KAX1客车行车安全监测诊断系统

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1、KAX1客车行车安全监测诊断系统客车行车安全监测诊断系统铁道科学研究院机车车辆研究所铁道科学研究院机车车辆研究所 报告人：李报告人：李 伟伟 2 0 0 4 年 11月1一一 、 前前 言言车辆发展方面：运行速度越来越快 新技术装备越来越多 结构越来越复杂 可靠性要求越来越高客运管理发展方面：客技站车辆入库时间变短 随车检修人员减少 途中停靠站减少甚至取消 1 、旅客列车安全监测诊断必要性、旅客列车安全监测诊断必要性保证旅客列车运行安全压力越来越大保证旅客列车运行安全压力越来越大2一、前 言轮轴故障车下转向架、车辆一/二系悬挂系统故障制动系统故障车辆供电系统故障2 、旅客列车安全监测诊断必要性

2、、旅客列车安全监测诊断必要性存在危及列车运行安全的故障隐患存在危及列车运行安全的故障隐患故障特征：故障特征：运行才暴露，停车难发现，危及行车安全运行才暴露，停车难发现，危及行车安全3一、前一、前 言言 靠目前传统检车方法很难靠目前传统检车方法很难 发现发现和和定位定位车辆运行中的故障。车辆运行中的故障。必须以设备保安全必须以设备保安全3、旅客列车安全监测诊断必要性、旅客列车安全监测诊断必要性4一、前 言车辆检修作业与管理网络化、信息化车辆检修作业与管理网络化、信息化车辆检修质量动态控制车辆检修质量动态控制状态修状态修客车检修、管理技术进步的需要客车检修、管理技术进步的需要车辆运用状态存档、事件

3、查询确认、车辆运用状态存档、事件查询确认、事件回放、地面综合诊断与管理专事件回放、地面综合诊断与管理专家数据库系统应用家数据库系统应用4 、旅客列车安全监测诊断必要性、旅客列车安全监测诊断必要性5一、前一、前 言言 行车安全监测诊断系统对运行中出现影响行行车安全监测诊断系统对运行中出现影响行车安全严重故障，提示乘务员采取应急措施，车安全严重故障，提示乘务员采取应急措施，保障列车运行安全；保障列车运行安全； 提速客车装备行车安全监测诊断系统提速客车装备行车安全监测诊断系统 势在必行势在必行5、旅客列车安全监测诊断必要性、旅客列车安全监测诊断必要性(结论）结论） 对发生故障可能危及运行安全的主要部

4、件进行对发生故障可能危及运行安全的主要部件进行 实时监测、实时监测、 诊断、集中显示、报警、事件与过诊断、集中显示、报警、事件与过 程记录、车地通信、数据下载、地面查询、回放、程记录、车地通信、数据下载、地面查询、回放、 打印报表、二次诊断分析指导车辆网络化、信息打印报表、二次诊断分析指导车辆网络化、信息 化质量动态检修和管理。化质量动态检修和管理。 6一、前一、前 言言 6 KAX1KAX1客车行车安全监测诊断系统客车行车安全监测诊断系统 铁道科学研究院机辆所研制过程铁道科学研究院机辆所研制过程1998年年 铁科院开始立项研制铁科院开始立项研制1999年年 铁道部立项，项目号铁道部立项，项目

5、号 99J06B (A类）类）2001年年 南京南京T701/T706次列车上装车运用考核成功次列车上装车运用考核成功2002年年 3月通过铁道部科教司组织的专家技术审查月通过铁道部科教司组织的专家技术审查2003年年 8月在上海月在上海T721/T722次列车装车投入运用考核次列车装车投入运用考核2004年年 4月在全路月在全路600多辆多辆25T型客车上装车运用型客车上装车运用7二、二、 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理1、系统主要设计原则、系统主要设计原则1.1 监测重点（监测对象）的确定监测重点（监测对象）的确定制动系统车辆供电系统轴温与防滑器

