磁悬浮列车运行信号监测系统

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1、磁悬浮列车运行信号监测系统摘　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

2、，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

3、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，

4、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

5、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

6、、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。3CAN总线　　控制器局域网(ControllerAreaNetwork，CAN)是一种有效支持分布式监控或实时控制的串行通信现场总线网络,且无主、从机之分；CAN可以用点对点、一点对多点及全局广播几种方式传送和接收数据；CAN直接通讯距离最远可达1

7、0km(传输率为5kbps)，通讯速率最高可达1Mbps(传输距离为40m)；CAN总线上节点数可达110个。CAN的媒体访问采用多主随机发送协议，实现了无冲突的媒体访问协议(载波侦听多路访问/冲突避免)。CAN具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点，使其在道路运输工具以外的领域，如机器人、工业自动化、医疗仪器、自动测试系统等领域得到了广泛应用。用户在开发带CAN总线的微机系统时，可不必过多了解CAN的两个协议，只要完成CAN通信控制器初始化即可进行数据通讯。　　结合CAN总线的特

8、点和列车这个特定的环境，在本列车运行信号监测系统中，CAN总线是用作通信子网。主要是充分利用CAN总线在数据采集系统方面，尤其是在数据通信的可靠性、数据通信实时性以及数据通信的灵活性方面的优势，从而大量减少司机台的控制信号线，使司机台设计更简单、合理。本文主要结合通讯可靠性介绍CAN通讯“死机”时的处理方法。　　CAN总线协议通过两层机制来保证总线数据的安全可靠传输。第一层是从总线角度考虑的。CAN协议根据每个节点的出错情况，将节点分为三种类型并为每种类