1、第十四章 现代车辆设备新技术讲座之三 行车安全监控系统,第一节 行车安全监控系统概述,随着我国旅客列车，运行速度越来越高，途中停靠站少，在运行中及时发现和防止故障的发生和扩大，并采用相应信息化检修作业，成为目前保证旅客列车运行安全急需解决的问题。,一、列车运行中需要注意的安全问题,车辆运行中基础制动系统作用是否良好； 车辆转向架性能是否恶化； 车辆供电系统是否处于安全状态； 防滑器工作状态是否正常； 有无擦伤超限的车轮； 空气弹簧工作状态； 轴承温度是否超限报警； 配电室等重点防火部位有无火灾险情等等。,这些涉及列车运行中安全的问题都必须在运行状态下及时发现，并采取相应对策，才能使旅客列车运行
2、安全得到保证。,二、25T客车行车安全监控系统的组成,主要包括：行车安全监测诊断系统列车电气监控系统两系统各自有一套列车网络，列车通信网络结构分车厢级与列车级两级层次结构。,行车安全监控系统的组成示意图,网络连接器,列车网络线,网关,车厢总线,功能节点,移动通讯终端,短信发射机,列车管理器,车厢级主机,地面数据库专家系统,网络管理中心,可对危及旅客列车运行安全主要因素进行： 实时监测诊断 记录和存储 集中显示和报警 故障定位指导维修,三、行车安全监控系统的作用：,1、行车安全监测装置的内容,车厢级行车安全监测装置设在每节车箱的乘务员室，车厢级监测的对象：车辆转向架制动系统防滑器,安全监测和诊断
3、的内容,自然（意外）制动缓解不良关门车踏面擦伤油压减振器漏油（横向），车辆转向架动力学性能渐变性恶化等故障功能。,2、列车电气监控系统的内容,车厢级列车电气监控系统的监测内容：列车供电、空调、电压、电流、漏电流、电池电流、充放电流、室温、逆变器、充电机、轴温、塞拉门信息，汇集至车厢显示器。,运行中，行车安全监控系统还可以通过无线通信装置与地面数据管理与专家系统双向通信并和局域网联网，实现客车运用状态的信息化监控和运用状态的动态检修与管理。,同时将行车安全监测诊断系统传输的行车故障信息，通过GPRS无线通讯网络传送给地面监控中心等功能。,第一节 完,第二节 KAX-1型行车安全监测诊断系统,一、
4、概述：“KAX-1型行车安全监测诊断系统”由三个分系统组成：车载安全监测诊断分系统；无线通信分系统；地面数据管理与专家分系统。,系统的监测和诊断分成两级：,车厢功能级诊断列车级综合诊断两者通过列车通信网络系统进行联系和控制,两级诊断系统示意图,系统技术参数(一),列车网络技术参数： 结构：车厢级与列车级两级层次结构 类型：列车级Lonworks或WordFip现场总线，车厢级LonWorks现场总线 传输介质：屏蔽双绞线（符合TB/T1484-2001标准） 可传输距离：1000m 适应编组数：120辆。,系统技术参数(二）,对外通信方式：车载移动卫星双向通信；无线通信GPRS；无线通信GSM
5、,二、 车载安全监测诊断分系统,1、系统组成：,2、车厢级监测诊断系统的功能,对于列车级监测诊断系统来说，车厢级监测诊断系统是基本监测诊断单元。各车厢是相同的，物理上是独立的。监测的主要对象为：车辆转向架、制动系统、防滑器、车厢级显示器等,车厢里的各功能级监测诊断子系统则只担负本车厢某一部件或功能的监测和诊断。,3、列车级综合诊断系统功能,车厢级不能诊断或诊断条件不充分的，则通过列车级综合诊断来实现（如关门车、折角塞门关闭、转向架状态等）。,4、列车通信系统组成,列车通信网络系统为两级层次的LonWorks网络结构。 一个是连接同一列车上不同车厢的列车网络列车总线（TBUS）； 另一个是连接同
