铁路客车行车安全监测诊断系统的研究与设计

王田

中车唐山机车车辆有限公司 产品研发中心　 河北唐山 063035

摘要 KAX-1客车行车安全检测诊断系统主要检测防滑器、制动、转向架系统，对列车运行中安全系统实时诊断，过程数据记录，并由TCDS车载信息无线传输装置将客车行驶过程中制动、转向架、轴温等信息实时监测状况向地面进行传输，地面数据库进行分析诊断，确保列车安全行驶。

KAX-1 TCDS 制动监测 转向架监测

目的

随着我国铁路客车通车里程的增加及在线运营的铁路客车数量的增多，如何保证客车安全、有序地运行是铁路各级部门的头等大事。而行车安全监测系统可以实时监测铁路客车运行过程中制动系统作用是否良好，车辆转向架性能是否安全稳定，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等一系列问题，保证客车安全运行。

系统介绍

行车安全监测诊断系统的名称为客车行车安全监测诊断系统，型号为：KAX-1。KAX1客车行车安全监测诊断系统由车厢级主机、列车网络、列车级主机、压力监测单元、转向架与车体加速度传感器、报警显示终端、集中显示屏、WLAN 天线、GPS 天线、TCDS无线传输装置等组成（如下图所示）。行车安全监测诊断系统按餐吧车和非餐吧车分类，餐吧车配置列车级主机。

图1 系统结构

本系统采用双列车网络动态冗余工作模式。车辆一/三角为一条列车网（A网）；车辆二/四角为另一条列车网（B网）。车厢与车厢之间的两条列车网络连接电缆必须同时连通，缺一不可，才能保证双列车网动态冗余工作模式。

系统功能

3.1车厢级主机功能

（1）制动监测单元

制动监测单元由压力信号采集和故障诊断两部分组成。能够在列车运行过程中对每辆车制动系统的工作状态和故障进行监测诊断。压力信号含：总风管、列车管、制动缸、副风缸。具备向列车级主机发送制动工况、过程数据和诊断结果的功能。

（2）转向架监测单元

a.转向架监测单元由加速度信号采集和故障诊断两部分组成，能够对车辆运行品质和车辆振动情况进行诊断。

b.具备向列车级主机发送车辆振动状态数据结果的功能，为地面数据分析子系统提供车辆振动参数。

c.能采集车体和转向架横向、垂向振动加速度信号。

d.具备实时监测车辆平稳性指标功能。

e.具备实时监测转向架横向稳定性功能，加速度峰值有连续6次以上达到或超过极限值8m/s2～10m/s2（与转向架的设计相适应）时，判定转向架横向失稳。

f.具备监测轮对状态、二系悬挂状态功能。

（3）防滑器监测单元

具有与防滑器通信的功能。

3.2列车级主机功能要求

（1）全列数据监测

列车级主机具备通过LonWorks网络实时获取全列各车厢功能节点的监测数据，可实时查看全列车辆的防滑器、制动系统、转向架的监测数据和故障信息，并提供诊断结果，给出报警信息。

（2）数据存储

a.车载子系统能存储不小于240h的监测数据；

b.监测单元数据的存储周期不大于60s；

c.存储数据包括车次、车号、车厢号与时间信息的标志。

（3）无线通信下载数据—实时数据

a.列车运行过程中实时向地面数据分析子系统发送下列信息：

a) 实时的报警信息，发生报警即发送；

b) 各个被监测对象的特征参数，定时发送。

b.实时通信的方式采用GSM（全球移动通讯系统）或功能等效的其他通信方式。

（4）无线通信下载数据—过程数据

a.列车到站后通过无线方式向地面数据分析子系统发送车载子系统主机记录的全部监测数据。

b.实时通信的方式采用WLAN（无线局域网）或功能等效的其他通信方式。

（5）人工下载数据

a.应具备人工下载数据接口，用户通过移动存储设备可下载监测数据。

b.下载数据应明确标有车次、车号、车厢号、时间等信息。

3.3报警显示终端功能

（1）具备显示本车厢制动系统、转向架、防滑器等监测数据和报警信息的功能；

（2）具有显示本车厢的车号和车顺位号；

（3）车号和车厢号能手工输入，对系统配置的修改操作有密码限制。

3.4列车级显示屏功能

（1）能显示全列车辆所有被监测对象的工作状态；

（2）可以任意选择被监测对象的工作状态；

（3）可以任意选择一车辆，同时显示该车全部被监测对象的所有参数；

（4）能查询诊断结果的历史记录。

3.5车电监测信息传输

列车级主机通过车电安全网关接收轴温、空调、车下电源、供电、塞拉门等车电监测信息，并经过TCDS装置进行无线传输，车电监测信息如下：

（1）轴温监测信息

超温报警、1～8位轴温度传感器故障、外温传感器故障信息。

（2）空调监测信息

制冷故障、制暖故障、冷凝风机故障、通风机故障信息。

（3）车下电源监测信息

含充电机）输入过压、输出过压、输出欠压、输出过流、输出过载、IGBT故障、散热器超温、限流充电失效、温度补偿传感器故障、预充电故障、内部故障、输入输出接触器故障信息。

（4）供电监测信息

客车Ⅰ路、Ⅱ路供电故障，漏电故障信息。

客车DC110V母线漏电故障信息。

（5）塞拉门监测信息

车门未关闭到位、未锁闭、98%开关故障、锁闭机构故障、开门故障、供气压力低于0.45Mpa、防挤压压力开关故障、外操作开关故障、内紧急锁被操作、内操作开关复位、集控开门信号故障、隔离锁故障、5km/h速度信号故障信息。

（6）烟火监测单元

火灾报警，烟火传感器故障信息。

总结

客车行车安全监测诊断系统实现了对危运行安全的主要因素进行实时监测诊断、记录、储存、集中显示和报警，实现了无线通信装置与地面数据管理及专家系统的双向通信，并和局域网联网，实现了对客车运用状态的信息化监控、动态检修与管理，保证了旅客列车的行车安全，同时大大降低了维修成本。

参考文献：

TB/T 3188-2007 铁道客车行车安全监测诊断系统技术条件