T21/22次京沪高档车的LonWorks网络列车监控系统———T21/22次京

1、概述
      2001年10月21日，京沪高档车T21/22次、T13/14次正式在北京、上海间开通。这是我国铁路史上首批乘车环境和对旅客服务，都按民航标准要求配备的豪华旅客列车。
        京沪高档车上设有列车监控网络，能够自动监测车辆设备的各种参数，以确保设备和车辆运行安全以及乘车舒适性。其中T21/22次列车采用了LonWorks总线监控网。
  


  2、系统组成
2.1车辆设备情况
      京沪高档车是在25K型车的基础上研制而成的。列车编组最大为18辆，包括发电车和行李车。车辆设备包括：供电监控器、轴报器、防滑器、空调控制器、车门控制器和烟火报警器。
  2.2 主要监控对象
1） 列车各节车厢的空调总电流（含制冷、采暖工况）、故障显示、温度显示、空调集控、温度设定；
2） 车厢的供电、照明工况和控制；
3） 塞拉门工况、塞拉门故障；
4） 轴温报警器；
5） 防滑器；
6） 烟火报警器
  2.3 系统组成
       图1是京沪高档车LonWorks网络列车监控系统组成框图。整个网络由两级网络构成。一级网络是列车级LonWorks总线，包括列车主控计算机及其网关、列车级LonWorks网线、各个车厢的代理节点及轴温集中转换器。二级网络是车厢级LonWorks总线及车厢级应用节点，包括供电监控器以及空调控制器、防滑器、车门控制器和烟火报警器等，通信介质为双绞屏蔽线。
  
   
  1--列车级LonWorks 网线
2--车厢级LonWorks 网线
3--集中型轴温报警器FSK网线
图1 基于LonWorks网络的列车监控系统
        列车主控计算机及其网关和轴温集中转换器安装在发电车上。车厢各应用节点基本按25K型客车的布置方式安放，新增加的车厢代理节点及各应用节点的网关布置在新增加的监控箱内或安放在应用节点的就近位置。
  3、系统功能
3.1列车主控计算机及主机网关
      列车主控计算机采用薄型触摸屏工控机，10.4英寸液晶显示屏，带RS-232通讯接口。主控计算机是整个列车监控系统的神经中枢，负责向各节车厢发送控制命令，接收监控对象的信息，显示所有监控对象的状态，实时记录全部车厢的数据。LON/RS-I型主机网关负责LonWorks/RS232信号转换任务。
监控软件采用Delphi4.0开发，界面简洁、直观，操作非常方便。
        主控计算机的“集中控制” 界面和控制内容如图2所示。“状态显示”界面包括全车状态显示（图3）和单车状态显示（图4）。全车状态显示界面是以表格的形式显示全部车厢的防滑系统状态、轴温、制动缸状态、列车管压力、烟火报警、供电、照明、充电器、漏电保护、用电安全记录、空调机组工况、车厢内温度以及车门状态等。单车状态显示以数字、指示灯和数字仪表的形式，更详细、直观地显示单节车厢各系统的状态。用户可以将记录文件保存到磁盘上，回到地面使用相应的软件查看车辆运行记录，打印记录报表。
当某节车的设备有故障发生或应用节点离线时，该车为红色，并发出声报警信号。
   
  图2“集中控制” 界面
   
  
  图3 全车状态显示界面
   
  
  图4 单车状态显示界面
  3.2 代理节点
       代理节点是联接列车网和车厢网的桥梁，有2个独立的LonWorks通讯接口。上行LonWorks通讯接口负责列车级网络通信，接收列车主机的信息，并将信息转发给下行LonWorks通讯模块。下行LonWorks通讯接口负责车厢级网络通信，转发集中控制命令，接收车厢级各应用节点传输的参数、工作状态等信息，并将这些信息存放到代理节点的数据库中，供主控计算机调用。
  3.3轴温报警器和轴温集中转换器
      轴温报警器是铁路客车集中式轴温报警器。轴温集中转换器带有FSK通讯接口和LonWorks通讯接口。它通过FSK接口接收轴报网上传输的各节车的轴温信息，然后通过LonWorks通讯接口和列车级LonWorks总线传递给列车主机。
  3.4车厢级应用节点
3.4.1 供电监控器
        供电监控器本身自带LonWorks通讯接口。供电监控器负责监视车厢供电及照明系统的状态、测量空调机组的电压、电流值及蓄电池电压、充/放电电流值和制动管压力值，用拨码盘设置车厢号。并通过网络将这些信息传递给列车主机。
        供电监控器还可接收主机发出的供电、照明控制命令，控制相应接触器的开、关，实现供电和照明的集中、远程控制。能大大减少车辆乘务员的工作量。
  3.4.2其它应用节点
      空调控制器负责空调机组的工况监视与控制。主机可通过网络查看各车厢的空调工况、三相电流或控制空调机组的工况。
        防滑器监控车辆滑动状态，烟火报警器负责监视车厢的火灾或烟雾情况。二者将信息定时传递给车厢代理节点，等待主机查询。
  车门控制器负责车门的开、关及状态监视。主机可通过网络查询车门状态。
  4、应用情况
      T21/22次正式运营后，本监控系统从2001年10月27日开始使用。从实际应用效果看，各级网络的通讯情况保持良好，主控计算机和各级应用节点的工作性能稳定，操作方便，各类信息的采集、显示及处理结果准确，大大方便了乘务人员对全车设备运行状况的监视和检修，实用性较强，达到了预期的目的。
  5、结论和建议
       列车监控系统是实现客车，特别是提速车和高速车的车辆设备的集中监视、集中控制和故障诊断的基础设备。从实际的装车情况和使用效果看，京沪高档车LonWorks网络列车监控系统具有操作方便、功能全、成本低、可靠性好及网络稳定等优点，是目前我国铁路客车上使用效果较好的列车监控网络之一，适合在旅客列车上推广使用。