6、一车厢内不同功能级监测诊断子系统的车厢网车厢总线（VBUS）,车厢总线上的各功能级监测诊断子系统由车厢网关（Gateway）进行通信管理。它既是车厢网络通信管理器，又是列车网与车厢网的网关。,列车总线上的列车网络管理器根据各车厢的监测诊断报告再进行全列车综合诊断，得出本列车各车厢的监测诊断报告（集中显示和报警）。列车网络管理器还担负组网（网络初运行）以适应车辆编组变动时各车厢的车号、车厢号、运行方向的识别任务。,三、 KACX-1车厢级主机及各功能模块,1、车厢级主机车厢级各监测诊断单元集中安装在高19寸机箱内，机厢内每一个模块担负某一个独立功能。它通过机厢下面的端子排与外围设备、列车网和传感
7、器连接。,车厢级主机图,2、车辆制动监测诊断子系统本子系统主要检测内容:列车支管和制动管路的风压诊断制动的制动/缓解工况报告有无制动/缓解作用不良自然制动自然缓解故障并为列车综合诊断是否有折角塞门关闭、关门车事件的发生提供诊断数据。,制动系统检测诊断装车示意图,LC为列车管压力监测传感器，必须安装在列车支管截断塞门后面的气路上。 ZD为制动管监测压力传感器，必须安装在空重车阀和车辆缓解塞门后面的气路上。,在列车管理器内全程记录、存贮诊断事件报告、列车管和制动管路风压的过程数据。下载到地面数据库专家系统的过程数据与报告可实现查询、比较、再次诊断和故障确认。在车厢级为防滑器、车辆转向架状态监测诊断
8、子系统提供制动、缓解状态报告。,3、车辆转向架状态监测诊断子系统,在车辆一、二端的车体、转向架上安装加速度传感器。监测轮轴与一系/二系悬挂系统，并根据车体的信号的信号监测整个车辆系统的状态。,监测与诊断的内容,车辆构架及车体横向、垂向振动加速度； 报告本车前转向架/后转向架、一系/二系、横向/垂向振动情况； 转向架失稳情况； 判断轮轴系统是否工作正常， 车轮踏面异常（擦伤/剥离）； 一系悬挂故障； 空气弹簧系统故障诊断与报警等。,转向架与车体检测传感器安装部局图,将特征数据经列车网络传输到列车管理器上，而后通过特定的系统对系统开发的总体考虑是，通过对铁道车辆动力学系统的加速度输出的监测，同时计
9、算系统的时间历程的特征数据并且对车辆系统进行评估。,4、防滑器工作状态监测子系统,防滑器联网，报告防滑器有无故障，若有故障，则指出故障部位，指导维修；报告本车厢防滑器执行防滑保护动作情况。防滑器向车厢总线发送车辆速度（参考速度或理论速度）和执行防滑保护动作情况。作为车辆节点的诊断输入条件。,国产防滑器（TFX型）的主机一方面通过LonWorks总线与车厢总线互联（通过J3节点）实现网络变量传递；另方面通过RS232与车厢电控PLC网关通信，报告本车厢防滑器工作状态和本车参考速度。进口防滑器通过RS485同时与车厢电控PLC网关和安全系统车厢主机的J5节点通信，报告本车厢防滑器工作状态和本车参考
10、速度。,防滑器检测子系统的连接图,5、车厢显示节点,本系统的设置的车厢显示节点配上便携式显示器作为车厢级人机接口，用于车厢级各节点的调试确认，本车厢车辆工厂制造号和车厢顺号也可在车厢显示节点上进行人工设置和修改。板卡上的“LD”显示器显示本车厢顺号。,四、列车通信网络,1、Lonworks现场总线技术客车行车安全监测系统为基于Lonworks网络的分布式微机监视诊断系统。其拓扑结构为车厢级和列车级两级总线式结构。收发器采用双绞线收发器FTT-10A，传输介质采用双绞屏蔽线，传输速率78.5kB/S，传输距离2700米。,车厢级网络采用背板总线方式，车厢级主机的制动节点、车辆节点、防滑器节点、显
