车辆检测技术——客车行车安全监测诊断系统

3网关
将轴温报警器等带有RS－232C或RS－485通讯口的设备与车辆级Lon Works网络连接起来，通过网关进行电平转换与协议转换，实现信息交换。网关按RS－232C或RS－485硬件接口不同分为二大类；按协议转换所需软件不同分为PLC（232）、轴报（485）、防滑器（232/485）、烟火（485）、车门（485）、逆变器（485）等网关。其中防滑器网关有铁科院（232）和SAB（485）二种，分别对应铁科院和SAB防滑器；逆变器网关有二种，分别对应SMA和国产逆变器，不能互换。额定输入电压：直流24V；输入电压波动范围：20V～27V；输入功率：3W。
第一节KAX－1客车行车安全监测诊断系统的特点和组成
一 KAX－1客车行车安全监测诊断系统的特点
KAX－1的车载系统的硬件结构由三部分构成：车厢级主机、列车网络、列车级主机。集车载实时监测诊断与记录；无线通讯；地面实时监测终端与数据库管理为一体的信息化的客车行车安全监控系统。监测重点针对危及列车运行安全以及在运行状态下人工难以发现与判断的主要因素：即车辆转向架、制动系统以及车辆的供电安全状态。列车级主机以QNX多任务实时操作系统为平台。QNX多任务实时操作系统比目前常用的WINDOWS操作系统在实时性、稳定性、可靠性等方面有很大提高，并且具有模块化程度高、剪裁自如、易于扩展的特点。地面数据库与专家系统的数据存档、查询、诊断、联网功能，为车辆应用和管理部门提供一个车辆应用管理、动态质量控制的信息化技术平台。
三 工作原理
对列车运行中危及行车安全的主要设备（供电系统、空调系统、车下电源、车门、烟火报警、轴温报警器、防滑器、制动系统、车体、转向架动力学性能、轮对状态等等）的工作状态。通过GPRS通讯设备实现远程监控；通过车上的GPS装置实时向地面报告列车运行位置信息；车辆到站后通过WLAN与地面联网，自动下载数据，并通过地面专家系统进行数据统计，分析车辆各设备的性能，定位故障指导维修，消除安全隐患；通过WEB终端查询系统形成车辆段、路局、铁道部三级监控中心，实现车辆安全运用、维修、管理和监督。
点亮：终端
熄灭：非终端
终端：熄灭
非终端：点亮
D3
列车网SP灯
开机后闪烁一下就灭
从未闪烁或连续闪烁
D4
车厢网SP灯
开机后闪烁一下就灭
从未闪烁或连续闪烁
D11
电源状态指示灯
开机后常亮
熄灭，说明无电源
D22
列车网终端指示打
点亮：终端
熄灭：非终端
终端：熄灭
非终端：点亮
D33
列车网SP灯
开机后闪烁一下就灭
从未闪烁或连续闪烁
“PD”灭：无电源输出
FH
进口防滑器联网接口
D1
D2
D1：板卡电源指示
D2：进口防滑器接受数据状态显示
D1：一直点亮；
D2点亮：接受进口防滑器数据有效
DI熄灭：板卡电源故障
D2长灭：与进口防滑器通讯故障
WG2
网关，实现列车网和车厢网之间的数据交换。
D1
电源状态指示灯
开机后常亮
熄灭，板卡电源故障
D2
列车网终端指示打
4 KAX－1车厢级主机及各功能模块
（1）车厢级主机车厢级主机中包括一个6U（1U为44.45mm，6U为266.7mm）模块，它有两个Lon Works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。车厢级各监测诊断子系统集中安装在一台6U(266.7mm)高的19吋机厢内，机厢内每一个板卡担负某一个独立功能，通过机厢下面的端子排与外围设备、列车网和传感器连接。如图15-6所示
图15-2系统两级监测诊断
车厢级网络系统由六个功能级监测诊断子系统，一个显示节点和车厢网关通过LON车厢总线组成车厢级网络系统。各功能级子系统诊断报告与过程数据，通过显示节点显示,并通过车厢网关和列车总线传送给列车网络管理器，如图15-3所示。
图1
5-3车厢级各功能级监测诊断子系统
车厢级网络系统将防滑器的车辆参考速度变量传送给车门监测节点和车辆转向架状态监测节点，作为两节点的诊断条件；将基础制动监测节点监测的制动/缓解工况变量提供给车辆监测节点、防滑器监测节点，作为诊断条件输入；将防滑器、制动节点的有关信息变量传送给车辆节点参与系统诊断。
二 25T型空调客车列车监控网络
25T型空调客车列车监控系统能够自动监测车厢的各种参数，以确保设备和车辆运行安全。列车监控系统由位于各个车厢的综合控制柜、智能节点和位于监控室的主控站以及通讯网线组成。综合控制柜主要由供电控制、空调控制、防滑器、轴温报警器等组成。智能节点主要有烟火报警器、车门控制器、逆变器、充电机等部件。监控网络主要由与相应控制器相连的网关组成。系统构成框图如图15-4所示。
图15-4 KAX－1客车行车安全监测诊断系统构成框图
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。
2车辆级Lon Works网络线
由双绞屏蔽线组成，线号为LW1A、LW1B；该网线在综合柜处留有连接一、二位端门控器和充电器的接线端子。网线应处于导通和保持对地绝缘良好状态。
车厢总线上的各功能级监测诊断子系统由车厢网关(Gateway)进行通讯管理，它既是车厢网络通讯管理器，又是列车网与车厢网的网关。如下图15-4所示。车厢总线上的各功能级监测诊断子系统由车厢网关(Gateway)进行通讯管理。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、车厢顺位号、运行方向的识别任务。
本系统分为功能级和列车级两级监测诊断。对于列车级监测诊断系统来说，车厢级功能监测诊断子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。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（如制动系统监测诊断子系统的任务是监测诊断制动系统的工作状态）。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）。如图15-2所示。