6、运行中出现、危及安全、人工难发现与判断运行中出现、危及安全、人工难发现与判断 车辆静止状态下故障难以复现和暴露车辆静止状态下故障难以复现和暴露走行系统8二 、KAX1 客车行车安全监测诊断系统结构原理1、系统主要设计原则、系统主要设计原则 1.2 系统构成系统构成车载实时车载实时安全监测安全监测诊断系统诊断系统通信通信系统系统地面专家地面专家与数据库与数据库系统系统 KAX1 由三个分系统组成客车实时由三个分系统组成客车实时 安全监测与信息化检修管理系统安全监测与信息化检修管理系统9二、二、 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理1、系统主要设计原则、系统主

7、要设计原则1.3 *系统模块化设计。每一种模块系统模块化设计。每一种模块 对应完成某一独立监测功能。对应完成某一独立监测功能。 *以防滑器、制动、转向架为最以防滑器、制动、转向架为最 小系统，可扩充其他监测功能。小系统，可扩充其他监测功能。 系统可扩充性好，组态灵活，互换性好系统可扩充性好，组态灵活，互换性好。10二、二、 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理1、系统主要设计原则、系统主要设计原则1.4 在满足基本监测要求的条件下尽可能少装传感器在满足基本监测要求的条件下尽可能少装传感器制动制动监测：监测： 2只只一端转向一端转向架与车体：架与车体： 2只

8、（四只（四通道）通道）二端转向二端转向架与车体：架与车体： 2只（四只（四通道）通道） 定位於功能监测诊断、不定位到细小部件定位於功能监测诊断、不定位到细小部件 提高系统可靠性与性价比提高系统可靠性与性价比LON总线总线、RS232RS485接口接口111、系统主要设计原则、系统主要设计原则二、二、 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理1.5 故障报警三级分类与处理故障报警三级分类与处理 不影响行车安全不影响行车安全一般性故障报警一般性故障报警确认、注意跟踪观察确认、注意跟踪观察地面数据地面数据库专家系库专家系统故障确统故障确认。认。对检修提对检修提出建议

9、实出建议实现质量动现质量动态控制态控制对于运行中影响对于运行中影响行车安全的严重行车安全的严重故障报警故障报警确认、紧急处理保安全确认、紧急处理保安全地面数据地面数据库专家系库专家系统故障确统故障确认。认。检修建议检修建议 正正 常常12二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理1 1、系统主要设计原则、系统主要设计原则1.6 系统安全性设计系统安全性设计-系统任何故障都不影响列车正常运系统任何故障都不影响列车正常运行行 * 车下传感器安装座与车辆结构件焊为一体车下传感器

10、安装座与车辆结构件焊为一体, 紧固螺钉采用抗震防松措施。紧固螺钉采用抗震防松措施。* 制动系统管路气压监测采用细小通径止回阀结构制动系统管路气压监测采用细小通径止回阀结构, 监测气路的内泄漏不影响制动系统的正常应用。监测气路的内泄漏不影响制动系统的正常应用。 * 本系统的内部供电与外部电源（本系统的内部供电与外部电源（DC110V/DC48V) 经过两次隔离。系统内部电路的任何故障不影响经过两次隔离。系统内部电路的任何故障不影响 车辆供电系统的正常应用。车辆供电系统的正常应用。 * 除了外部供电外，本系统传感器电缆、通信与网络除了外部供电外，本系统传感器电缆、通信与网络 电缆传送的均为弱电模拟

11、信号。电缆传送的均为弱电模拟信号。 * 系统具有自诊断功能系统具有自诊断功能13二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 2、系统构成、系统构成2.1总体总体网络连接器AB列车网络线网关车厢总线功能节点列车管理器GPS通信卫星SST网络管理中心地面数据库专家系统移动通讯终端短信发射机INTER网AB车厢级主机局域网无线下载无线下载GSM短信接受车载监测诊断系统车载监测诊断系统 通信系统通信系统 地面专家数据库系统地面专家数据库系统14二、二、二、二、 KAX1 KAX1

12、 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理2、 系统组成系统组成2.2 通信系统通信系统车载移动通信GSM/GPRS（运行中事件 车人、车地通信）* 车载移动通信车载移动通信:卫星通信（运行中事件卫星通信（运行中事件 车地通信）车地通信）* 车载无线局域网通信（进站过程数据下载）车载无线局域网通信（进站过程数据下载）返回返回15二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理2、 系统组成系

