LonWorks技术在列车运行安全监测系统中的应用

摘要

随着我国经济建设的飞速发展，铁路运输事业在国民经济中所起的作用越来越重要，列车在高速、重载下安全运行成为铁路交通运输发展的大趋势。国家六次提高列车运行速度，以适应经济发展对铁路运输的要求。在这样的前提下，对列车高速重载条件下安全运行的研究就显得尤为重要。通过对轴温、制动缸压力等一系列主要部件参数的检测，列车运行安全监测系统能够随时监测列车运行中的状态参数，判定列车运行是否正常，从而提高列车运行的安全系数和运行效率，最大程度发挥铁路运输的作用。因此，列车运行安全监测系统的高可靠性及功能的完善是列车实现高速、重载和安全的必备条件。 人类社会进入信息时代后，网络技术得到迅猛发展，网络所具有的各种优势使网络成为了列车运行安全监测系统的一个完美的解决方案。LonWorks技术拥有优异的开放性和可互操作性，目前广泛地应用于运输、楼宇自动化及部分工业控制领域。LonWorks网络以其特有的性能被越来越多的铁路科技人员所接受，很多铁路科研部门正在从事将此技术应用于列车制动、机车重联、列车通信等方面的研究与开发。本文首先分析了列车运行安全监测系统的国内外现状，论述了研究的意义，接着对LonWorks技术进行了介绍，分析了将LonWorks技术应用于列车运行安全监测系统的可行性。并基于LonWorks通信网络，对列车运行安全监测系统进行了研究，分析了列车运行安全监测系统通信的整体方案。 本设计的重心主要集中在列车运行安全监测系统的通信问题上，既系统的通信单元-LON网关，完成了多种方案的比较、分析，基于双口RAM的LON网关软硬件设计及实验室调试，实现了RS485接口和LonWorks网络之间的协议转换，利用该网关能方便地将车厢的各种信息发送到LonWorks列车总线上，实现列车运行安全监测的网络化、信息化，满足了铁路高速、重载形势下对列车运行安全监测系统的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 课题背景

1.1.1 国外列车安全监测系统的发展概况

1.1.2国内列车运行安全监测系统的发展概况

1.2 LonWorks技术的研究进展

1.3 采用LonWorks技术的可行性

1.4 主要研究内容

第2章列车运行安全监测系统

2.1 列车运行安全监测系统概述

2.2 列车运行安全监测系统建设目的

2.3 列车运行安全监测系统总体组成

2.4 列车安全监测系统的理论与模型

第3章LonWorks节点原理

3.1 概述

3.2 LonWorks技术的特点

3.3 LonWorks网络特征

3.3.1功能强大的神经元芯片

3.3.2系统的互操作性

3.3.3通信协议LonTalk

3.4 LonWorks通信协议

3.4.1 LonTalk协议简介

3.4.2 LonTalk提供的服务

3.5 神经元芯片结构

3.5.1神经元芯片的硬件结构和处理单元

3.5.2神经元芯片的输入/输出

3.5.3存储器和定时/计数器

3.6 编程语言Neuron C

3.6.1 Neuron C简介

3.6.2 Neuron C变量类型

3.6.3事件驱动与网络变量

3.7 LonWorks节点开发工具

3.7.1 基于网络的开发工具LonBuilder

3.7.2基于节点的开放工具NodeBuilder

第4章系统的方案分析与功能设计

4.1 最佳可行性方案的分析选取

4.2 列车运行安全监测系统功能实现

4.2.1 核心DSP芯片

4.2.2主处理板设计原理

第5章LON网关方案设计与硬件实现

5.1 LON网关方案选择

5.2 LON网关硬件实现

5.2.1 SST89E564

5.2.2单片机外围电路

5.2.3 双口 RAM IDT7132

5.2.4 FTI-10A收发器

5.2.5 MC143150 芯片扩展电路

5.2.6双口 RAM连接电路图

5.3 PCB设计

5.3.1 PCB设计的一般原则

5.3.2 PCB抗干扰措施

第6章软件设计

6.1 微处理器侧的软件设计

6.1.1软件的流程

6.1.2微处理器侧的程序流程图

6.2 神经元芯片侧的软件设计

6.2.1调度程序

6.2.2程序流程图

第7章通信功能的实现与调试

7.1 列车级控制器与车厢节点间的通讯实现

7.2 LON网关的调试

结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士研究生期间发表的论文