王立兵

摘要：隨著科技的快速發(fā)展，我國鐵路部門正致力于開發(fā)設計25G型客車制動監(jiān)測系統(tǒng)，為了實現(xiàn)列車運行中對于故障的實時監(jiān)測和診斷，提高列車運行的安全。本文就是在此基礎上，對25G型客車制動監(jiān)測系統(tǒng)的功能和設計展開詳細論述。

關鍵詞：25G型客車；制動監(jiān)測系統(tǒng)

25G型客車在我國鐵路運輸中扮演著重要的作用，其制動監(jiān)測系統(tǒng)不僅實時性較強，工作穩(wěn)定性高，而且對于列車運行中出現(xiàn)的故障進行診斷的準確性和可靠性也較高，在鐵路客車的安全監(jiān)測中發(fā)揮著重要的作用。

一、制動監(jiān)測系統(tǒng)的功能

（一）儲存功能

制動監(jiān)測系統(tǒng)不僅可以有監(jiān)測功能，還能對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行儲存，儲存時間高達30天，并且還能為數(shù)據(jù)下載提供接口。

（二）有TCDS接口功能

制動監(jiān)測系統(tǒng)能夠與TCDS進行結合，將報警信息和一些監(jiān)測數(shù)據(jù)通過TCDS傳送到地面上的監(jiān)控中心，讓監(jiān)控中心能夠及時掌握報警和監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化情況。

（三）有人機交互接口功能

制動監(jiān)測系統(tǒng)可以為人機交互提供接口，這樣客車的制動系統(tǒng)狀態(tài)、工作曲線以及壓力數(shù)據(jù)就能夠得到實時的顯示，方便工作人員設置客車的制造號和順號。

（四）分析故障功能

制動監(jiān)測系統(tǒng)能夠通過列車上的網(wǎng)絡共享，對全部列車的各個監(jiān)測單元數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，然后對監(jiān)測出的故障進行分析和診斷，針對一些嚴重的故障如影響客車行車安全這樣的故障，則采取聲音提示，并且全列提示，這樣乘務員就能及時發(fā)現(xiàn)并且采取緊急措施，為列車的運行安全提供保障。

（五）副風缸壓力監(jiān)測功能

與KAX1型客車相比，25G型客車不僅能夠采集總風管壓力數(shù)據(jù)、制動缸以及列車管等數(shù)據(jù)，還能采集副風缸的數(shù)據(jù)，增加了對副風缸壓力的監(jiān)測功能。

二、制動監(jiān)測系統(tǒng)的設計

25G型客車制動監(jiān)測系統(tǒng)的設計，是在KAX1型客車的基礎上通過TCDS的網(wǎng)絡通信功能進行設計，其結構一般是這樣的首車→總風管壓力傳感器→39芯連接器→列車網(wǎng)絡→GPS和GPRS（列車頂部）→列車管壓力傳感器（列車底部）→制動缸壓力傳感器（列車底部，在列車管壓力傳感器與副風缸壓力傳感器之間）→副風缸壓力傳感器（列車底部）→制動監(jiān)測主機→尾車→總風管壓力傳感器（列車底部）→集中顯示終端。其中39芯連接器存在于每兩節(jié)車廂之間，通過2根雙絞屏蔽線進行連接，每兩節(jié)車廂的網(wǎng)絡通信也是由這兩根雙絞屏蔽線進行傳輸。并且由副風缸壓力傳感器、列車管壓力傳感器、制動缸壓力傳感器和制動監(jiān)測主機四個部分組成的制動監(jiān)測單元，存在于每一節(jié)車廂之中，首尾車廂除了安裝制動監(jiān)測單元，還要增加一個總風管壓力傳感器。制動監(jiān)測主機單獨放在一個車廂，主要是對各個傳感器進行分析并采集數(shù)據(jù)，監(jiān)測到故障之后進行報警，然后根據(jù)全列車的網(wǎng)絡實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)共享。下面筆者就通過通信協(xié)議、制動監(jiān)測系統(tǒng)主機的軟件設計、制動監(jiān)測單元硬件結構和系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構等四個方面詳細闡述制動監(jiān)測系統(tǒng)的設計。