13、统组成 2.3 地面专家数据库系统地面专家数据库系统地面监测终端地面监测终端接受车载监测系统监测事件报告接受车载监测系统监测事件报告地面专家与数据库系统地面专家与数据库系统接受车载监测系统下载数据接受车载监测系统下载数据（通过无线局域网通过无线局域网/移动存储器）移动存储器）返回返回局域网无线下载 通过专用网络实现检修与管理通过专用网络实现检修与管理16二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理2、 系统组成系统组成 2.4 车载实时监测诊断系统车载实时监测诊断系统AB网

14、络连接器列车网络线网关车厢总线功能节点列车管理器AB车厢级主机列车级PLC网关1）车厢级主机功能板卡）车厢级主机功能板卡2)列车级主机功能板卡列车级主机功能板卡3)列车网络列车网络返回返回17二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理3、车载实时监测诊断系统、车载实时监测诊断系统3.1 两级网络结构两级网络结构列车级主机列车级主机LON列车网列车网LON车厢网车厢网网关功能节点网关网关节节点点LONWORKS 车厢网车厢网网网关关LONWORKS 列车网列车网18二、二、

15、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 3、车载实时监测诊断系统、车载实时监测诊断系统 3.2车载实时系统两级诊断车载实时系统两级诊断列车级主机列车级诊断功能级监测诊断网关网关网关功能级实时监测诊断功能级实时监测诊断列车级二次诊断列车级二次诊断诊断报告诊断报告19二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 3、车载实时监测诊断系、车载实时监测诊断系 3.

16、3 车厢级监测诊断内容车厢级监测诊断内容 防滑器监测制动系统监测车辆一端监测车辆二端监测 车厢级显示AB网关B网关ALONWORKS 列车网络LONWORKS车厢总线LCZDZX1CT1ZX2CT2显示器 XSLON/RS485车厢级主机AB轴承温度监测LON/RS485车电监测CD 20二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 3、车载实时监测诊断系统、车载实时监测诊断系统 3.4车厢级监测诊断（车厢级监测诊断（25T/行邮车）行邮车） 3.4.1 车厢级主机车厢级主

17、机 21二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 3、车载实时监测诊断系统、车载实时监测诊断系统 3.5 制动系统监测诊断制动系统监测诊断 3.5.1 传感器布置（对于纯空气制动系统）传感器布置（对于纯空气制动系统）制动缸制动缸制动缸制动缸制动管排风阀排风阀排风阀排风阀接线盒ZDH1分配阀截断塞门LC/ZD、去车厢级端子排XDZP（出线口）列 车 管空重车阀传感器LC穿线铁管缓解塞门折角塞门接线盒ZDH2传感器ZD车体钢结构车体钢结构22二、二、二、二、 KAX1 KA

18、X1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 3、车载实时监测诊断系统、车载实时监测诊断系统 3.5.2 制动系统监测诊断事件报警制动系统监测诊断事件报警 无制动作用无制动作用 缓解作用不良缓解作用不良 自然缓解自然缓解自然制动自然制动截断塞门关闭（关门车）截断塞门关闭（关门车）异常缓解异常缓解折角塞门关闭折角塞门关闭异常制动异常制动严重自然制动严重自然制动!严重异常制动严重异常制动!严重缓解作用不良严重缓解作用不良!23二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监

19、测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 3、 车载实时监测诊断系统车载实时监测诊断系统 3.6 转向架监测诊断系统转向架监测诊断系统 3.6.1转向架与车体传感器布置转向架与车体传感器布置 接线盒 CL1H接线盒CL2H转向架传感器ZX1车体传感器CT1车体传感器CT2穿线铁管去 车 厢 级端 子 排 XDZP一位三位五位七位车辆: ZX1、CT1、 ZX2、CT2 （出线口）转向架传感器ZX2 一端二端车厢级 J6/J724二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统