11、示节点及代理节点分别以板卡方式与车厢级总线连接。车厢级显示节点除具有显示本车功能节点状态的功能外还具有修改车顺号和车厢制造号的功能。,列车级网络采用双绞屏蔽线传输介质，它连接一台列车级主机和多台车厢级主机。列车级总线采用双网冗余，分别为A网和B网，A、B网在每节车厢的两侧平行布置。,列车网络线布局图,车厢级主机主要中包括一个6U模块，它有两个Lonworks网关，均为本车厢的代理节点，它汇总本车厢各节点的信息向列车级管理器转发，并且接收列车级管理器发送的命令。,2、车厢级主机结构,3、列车级主机（列车网管理器）,列车级主机是一台3U结构壁挂式机箱，外接带电阻式触摸显示屏的工业级专用装置，由五块
12、板卡组成。,它担负安全监测诊断系统列车通信网络的运行管理，列车级双向数据通信，列车级综合诊断，集中显示与报警，各功能节点诊断报告和过程数据的记录，“人机”交互，并完成“车-地”双向无线通信功能。,列车级主机包含两个Lonworks管理网卡，分别管理A、B两个列车级网络。列车级CPU选择两个网卡中的一个作为管理主节点，它汇总各个车厢代理节点发送来的信息并进行存贮和分析，CPU将另外一个网卡作为从节点。,列车级主机结构,当管理主节点所在的网络中有一个或多个车厢级代理节点出现问题时，可以在从节点网络中选取车厢级代理节点发送的信息，保证列车级数据的完整性。,列车级主机具有数据存贮功能，它可以将全列制动
13、节点、车辆节点和防滑器节点的事件信息和故障信息进行存贮，并在车厢级过程数据的基础上在列车级对全列数据进行进一步的分析和对比，从而在列车级形成对制动故障和车辆故障的进一步诊断和故障报警。,故障信息通过串口与四方所的主机进行通信，由其发送给地面接收装置。事件信息和故障信息可以通过USB口下载到移动存贮设备中，供地面专家系统导入地面数据库进行数据分析。,4、列车级显示器,列车级显示器显示整列车的安全监测诊断信息。列车级显示器可以显示当前所有车辆的制动系统、车辆系统和防滑器系统的所有信息，当某一个或多个车厢出现潜在安全隐患时，列车级显示器发出报警提示信息，并给出故障发生的定位信息和故障参数。,列车级显
14、示器采用触摸屏方式，可以方便地查阅全列信息、单个车厢信息以、分系统信息及故障历史信息。列车级显示器程序采用嵌入操作系统编程，系统可以在各种条件下开/关机，系统性能不受影响。,五个主要页面,人机交线界面主要包括五个主要页面：主页面车厢监测系统监测修改车号查看记录,列车管理器显示主页面,车厢监测页面,包含单节车厢各子系统的监测数据，包括防滑器、制动系统、转向架。页面上方设有各车厢号按钮，触摸相应按钮可直接切换至该车厢的监测页。按钮的颜色为红色时表示该车厢有一个或多个报警/故障，可以直接切换至车厢的监测页。,制动系统监测内容包括：,制动系统工作状态、制动机状态、列车管压力、制动缸压力，防滑器监测内容
15、包括：四条轴的传感器、防滑阀状态、滑行次数；右下方为本车速度、列车管压力、制动缸压力变化曲线。其列车管压力、制动缸压力时间历程曲线在制动或防滑器出现问题时起辅助分析的作用。,转向架监测内容包括：,车辆一端及二端转向架横向振动状态、车辆垂向振动状态、二系工作状况、轮对踏面、转向架横向状态以及转向架垂向传感器的监测值。,车厢检测页面,系统页面,此页面按各子系统归类显示监测数据，可以在需要察看某子系统在整列车的运行状况时直观地看到整列车该子系统的状态，如图所示。由防滑器，制动系统，转向架三个子页面组成，按下方的切换按钮可切换至相应的子系统监测页面。所有页面的前三项为车厢顺号、车辆制造号及通信状态。,