四 TCDS设备组成
TCDS设备由车载安全监控系统、车载无线发射装置、客列检WLAN联网设备、客车整备所、车辆段、铁路局、铁道部TCDS设备组成。
第二节车载安全监测诊断系统
一 车载安全监测诊断系统组成
由连接同一列车上不同车厢的列车网络（列车总线）TBUS和连接同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所组成，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。如图15-1所示。
4适应编组数：1－20辆。
5通讯方式：车载移动卫星双向通讯；无线通讯GPRS；无线通讯GSM；无线局域网通讯。
6工作环境温度：－40℃～＋70℃；
7工作环境相对湿度：不大于95％。
8工作电压：DC110/DC48伏或AC220伏（50Hz），电压波动范围符合TB/T 3201－2001标准的规定。
9绝缘性能：符合TB/T 3201－2001标准的12.2.9.1项规定。
10耐振性能：符合TB/T 1333－1996标准的5.9项规定。
11电磁兼容（EMC）：参照GB/T 17626－1998标准执行。
12车厢级机厢、模盒设计标准：参照IEC6029－3标准执行。
13电源功率：车厢级：约75W，(AC220V50Hz/DC110V/DC48V)；列车级管理器：约100W（AC220V50Hz）。
1车厢级网络系统
目前，本系统由四个功能级监测诊断子系统，一个显示节点和车厢网关通过Lon Works车厢总线组成车厢级网络系统。各功能级子系统诊断报告与过程数据，通过车厢网关和列车总线传送给列车级主机（列车网络管理器）。如图15-5所示。
车厢级网络系统将安装有防滑器的车辆参考速度变量传送给车门监测节点和车辆转向架状态监测节点，作为两节点的诊断条件；将基础制动监测节点监测的制动/缓解工况变量提供给车辆监测节点、防滑器监测节点，作为诊断输入条件，将防滑器、制动节点的有关变量传送给车辆节点参与系统诊断。
第十五章 客车行车安全监测诊断系统
随着我国旅客列车提速范围越来越大，运行速度越来越高，途中停靠站少，确保旅客列车运行安全的任务十分艰巨。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。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安全得到保证。
对上述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；运行中车载监测诊断系统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。这是本系统的设计目标。KAX-1客车行车安全监测诊断系统实现了旅客列车运行中的安全监测与诊断、报警、记录与存储，并实现了“车－地”、“车－人”、“地－地”的双向数据通信，它的应用必将为客车的安全监控、信息化状态检修与质量管理提供强有力的技术平台。对我国目前提速客车危及行车安全的主要因素进行现场分析，确定本系统监测诊断重点主要针对目前客车故障多发部位、发生故障危及运行安全而人工难以检测和判断的部位以及只有在运行工况下才能检测到的部位，即客车的走行部、基础制动系统和车辆供电系统。系统各功能级监测单元硬件上为独立模块。系统以基本配置（车辆走行部动力学、基础制动系统、车电、防滑器）为基础，其余功能块（轴温、火警、车门、车厢显示器、无线通讯等）为可选件，系统组态灵活。KAX-1客车行车安全监测诊断系统由三个分系统组成：车载安全监测诊断系统；无线通信系统；地面数据管理与专家系统。
车厢级主机上有7块功能独立的模盒板卡，其功能分述如下表15-1：
表15-1车厢级主机板卡指示灯状态列表
板卡代号
板卡功能
指示灯代号
意义
正常状态
故障状态
PW1
DC110V/48V电源转换为24V
“ON－OFF”
“PD”
“ON－OFF”：来电
“PD”：24V正常
“ON－OFF”：亮
“PD”：亮
“ON－OFF”灭：未来电
图15-1 KAX-1客车运行安全监测诊断系统组成
客车行车安全监测系统为基于Lon Works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层次网络结构的Lon Works列车通讯网络系统，即两级总线式结构。由连接同一列车上不同车厢的列车网络（列车总线）TBUS和连接同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所组成，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。
二KAX－1客车行车安全监测诊断系统的技术条件
1系统诊断分级：车厢级功能诊断与列车级综合诊断两级。
2车厢级功能监测：车辆转向架与车体、制动系统、防滑器、车厢级显示器。
3列车通讯网络：结构：车厢级与列车级两级层次结构；类型：列车级Lon Works现场总线，车厢级Lon Works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：1000 m；
14外形尺寸及重量：车厢级主机（宽×高×深）：482.5×266×255(mm)。车厢级主机重量：约15Kg。列车级主机：（宽×高×深）：275×133×255(mm)。列车级主机重量：约5Kg。
15安装方式：车厢级主机：壁挂式4－M8螺钉固定安装；列车管理器：壁挂式4－M6螺钉固定安装。
16适应车型：25T、25K、25G、动车组等。
D44
车厢网SP灯
开机后闪烁一下就灭
从未闪烁或连续闪烁
ZX1Fra Baidu bibliotek
1端转向架系统监测
D1
电源状态指示灯
主机电源打开后，
D1－D6全部闪烁，
然后：D1－－点亮
D2－D6－－－熄灭
D1熄灭：板卡电源故障
D2－D5点亮：板卡故障。