（一）通信協(xié)議

在列車網(wǎng)絡的實時性方面，制動監(jiān)測系統(tǒng)有著很高的要求，為了能夠將制動系統(tǒng)的工作性能準確和真實反映出來，制動監(jiān)測系統(tǒng)時刻在向便攜式顯示屏和TCDS主機發(fā)送本機的數(shù)據(jù)并且還對全列其他車輛的監(jiān)控數(shù)據(jù)進行轉發(fā)。除此之外，為了能夠對制動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到的報警信息實行準確反映，監(jiān)測主機要對TCDS主機的診斷出的最新報警信息進行實時接收。當列車出現(xiàn)運行故障的時候，就會向制動監(jiān)測的主機發(fā)送聲音鳴叫信息和報警信息，制動監(jiān)測的主機就會鳴響，乘務員就能夠接收到提示緊急采取相應措施，以保證列車的運行安全。

（二）制動監(jiān)測系統(tǒng)主機的軟件設計

在整個制動監(jiān)測系統(tǒng)中，最重要的組成部分就是制動監(jiān)測主機，制動監(jiān)測主機的軟件設計是采用嵌入式的實時操作系統(tǒng)，這種系統(tǒng)具有運營穩(wěn)定、實時性強、資源占用少以及運營內核小等諸多優(yōu)勢，可以極大提高制動監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)效率和可靠性，將CPU的多任務潛力充分發(fā)揮出來。制動監(jiān)測主機的軟件可以根據(jù)功能分為四個模塊：診斷模塊、串行通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和系統(tǒng)的初始化模塊。

（三）制動監(jiān)測單元硬件結構

車廂中的制動監(jiān)測單元與LonWorks網(wǎng)絡連接方式是通過每節(jié)車廂四個角上面的39芯連接器進行連接的。制動監(jiān)測單元能夠和防滑器建立通信關系。為了滿足25型客車制動監(jiān)測的需求，制動監(jiān)測單元主機的硬件結構采取了多功能集成化設計，將外部接口、LonWorks網(wǎng)絡功能、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲、電源供電、監(jiān)測診斷以及采集制動壓力集成一體，原理如下：列車管壓力采集、制動缸壓力采集、總風管壓力采集、副風缸壓力采集，這四個方面的采集共同作用于中央處理單元，然后中央處理單元再通過16MBFLASH、蜂鳴器、USB接口、網(wǎng)關、TCDS接口、防滑器接口、集中顯示接口等作用到各個方面。除此之外，還可以用專用的數(shù)據(jù)線直接連接到顯示屏上，為報警或者數(shù)據(jù)的人機交互顯示提供方便。FLASH主要是用來存儲數(shù)據(jù)，而USB接口是為了方便下載數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)的下載提供接口。

（四）系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構

在25G型客車上，39芯連接器通過雙絞屏蔽線進行連接，因此全列車的網(wǎng)絡能夠利用LonWorks技術進行連接。LonWorks具有靈活的網(wǎng)絡結構，既能做每一節(jié)車廂的總線，也能做全列車的總線。并且LonWorks作為測控網(wǎng)絡，不僅具有通用性，還有較強的適應性，因此對于各種軌道車輛都能有效適應，甚至一些可變編組的列車也同樣能夠適應。系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構是為了方便各個車廂能夠實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享，因此采用了對等式的網(wǎng)絡結構，這樣，每一個車廂的網(wǎng)絡節(jié)點都能對全列的通信數(shù)據(jù)進行接收，這是采取雙網(wǎng)冗余的星型網(wǎng)絡結構的KAX1型客車無法做到的。

三、制動監(jiān)測系統(tǒng)驗證

制動監(jiān)測系統(tǒng)設計完成后還要進行系統(tǒng)的驗證，主要分成兩個部分，一是對制動缸的泄露進行試驗，還有一部分就是對現(xiàn)場的運用進行驗證。制動缸泄露試驗一般通過兩種工況進行，常用全制動和常用初制動，試驗結果表明，判斷制動缸壓力是否泄露，可以通過監(jiān)測副風缸的壓力下降情況來進行，現(xiàn)場的運用驗證則通過對制動缸采取不同的壓力，記錄發(fā)生制動后的時間。

四、結論

綜上所述，采取對等式網(wǎng)絡拓撲結構對25G型客車制動監(jiān)測系統(tǒng)進行設計，不僅能夠彌補KAX1型客車監(jiān)測系統(tǒng)的不足之處，還能為國產列車的運行提供更高的安全保障，促進我國鐵路事業(yè)的發(fā)展。