20、结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理列车级列车级地面专家系统综合诊断地面专家系统综合诊断指导检修指导检修 车体垂向振动车体垂向振动二系、空簧状态二系、空簧状态转向架横向振动转向架横向振动轮对状态轮对状态车体横向振动车体横向振动 轮对状态异常轮对状态异常二系、空簧状态异常二系、空簧状态异常 3、 车载实时监测诊断系统车载实时监测诊断系统 3.6 转向架监测诊断系统转向架监测诊断系统 3.6.2转向架与车体诊断事件报警转向架与车体诊断事件报警25二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理

21、诊断系统结构原理 4、列车网络、列车网络 4.1 LONWORKS现场总线双网冗余通信现场总线双网冗余通信上海城际列车网络线连接表上海城际列车网络线连接表一角TXC1二角TXC2三角TXC3四角TXC4J1J2JG1JG2车厢网关 列车网管理板卡一一/三角为一条列车网三角为一条列车网(A网）；二网）；二/四角为列车网四角为列车网(B网）网）双网同时工作，由列车级主机进行冗余管理。双网同时工作，由列车级主机进行冗余管理。26二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理 4、列车网络、列车网络 4.2 自动组网自动组网上海城际列车网络线连接表上海城

22、际列车网络线连接表一角TXC1二角TXC2三角TXC3四角TXC4JS1JS2JGS1JGS2车厢网关卡 列车网管理板卡网络电缆终端开路识别、车辆调头联挂、列车各车厢网络电缆终端开路识别、车辆调头联挂、列车各车厢位置排列、位置排列、列车运行方向列车运行方向 （已经实现半自动组网）（已经实现半自动组网）27二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机 5.1列车级主机结构（列车级主机结构（3U壁挂式结构）壁挂式结构）28二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理5、列

23、车级主机、列车级主机 5.2列车级主机的通信列车级主机的通信 移动通信JXJGP列车级主机列车网A列车网B 触摸显示屏29二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机 5.3列车级主机触摸屏的显示界面设计列车级主机触摸屏的显示界面设计开机*车厢监测页面(指定车厢)系统监测页面(全列单项)查看记录页面(事件信息)车号修改页面(编组信息)主页面主页面30二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全

24、监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机 5.3.1触摸屏主页面触摸屏主页面(模拟模拟)车厢监测修改车号系统监测查看记录跳转跳转31二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机 5.3.2触摸屏车厢监测页面触摸屏车厢监测页面(模拟模拟)主页面32二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原

25、理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机5.3.3触摸屏系统监测页面触摸屏系统监测页面(防滑器模拟防滑器模拟)制动系统33二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机5.3.4触摸屏系统监测页面触摸屏系统监测页面(制动模拟制动模拟)转向架34二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机5.3.

26、5触摸屏系统监测页面触摸屏系统监测页面(转向架模拟转向架模拟)主页面35二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机5.3.6触摸屏修改车号、车厢车厢号页面触摸屏修改车号、车厢车厢号页面(模拟模拟)主页面36二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机5.3.7触摸屏查看记录页面触摸屏查看记录页面(

27、模拟模拟)主页面37二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机5.3.8 下载与修改车号权限下载与修改车号权限38数据下载对话框数据下载对话框39二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机5.3.9 严重故障报警画面严重故障报警画面40二、二、二、二、 KAX1 KAX1 客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测客车行车安全监测诊断系统结构原理诊断系统结构原

28、理诊断系统结构原理诊断系统结构原理 5、列车级主机、列车级主机5.3.8 记录数据的下载记录数据的下载(2) - 无线局域网无线局域网(预留预留)* 无线局域网通信 距离 6001000米内地面专家数据库无线局域网接口JT41 三、制动系统监测诊断三、制动系统监测诊断 故障报告事件（例）故障报告事件（例）42严重缓解不良严重缓解不良 速度速度120-156km/h 35分钟分钟60kPa140kPa430kPa43自然缓解自然缓解Z15/16次次44制动缸漏泄制动缸漏泄制动缸漏泄制动缸漏泄6月月13日日 20:24 Z15 67560345转向架节点典型案例46轮轴状态影响行车安全案例47轮对动不平衡影响行车安全案例48谢谢 谢谢 各各 位位 ! !49个人观点供参考，欢迎讨论！