基于Lonworks網絡的分布式微機監視診斷系統。 其拓撲結構為車廂級和列車級兩級總線式結構。 收發器采用雙絞線收發器FTT-10A，傳輸介質采用雙絞屏蔽線，傳輸速率78.5kB/S，傳輸距離2700米。現代鐵路車輛設備第十四章 車廂級網絡采用背板總線方式，車廂級主機的制動節點、車輛節點、防滑器節點、顯示節點及代理節點分別以板卡方式與車廂級總線連接。 車廂級顯示節點除具有顯示本車功能節點狀態的功能外還具有修改車順號和車廂

13、制造號的功能。現代鐵路車輛設備第十四章 列車級網絡采用雙絞屏蔽線傳輸介質，它連接一臺列車級主機和多臺車廂級主機。 列車級總線采用雙網冗余，分別為A網和B網，A、B網在每節車廂的兩側平行布置。現代鐵路車輛設備第十四章列車網絡線布局圖現代鐵路車輛設備第十四章 車廂級主機主要中包括一個6U模塊，它有兩個Lonworks網關，均為本車廂的代理節點，它匯總本車廂各節點的信息向列車級管理器轉發，并且接收列車級管理器發送的命令。2、車廂級主機結構現代鐵路車輛設備第十四章3、列車級主機（列車網管理器） 列車級主機是一臺3U結構壁掛式機箱，外接帶電阻式觸摸顯示屏的工業級專用裝置，由五塊板卡組成。現代鐵路車輛設備

14、第十四章 它擔負安全監測診斷系統列車通信網絡的運行管理，列車級雙向數據通信，列車級綜合診斷，集中顯示與報警，各功能節點診斷報告和過程數據的記錄，“人機”交互，并完成“車-地”雙向無線通信功能。現代鐵路車輛設備第十四章 列車級主機包含兩個Lonworks管理網卡，分別管理A、B兩個列車級網絡。列車級CPU選擇兩個網卡中的一個作為管理主節點，它匯總各個車廂代理節點發送來的信息并進行存貯和分析，CPU將另外一個網卡作為從節點。 列車級主機結構現代鐵路車輛設備第十四章 當管理主節點所在的網絡中有一個或多個車廂級代理節點出現問題時，可以在從節點網絡中選取車廂級代理節點發送的信息，保證列車級數據的完整性。

15、現代鐵路車輛設備第十四章 列車級主機具有數據存貯功能，它可以將全列制動節點、車輛節點和防滑器節點的事件信息和故障信息進行存貯，并在車廂級過程數據的基礎上在列車級對全列數據進行進一步的分析和對比，從而在列車級形成對制動故障和車輛故障的進一步診斷和故障報警。現代鐵路車輛設備第十四章 故障信息通過串口與四方所的主機進行通信，由其發送給地面接收裝置。事件信息和故障信息可以通過USB口下載到移動存貯設備中，供地面專家系統導入地面數據庫進行數據分析。現代鐵路車輛設備第十四章4、列車級顯示器 列車級顯示器顯示整列車的安全監測診斷信息。列車級顯示器可以顯示當前所有車輛的制動系統、車輛系統和防滑器系統的所有信息

16、，當某一個或多個車廂出現潛在安全隱患時，列車級顯示器發出報警提示信息，并給出故障發生的定位信息和故障參數。現代鐵路車輛設備第十四章 列車級顯示器采用觸摸屏方式，可以方便地查閱全列信息、單個車廂信息以、分系統信息及故障歷史信息。列車級顯示器程序采用嵌入操作系統編程，系統可以在各種條件下開/關機，系統性能不受影響。現代鐵路車輛設備第十四章五個主要頁面人機交線界面主要包括五個主要頁面： 主頁面 車廂監測 系統監測 修改車號 查看記錄 現代鐵路車輛設備第十四章列車管理器顯示主頁面現代鐵路車輛設備第十四章車廂監測頁面 包含單節車廂各子系統的監測數據，包括防滑器、制動系統、轉向架。頁面上方設有各車廂號按鈕

