磁悬浮列车运行信号监测系统

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:517

作者：国防科技大学机电工程与自动化学院（410073）龙志强刘曙生陈杨

来源：《电子技术应用》

摘要：结合ｃａｎ总线的特点和列车这个特定的环境，对磁悬浮列车运行信号监测系统的设计、实现以及多台监测仪之间的通讯进行了论述。 关键词：磁悬浮列车运行监测仪ｃａｎ总线

一种面向未来的新型高速地表运输系统—磁浮列车正以其独特而神奇的魅力吸引着越来越多的关注目光。磁浮列车利用磁力抵消地球引力，使车体脱离轨道而悬浮在空中，并利用直线电机进行推进，因此它具有快捷、安全、舒适、低噪声、无摩擦、无磨损、无污染的特点。磁悬浮列车外观图如图１所示。

对于交通运输系统，安全可靠是第一要素，磁浮列车也不例外。为了使车辆安全运营，在磁浮列车上采用了列车运行信号监测系统，以实现对车辆的运行位置、速度、运行方向、加减速度的实时检测，对司机的操作进行监测，对运行的故障和操作的错误进行记录，对运行的故障信息进行分级报警。本文正是以磁浮列车运行监测系统为对象进行研究。

1 系统主要功能和要求

列车运行监测系统主要功能和要求如下：

（１）通过对磁浮列车的实时速度、到站距离、运行方向、车门位置、驾驶台操作的命令（如加减速、刹车、紧急制动等）进行自动监测，并根据运行的位置提示列车的最高限速，同时记录运行过程中的报警信息，从而实现磁浮列车的安全运行。

（２）通过安装在首、尾车的两套同样系统对车辆运行状况进行检测，使系统在关键信息的采集上，具有一定的冗余性。

（３）对车辆运行过程中驾驶员发出的关键操作命令以及车辆故障信息进行记录，即使掉电也不能够丢失，便于提高驾驶员的岗位责任心。

考虑到测速传感器—电感式接近开关安装在车厢底板下，且离轨枕只有５ｃｍ，传感器要加防撞措施，并且要适应室外的－２５℃～＋５０℃的环境温度。

2 系统总体设计

列车运行信号监测系统主要由三台运行监测仪和两台操作显示计算机组成，组成框图如图２所示。首、尾车的运行监测仪主要完成上述（１）、（２）、（３）功能，中间车主要完成上述（１）、（２）功能，为便于工程化，三个运行监测仪在硬件上是相同的，并且互为备份，两台操作显示计算机都接收这三个运行监测仪数据，通过三选二的方法进行数据的显示和记录。对于这三个连续不断的检测通道，任何一个通道故障都是可容忍的，只有在系统两个通道同时出现故障的情况下，才会在下一个停车点停车检修。

该系统主要由列车运行监测单片机和外接的速度传感器组成。列车运行监测仪以单片计算机为主ｃｐｕ，以高亮数码管为显示单元，采用触摸键进行输入，速度传感器及驾驶员操作经过光隔后进入该监测仪，监测仪在首、尾及中间车各有一套速度传感器，且相互独立，监测仪结构框图如图３所示。从图３可知，监测仪有八路开关量输入口、两路模拟量输入口和一个ｃａｎ通讯接口，此外监测仪留有四路开关量输出口，通过组合编码向外输出报警信号。

操作显示计算机面板布置如图４所示。在面板上各用３位数码管显示“车速”和“限速”，用４位数码管显示“到站距离”（单位为米），用３位数码管显示“本次运行时间”。通过发光二极管（８）以闪烁方式显示报警内容（如急刹、超速、速度过低、快到站了），或通过发光二极管（８）以亮和不亮方式显示目前车辆运行状况（如加速、减速、制动、正向或反向运行）。通过按键在第二行数码管显示本车运行的总里程，对标按键主要是给“到站距离”这个变量赋初值。

上述五台单片机之间通过ｃａｎ总线互相连接。

3 ｃａｎ总线

控制器局域网（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋ，ｃａｎ）是一