16、系统页面,修改车号,本页面显示列车组网信息（车号为车顺号）。可对网络各节点的车号和车顺号进行修改，达到与实际编组情况一致的目的，如图所示。左边为列车编组情况，右边可以通过选择左边的车辆，改变车厢顺号或车辆制造号，确认无误后按确认按钮完成修改。,修改车号页面图,查看记录,提供列车本次运行后发生的所有报警/故障事件，在非正常情况下，可能出现过多故障，系统最多记录1000条。此时系统会自动删除前500条并在其后继续记录。,第二节 完,第三节 列车电气监控系统,一、列车电气监控系统组成在铁路客车TKDT-1T型配电柜中，主要由； WG型网关、 DL-II代理节点、 PLC网关、 轴温报警器网关 防滑器
17、网关 烟火报警器网关 WX-II型车载数据无线传送装置 监视全列其它车厢状态的触摸屏 GPRS、GPS天线,列车电气监控系统图,1、WG型网关,用于铁路客车TKDT-1T型配电柜，其中包括: PLC网关 轴温报警器网关 防滑器网关 烟火报警器网关。,这些网关一方面通过各种通信接口实现PLC到安全记录仪之间、轴温报警器到PLC之间、防滑器到PLC之间、烟火报警器到PLC之间的数据传递，另一方面通过Lonworks接口及列车总线实现车辆间的信息和命令传递。,2、DL-II代理节点的功能,代理节点是联接列车网和车厢网的桥梁，有2个独立的Lonworks通讯接口。 上行Lonworks通讯模块。 下行
18、Lonworks通讯接口负责车厢级网络通信，转发集中控制命令，接收车厢级各应用节点传输的参数、工作状态等信息。,3、车载数据无线传送装置,主要是用于定位列车行驶的地理位置，利用Lonworks网络收集全列各车数据（供电、空调、电压、电流、漏电流、电池电流、充放电流、室温、逆变器、充电机、防滑器、轴温、里程、地理位置）等信息，通过GPRS网络传送到移动公司的SGSN节点，再通过无线专线发送到地面用户监控中心，监控中心进行处理以供用户使用。该装置适用于铁路DC600V供电客车配电柜。,GPRS无线通讯网络技术是一种基于分组交换传输数据高效率的方式，其数据率是现有GMS的10倍以上。,4、监控主机功
19、能,监控主机是一种微型可编程终端，采用全中文液晶触摸屏（带背光），具有字符类型和图象类型显示，由通讯接口和主机网关的RS232C接口进行通讯。主要功能是显示全列车辆的供电、空调、车下电源、防滑器、轴报器、车门系统、烟火报警器等运行工况及参数的显示，实时显示各功能单元的运行状态及实时报告故障现象。,二、列车联网通讯,1、功能各个车厢的PLC通过代理节点将本车信息、发送给其它车厢的命令传送到列车总线上，供其它车厢调用。本车PLC可以通过代理节点读取列车总线上其它任一节车厢的信息；接收其它车厢发送给本车的命令并执行。,2、监视全列其它车厢状态、控制全列其它车厢监控主机分两个页面显示全列18辆车的运行概况。运行概况页面可以查看供电状态、空调工况、车下电源状态、防滑器信息码、轴温状态、车门状态、烟火报警状态。,全列电气监视页面,被监视轴温信息页面,被监视车防滑器页面,被监视车车门信息页面,被监视车火灾报警器信息页面,全列车空调系统控制信息页面,本车防滑器信息页面,本车轴温报警器信息页面,本车火灾报警器信息页面,本车车门信息页面,本 章 完,