17、，觸摸相應按鈕可直接切換至該車廂的監測頁。按鈕的顏色為紅色時表示該車廂有一個或多個報警/故障，可以直接切換至車廂的監測頁。現代鐵路車輛設備第十四章制動系統監測內容包括： 制動系統工作狀態、制動機狀態、列車管壓力、制動缸壓力，防滑器監測內容包括：四條軸的傳感器、防滑閥狀態、滑行次數；右下方為本車速度、列車管壓力、制動缸壓力變化曲線。其列車管壓力、制動缸壓力時間歷程曲線在制動或防滑器出現問題時起輔助分析的作用。現代鐵路車輛設備第十四章轉向架監測內容包括： 車輛一端及二端轉向架橫向振動狀態、車輛垂向振動狀態、二系工作狀況、輪對踏面、轉向架橫向狀態以及轉向架垂向傳感器的監測值。現代鐵路車輛設備第十四章

18、車廂檢測頁面現代鐵路車輛設備第十四章系統頁面 此頁面按各子系統歸類顯示監測數據，可以在需要察看某子系統在整列車的運行狀況時直觀地看到整列車該子系統的狀態，如圖所示。由防滑器，制動系統，轉向架三個子頁面組成，按下方的切換按鈕可切換至相應的子系統監測頁面。所有頁面的前三項為車廂順號、車輛制造號及通信狀態。現代鐵路車輛設備第十四章系統頁面現代鐵路車輛設備第十四章修改車號 本頁面顯示列車組網信息（車號為車順號）。可對網絡各節點的車號和車順號進行修改，達到與實際編組情況一致的目的，如圖所示。左邊為列車編組情況，右邊可以通過選擇左邊的車輛，改變車廂順號或車輛制造號，確認無誤后按確認按鈕完成修改。現代鐵路車

19、輛設備第十四章修改車號頁面圖現代鐵路車輛設備第十四章查看記錄 提供列車本次運行后發生的所有報警/故障事件，在非正常情況下，可能出現過多故障，系統最多記錄1000條。此時系統會自動刪除前500條并在其后繼續記錄。現代鐵路車輛設備第十四章第二節 完現代鐵路車輛設備第十四章第三節列車電氣監控系統現代鐵路車輛設備第十四章一、列車電氣監控系統組成在鐵路客車TKDT-1T型配電柜中，主要由； WG型網關、 DL-II代理節點、 PLC網關、 軸溫報警器網關 防滑器網關 煙火報警器網關 WX-II型車載數據無線傳送裝置 監視全列其它車廂狀態的觸摸屏 GPRS、GPS天線現代鐵路車輛設備第十四章列車電氣監控系

20、統圖現代鐵路車輛設備第十四章1、WG型網關 用于鐵路客車TKDT-1T型配電柜，其中包括: PLC網關 軸溫報警器網關 防滑器網關 煙火報警器網關。 現代鐵路車輛設備第十四章 這些網關一方面通過各種通信接口實現PLC到安全記錄儀之間、軸溫報警器到PLC之間、防滑器到PLC之間、煙火報警器到PLC之間的數據傳遞，另一方面通過Lonworks接口及列車總線實現車輛間的信息和命令傳遞。現代鐵路車輛設備第十四章2、DL-II代理節點的功能 代理節點是聯接列車網和車廂網的橋梁，有2個獨立的Lonworks通訊接口。 上行Lonworks通訊模塊。 下行Lonworks通訊接口負責車廂級網絡通信，轉發集中控制命令，接收車廂級各應用節點傳輸的參數、工作狀態等信息。現代鐵路車輛設備第十四章3、車載數據無線傳送裝置主要是用于定位列車行駛的地理位置，利用Lonworks網絡收集全列各車數據（供電、空調、電壓、電流、漏電流、電池電流、充放電流、室溫、逆變器、充電機、防滑器、軸溫、里程、地理位置）等信息，通過GPRS網絡傳送到移動公司的SGSN節點，再通過無線專線發送到地面用戶監控中心，監控中心進行處理以供用戶使用。該裝置適用于鐵路DC600V供電客車配電柜。現代鐵