高速列车运行状态实时监测系统设计 (2).docx

高速列车运行状态实时监测系统设计摘要在高速列车运输向着重载化和高速化方向发展的同时。应用于机车车辆的状态监测系统也在飞速发展[1]。由于高速列车是一种十分复杂的大型机电设备而且其运行环境也非常复杂。目前虽然国内已经开发了不少用于机车车辆的状态监测系统但在运行实践中能正常发挥效应的较少对高速列车运行状态的实时监测难以实现。笔者导师领导的课题组在总结了已运营系统的不足之后设计开发了高速列车运行状态监测系统。该系统从数据分析到硬件结构都与之前的系统有了根本性的区别能够很好的对高速列车进行状态监测。本文是以此项目为依托而完成的在该项目中笔者主要对于高速列车运行状态时的系统监测进行了设计和开发。关键词：高速列车；监测系统；设计开发目录一、高速列车运行状态监测研究的意义3二、系统运行控制与实时数据管理方法研究3（一）系统实时运行管理与监测控制4（二）基于主机控制的多监测装置工作方式4三、基于RS422总线的实时监测数据传输5四、系统运行控制与实时数据管理方法研究6（一）系统实时运行管理与监测控制6（二）基于主机控制的多监测装置工作方式7(三）数据维护与管理7四、实时监测数据的管理方法研究8（一）数据管理方法分析8（二）高速列车运行状态监测的数据管理方法10五、总结与展望11引言高铁运行安全风险源识别、研判、防控是确保高铁运行安全的重要技术支撑。从高铁综合检测、牵引供电检测监测、通信信号监测预警、列车运行状态监控、线路基础设施监测及环境与灾害监测预警等方面[2]全面介绍我国高铁运行安全检测、监测与监控关键技术提出要不断完善高铁安全技术体系建设增强科技保高铁运行安全的能力。一、高速列车运行状态监测研究的意义在我国乃至国外铁路都是国家基础设施的重要组成部分而高速列车作为铁路运送旅客和运输物资的极其重要的载体其良好的运行状况对高速列车的安全运行起着至关重要的作用[3]。在高速列车的使用过程中由于对高速列车的运行状态不能很好地监测以及维护不良等因素的影响高速列车故障的产生时有发生为了对故障进行诊断和维修保证高速列车能够安全、可靠、有效、正常地运行需要花费很高的维护和维修费用很大程度上加大了铁路的运营经费由此在经济方面为国家带来了极大的浪费和损失。为了能够更好地对高速列车上的机械设备进行维护、维修在高速列车运行中使其能够更加高效可靠地运转保证高速列车的行车安全我们就应该及时、准确地掌握高速列车故障的状态、产生的部位和原因以及各设备和部件的使用情况由此对高速列车进行状态监测具有非常重要的意义。高速列车作为重要的交通工具在我国国民经济和社会发展中发挥着重要的作用[4]。与其他的机械电子设备相比其具有以下特点：（1）高速列车在运行过程中所处的环境灰尘较多环境较差温度不稳定。（2）将高速列车作为一个整体的系统进行研究具有相当大的难度主要是因为其作为一种非常大型的复杂机械电子设备设备自身非常复杂而且能够将火车高速列车安全装置、制动装置、主传动装置、辅助传动装置、控制系统、显示记录系统、检测系统等很多不同的装置和系统集于一体当其在运行过程中由于运动所带来的震动对高速列车的冲击较大。（3）高速列车的电气系统由各种控制电路和电气设备组成其中包括主电路系统、控制电路系统以及辅助电路系统而许多设备和装置在运行过程中都需要很大的电流和电压由此产生较大的功率如果不能很好地解决相关变流装置中的电磁兼容问题则会产生较大的干扰。二、系统运行控制与实时数据管理方法研究高速列车运行的环境是十分复杂的所以车载监测设备能否经受得住这种环境的考验就需要对高速列车运行状态监测系统的每一个部分进行实时监测确保系统能安全可靠地运行和工作[5]。监测系统工作状态就是主机的任务之一通过设计自检电路来监测主机本身的通信模块、电源模块以及存储模块的工作状态。而对接线装置和显示器部分则通过发送自检命令和接受返回值来判断其工作状况。（一）系统实时运行管理与监测控制总线是指一组进行互连和传输信息指令、数据和地址的信号线。总线的基本特性是不允许挂在总线上的多个部件同时向总线发出信息但是允许挂在总线上的多个部件同时从总线上接收信息[6]。RS422总线接口作为多点、差分数据传输的电气规范现已成为业界应用较为广泛的标准通信接口之一。RS422标准只对接口的电气特性做出了规定而不涉及接插件、电缆或协议因此用户可在此基础上建立自己的高层通信协议。高速列车运行状态监测系统采用一主多从的方式工作基于RS-422总线制定了相应的通信协议在物理层上定义了传送速率从300bit/s到57600bit/s范围可设置、数据格式为1位起始位8位数据位1位停止位无奇偶校验位累加和校验。通信中的数据除特别说明外均为16进制码。链路层上定义了数据发送接收的帧格式包括帧头帧尾的同步字、收发地址、命令字、数据字长以及数据内容。系统中各个部分都是