25G型客车制动监测系统

王立兵

摘要：随着科技的快速发展，我国铁路部门正致力于开发设计25G型客车制动监测系统，为了实现列车运行中对于故障的实时监测和诊断，提高列车运行的安全。本文就是在此基础上，对25G型客车制动监测系统的功能和设计展开详细论述。

关键词：25G型客车；制动监测系统

25G型客车在我国铁路运输中扮演着重要的作用，其制动监测系统不仅实时性较强，工作稳定性高，而且对于列车运行中出现的故障进行诊断的准确性和可靠性也较高，在铁路客车的安全监测中发挥着重要的作用。

一、制动监测系统的功能

（一）储存功能

制动监测系统不仅可以有监测功能，还能对监测到的数据进行储存，储存时间高达30天，并且还能为数据下载提供接口。

（二）有TCDS接口功能

制动监测系统能够与TCDS进行结合，将报警信息和一些监测数据通过TCDS传送到地面上的监控中心，让监控中心能够及时掌握报警和监测数据的变化情况。

（三）有人机交互接口功能

制动监测系统可以为人机交互提供接口，这样客车的制动系统状态、工作曲线以及压力数据就能够得到实时的显示，方便工作人员设置客车的制造号和顺号。

（四）分析故障功能

制动监测系统能够通过列车上的网络共享，对全部列车的各个监测单元数据进行监测，然后对监测出的故障进行分析和诊断，针对一些严重的故障如影响客车行车安全这样的故障，则采取声音提示，并且全列提示，这样乘务员就能及时发现并且采取紧急措施，为列车的运行安全提供保障。

（五）副风缸压力监测功能

与KAX1型客车相比，25G型客车不仅能够采集总风管压力数据、制动缸以及列车管等数据，还能采集副风缸的数据，增加了对副风缸压力的监测功能。

二、制动监测系统的设计

25G型客车制动监测系统的设计，是在KAX1型客车的基础上通过TCDS的网络通信功能进行设计，其结构一般是这样的首车→总风管压力传感器→39芯连接器→列车网络→GPS和GPRS（列车顶部）→列车管压力传感器（列车底部）→制动缸压力传感器（列车底部，在列车管压力传感器与副风缸压力传感器之间）→副风缸压力传感器（列车底部）→制动监测主机→尾车→总风管压力传感器（列车底部）→集中显示终端。其中39芯连接器存在于每两节车厢之间，通过2根双绞屏蔽线进行连接，每两节车厢的网络通信也是由这两根双绞屏蔽线进行传输。并且由副风缸压力传感器、列车管压力传感器、制动缸压力传感器和制动监测主机四个部分組成的制动监测单元，存在于每一节车厢之中，首尾车厢除了安装制动监测单元，还要增加一个总风管压力传感器。制动监测主机单独放在一个车厢，主要是对各个传感器进行分析并采集数据，监测到故障之后进行报警，然后根据全列车的网络实现监测数据共享。下面笔者就通过通信协议、制动监测系统主机的软件设计、制动监测单元硬件结构和系统网络拓扑结构等四个方面详细阐述制动监测系统的设计。

（一）通信协议

在列车网络的实时性方面，制动监测系统有着很高的要求，为了能够将制动系统的工作性能准确和真实反映出来，制动监测系统时刻在向便携式显示屏和TCDS主机发送本机的数据并且还对全列其他车辆的监控数据进行转发。除此之外，为了能够对制动监测系统监测到的报警信息实行准确反映，监测主机要对TCDS主机的诊断出的最新报警信息进行实时接收。当列车出现运行故障的时候，就会向制动监测的主机发送声音鸣叫信息和报警信息，制动监测的主机就会鸣响，乘务员就能够接收到提示紧急采取相应措施，以保证列车的运行安全。

（二）制动监测系统主机的软件设计

在整个制动监测系统中，最重要的组成部分就是制动监测主机，制动监测主机的软件设计是采用嵌入式的实时操作系统，这种系统具有运营稳定、实时性强、资源占用少以及运营内核小等诸多优势，可以极大提高制动监测系统的开发效率和可靠性，将CPU的多任务潜力充分发挥出来。制动监测主机的软件可以根据功能分为四个模块：诊断模块、串行通信模块、数据采集模块和系统的初始化模块。

（三）制动监测单元硬件结构

车厢中的制动监测单元与LonWorks网络连接方式是通过每节车厢四个角上面的39芯连接器进行连接的。制动监测单元能够和防滑器建立通信关系。为了满足25型客车制动监测的需求，制动监测单元主机的硬件结构采取了多功能集成化设计，将外部接口、LonWorks网络功能、数据显示、数据存储、电源供电、监测诊断以及采集制动压力集成一体，原理如下：列车管压力采集、制动缸压力采集、总风管压力采集、副风缸压力采集，这四个方面的采集共同作用于中央处理单元，然后中央处理单元再通过16MBFLASH、蜂鸣器、USB接口、网关、TCDS接口、防滑器接口、集中显示接口等作用到各个方面。除此之外，还可以用专用的数据线直接连接到显示屏上，为报警或者数据的人机交互显示提供方便。FLASH主要是用来存储数据，而USB接口是为了方便下载数据，为数据的下载提供接口。

（四）系统网络拓扑结构

在25G型客车上，39芯连接器通过双绞屏蔽线进行连接，因此全列车的网络能够利用LonWorks技术进行连接。LonWorks具有灵活的网络结构，既能做每一节车厢的总线，也能做全列车的总线。并且LonWorks作为测控网络，不仅具有通用性，还有较强的适应性，因此对于各种轨道车辆都能有效适应，甚至一些可变编组的列车也同样能够适应。系统网络拓扑结构是为了方便各个车厢能够实现网络数据共享，因此采用了对等式的网络结构，这样，每一个车厢的网络节点都能对全列的通信数据进行接收，这是采取双网冗余的星型网络结构的KAX1型客车无法做到的。

三、制动监测系统验证

制动监测系统设计完成后还要进行系统的验证，主要分成两个部分，一是对制动缸的泄露进行试验，还有一部分就是对现场的运用进行验证。制动缸泄露试验一般通过两种工况进行，常用全制动和常用初制动，试验结果表明，判断制动缸压力是否泄露，可以通过监测副风缸的压力下降情况来进行，现场的运用验证则通过对制动缸采取不同的压力，记录发生制动后的时间。

四、结论

综上所述，采取对等式网络拓扑结构对25G型客车制动监测系统进行设计，不仅能够弥补KAX1型客车监测系统的不足之处，还能为国产列车的运行提供更高的安全保障，促进我国铁路事业的发展。