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行业解决方案
1. 背景
在列车运行过程中,远程监测制动系统关键参数的异常变化,有利于及时采取措施以保证的安全运营;通过长期监测,有助于找出参数变化与列车故障之间的关系,为可能出现的安全隐患提出预警,具有重要的现实意义。为了保证地铁的安全运营，车辆需要在每 天夜间进行人工检查，尤其是关键部位（见图 1.1）；人工检查很难发现潜在的安全隐患，极易造成疏漏，且效率低 。
以制动系统为例，由于列车站间距短、车站 多、制动频繁，热负荷的反复作用极易导致摩擦副的损 坏与车轮踏面热裂纹的产生，这类裂纹在发展初期很 难通过检查发现，却严重威胁着行车安全；此外，制动系统中的风缸或阀门，由于运行过程中振动、老化等原 因，发生泄漏或堵塞，可能导致制动缸压力异常变化， 威胁行车安全。通过监测摩擦副温度、制动缸压力 等列车制动系统关键参数的异常变化，可以及时发现并更换已经出现问题的部件。
图 1.1 夜间检修制动
2. 方案概述
现场跟踪监测系统的本质，是基于现场总线技术的数字／模拟量采集系统，现场总线作为近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，由于其具有简单可靠、经济实用等一系列优点，得到了广泛的应用，目前已经产生了如CAN、RS485等各类总线标准。
不同的总线标准有不同的技术特点，适用于不同的应用场合，表１给出了目前常用的低传输速率不同类型现场总线之间的关键参数对比。
类型 | 最大通信 距离/m | 最大传输 速率 | 网络特性 | 共模抑制 能力 | 材料成本 |
RS232 | 15 | 20Kbit/s | 点对点 | 差 | 低 |
RS485 | 1200 | 10Mbit/s | 单主 | 较强 | 较低 |
CAN | 10000 | 1Mbit/s | 多主 | 强 | 较高 |
表 表2.1 不同类型现场总线关键参数对比
根据列车现场情况对比，更应用RS485总线与虚拟仪器技术,实现了制动参数长期无人值守地自动采集与存储,且技术人员可以通过个人PC获取历史数据;运用GPRS远程无线通信技术,实现了关键参数的远程同步跟踪监测,使技术人员可以随时随地了解列车当前运行状态。实际应用表明,该系统数据测量准确,实时性与可靠性高,远程数据传输稳定,能够适应复杂恶劣的工作环境,是解决同类工程问题最为有效且经济合理的选择。
图 2.1 RS485总线应用拓扑图
3. 建设方案
该系统通过热电偶传感器、压力传感器等，将采集到的闸温、制动缸压力及其他关键参数统一转换成４ ～ ２０ ｍＡ的模拟量信号，通过数据采集卡挂接在RS485总线上，发送给如所示的现场跟踪监测系统主机，进行显示与存储。 现场跟踪监测系统主机不仅留有接口，供个人PC连接以获取实时和历史数据，同时将采集到的数据通过GPRS DTU设备上传至互联网，发送给位于监控室的远程同步跟踪监测系统主机，进行显示与存储。如下图 3.1所示。
图 3.1 系统连接现场示意图
用户通过全控物联网管理系统将采集的数据可显示当前通信状态、 系统时间等，并通过数据框和波形图两种方式显示车辆制动摩擦副温度、制动缸压力等制动系统关键参数的变化。如下图 3.2所示。
图 3.2 实时监控图
4. 方案优势
为实现远程同步跟踪监测，需实现数据的远程实时传送，相较双绞线、光纤传输等有线传输方式，基于GPRS网络的数据传输单元(DTU)实现数据的远程无线传输，具有更高的经济性。通过无线通信网络进行传输的ＤＴＵ具有以下优势。
1. 可靠性高，实时性强。
ＤＴＵ 采用ＴＣＰ 协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输；ＤＴＵ采用的运营商网络具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，可以很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
2. 适用范围广，成本低。
运营商网络可以覆盖的地区，DTU设备都可以使用；由于采用运营商的网络， 只需安装设备即可构建监测系统，建设成本很低，网络维护的费用也可以省去。
3. 传输容量大，扩容性好。
DTU设备能很好地满足传输突发性数据的需要，由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监测中心可轻松支持多个现场采集点的通信接入。
综上所述，基于GPRS DTU技术实现远程无线数据传送，适用于运行列车制动参数远程同步监测系统。这种低数据传输量的应用情形，且不需要在铁路线路上布置线网，节省了大量系统开销。
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