何炳彦
中国铁路哈尔滨局齐齐哈尔北车辆段
摘要:交通系统的先进化水平在一定程度上可以代表城市的发展水平，列车系统发展水平逐步提升，乘客不仅仅可以享用高效便捷的列车运输服务，同时还能确保列车运行过程中安全性。普速旅客列车是列车交通系统之中的一分部分，其行驶速度相对比较慢，这种普速列车往往是与高速列车相对的，其行驶速度大约为120km/h，该种列车在铁路运输系统之中处于主力地位，为了提升其运输安全性，本文对设计其安全监测系统的工作加以介绍。
关键词:TCDS；普速旅客列车；安全监测系统；设计方法
在对旅客列车，尤其是普速列车进行监测时，需要构建与列车应用条件相符的监测系统，随着TCDS系统逐渐成熟，其被应用到多个交通领域之中，已经实现了最为基本的全覆盖应用需求，在二期改造工作结束后，信息通道变得更为畅通，借助固定化的信息平台，原有的可监测内容也被丰富，普速旅客列车可以保持更为安全的运行状态。在车辆管理的环节之中，该种系统同样可以起到有效的检测应用效果，本文介绍构架适用于普速列车安全检测系统的方法。
1 功能设计工作分析
普速旅客列车与高速列车对于监管工作提出的要求不同，因此在确定系统的具体功能时需要对其特定功能加以把握，具体的功能应用包括以下几个方面：
首先系统需要对各个时段与不同位置的车辆制动情况数据有效收集，同时能够互殴制动缸以及列车管的实际压力数据，借助这两部分数据来对列车的整体制动情况有效了解，借此诊断列车存在的实际故障问题。需要获取的数据还包括列车的振动加速度数值以及转向架的结构以及运行状态。系统还需要有效连接各个位置的监测节点，这向设计行为主要是为了让列车上的乘务员在多个位置都可以获得整个列车的数据。该系统借助防滑器主机装置就能对各种速度数据精准获取，即使在监测节点部位，仍旧解译获得防滑器运行的速度，这主要是为了使制动系统以及转向架的故障判断工作更有根据，基于安全监测功能应用需求，系统还要具备消声报警的基础性功能，可以将蜂鸣报警装置也安装到监测系统之中。
2 构建系统
2.1 构建整体结构
每节车厢安装一个安全监测节点，通过列车网络实现全列车通信；列车网络类型为LonWorks，传输介质为车辆中的双绞屏蔽线缆(备用线)；监控车(广播车)安装的监测节点与TCDS主机连接完成无线传输功能。
2.2 构建单车结构
单车安全监测节点由监测主机、压力传感器、加速度传感器线缆和连接器组成。其中压力传感器用于采集制动系统气体压力信号，加速度传感器用于采集转向架振动信号。监控车(广播车)监测节点连接TCDS主机，各车厢安全监测节点均可与防滑器通信获取速度，均可连接便携式显示设备显示全列车的监测状态。
3 核心技术
3.1 构建平台
TCDS经过6大干线建设、二期工程建设后已实现了全铁路覆盖，我国各式类型客车的安全监测车地数据传输及地面三级网络已经具备网络信息的全覆盖。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在TMIS的全国铁路通信网络的基础上，利用网络数据传输平台，将铁道部查询中心、铁路局监控中心、车辆段监控中心联系起来；在实时数据采集的基础上，利用现代无线通信技术，将车辆段与配属客车联系起来，实现客车与地面的有机结合。车地无线联网实现列车和地面间的数据传输，地面信息网络实现各级中心间的数据传输。在三级联网的基础上，所有数据统一格式、统一标准，实现客车安全信息完全共享。有效利用TCDS 网络通道可实现普速旅客列车的安全监测。
3.2 构建列车网络
利用目前普速旅客列车通讯线中预留的双绞屏蔽线，使用 LonWorks 技术可实现全列车所有车厢监测节点的网络连接。每节车厢的网络节点安装一个网关，用于实现全列车网络连接，监测节点面板上设置终端电阻投入开关，首尾车手动投入终端电阻，中间车不投入为便于各车厢网络共享数据，列车网络拓扑结构采用对等网的列车网络，任意车厢的网络节点上都能接收全列车的通信数据。
3.3 网关应用
对等式列车网络要求每节车厢的制动监测节点网关能接收全列车数据，网关的数据收发能力是设计的重点。根据监测节点的模块化设计要求，网关硬件结构采用微处理器+LonWorks控制器模块的方式，两者之间的通信方式可选择并行、串行、双口ＲAM等。其中使用并行通信的方式相对于串行方式有明显速度优势，相对于双口ＲAM的方式由于不需要增加附加存储芯片，成本上有优势，且减少了故障点，所以选择采用并行通信的方式。使用并行通信的网关采用神经元Neuron芯片FT3150和单片机C8051F040联合作为通信控制器，单片机和Neuron芯片之间通过并口方式通信，和便携式显示器之间通过ＲS232通信，与车厢主机其他节点间通过 CAN 总线通信。
软件设计是整个网关设计的重点，包括单片机程序与神经元芯片程序两个方面。神经元模块软件设计应用程序采用NeuronC语言编写，主要起LonWorks网接口作用，向下与单片机进行并口通讯，向上与LonWorks网利用LonWorks收发器进行通讯。单片机部分的程序用KeilC51来编写。神经元的并行模式由芯片内部固件程序实现，程序代码较为简单。而单片机部分的程序则相对复杂，要在应用程序中模拟3150的写令牌传送协议。根据神经元在并口模式的定义，单片机通信程序主要完成4个工作:与3150同步；向3150写数据；从3150读数据；传送空令牌给3150。此外，单片机除了通过并口和3150通信外，还要通过串口和下位机通信，进行串口数据接收和数据处理。串口部分的数据接收主要通过串口中断程序完成。数据接收完后，在主程序中进行数据处理。
3.4 安全监测主机设计
针对普速旅客列车电气柜安装空间有限的特点，为方便乘务员的操作与使用，安全监测主机采用紧凑型、一体化设计。主机的尺寸不超过250mm(长)×133mm(高)×200mm(深)，可嵌入式安装于乘务员室的电气柜门上。安全监测主机操作面板集成了由状态指示灯、蜂鸣器、数码管、按键、电源开关、车类别开关、DBG口、USB接口等组件。数码管用于显示本车的序号，有报警时显示报警车的序号和报警类别码。并可用于设定本车的序号及制造号。车类别开关用来选择车类别为首尾车或者中间车，DBG口用来测试与连接便携式检测设备，USB接口可用来下载报警数据。数码管与蜂鸣器在制动系统发生严重故障时发出声光报警，同时数码管显示报警序号和报警码。
4 结束语
无论给哪一种列车设计安全监测系统，都要以列车的具体应用情况为主，本文以普速旅客列车为例，对TCDS系统在安全监测工作方面的应用效果进行了展示，系统设计人员需要保证该监测系统的实际功能保持齐全，同时将处系统设计问题处理好，完成整个监测系统的设计任务之后，需要通过调试来掌握该监测系统尚存的不足，其在线监测功能还可被即系完善，监测人员需要在该种速度相对较慢的列车处于运行状态时落实检测，以便辅助列车维修活动。
参考文献:
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[3]王秋娜. (2016). 运行安全监控系统在tcds铁路客车的运用探讨. 工程技术:全文版(12), 00289-00289.
论文作者:何炳彦
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/25
标签：列车论文; 节点论文; 数据论文; 通信论文; 系统论文; 网络论文; 单片机论文; 《防护工程》2018年第13期论文;