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机车安全信息采集平台的设计开发

2020-12-14阅读(272)

机车安全信息采集平台的设计开发

论文摘要

随着我国铁路运输系统快速发展,行车安全要求不断提高。TAX2及其第三方插件已经在全国各大路局机车上投入使用,其稳定性和可靠性通过了实践检验,得到了充分肯定。为了进一步提高行车安全性,一些国内院校和厂商开发出一些用于关键部件监测的设备。大量此类设备的使用,保障了列车运行的安全性与可靠性,降低了事故发生的频率,产生了巨大的社会和经济效益。伴随着信息技术与网络技术在机车上的使用,列车网络技术已经成为高速列车控制系统的关键技术之一,通过列车网络可以了解机车上牵引、制动、网络和辅助等系统的状态。国内机车生产企业通过引进、消化、吸收国外先进技术,形成了批量生产和谐型机车的能力。和谐型机车包括完全从国外引进的大功率机车以及消化吸收后自主生产的大功率机车,但每一型和谐大功率机车都有其特定列车通信网络。列车通信网络类型不同,内部数据格式不同,与外部连接的接口也不相同。这些大功率机车的投入运用把我国铁路运输推向了“高速度、大功率、信息化”的新阶段。新阶段提出了更高的标准和更严的要求,需要机车与地面更加配合紧密以便加强对机车安全信息的综合管理。综合管理需考虑大功率机车,也需考虑旧有的韶山等型国产机车。在建立安全信息综合管理的过程中,机车上采集的安全信息实时传给地面。地面实时监测机车状态并在机车有故障时,及时进行故障诊断并把诊断措施发往机车。机车和地面信息进行实时交互,这样就提高了行车安全性。在整个信息交互过程中,安全信息采集和传输是很重要的方面。因TAX2设计时的局限性,无法进一步扩充功能。本文设计的机车安全信息采集平台作为一个全新的设备就是为了解决安全信息综合管理中存在的这一问题而开发的。它能兼容不同列车通信网络、接口资源丰富、可提供数据存储／转储、故障诊断等服务。本文首先从采集平台与地面系统通信过程入手,分析了机车安全信息采集平台功能；然后根据功能,完成了采集平台最小系统中以太网/RS485+CAN网关插件的软、硬件设计,包括ARM处理器、μC/OS-Ⅱ操作系统、TCP/IP通信协议选择和各种硬件接口、应用程序的设计；最后在硬件基础上软件实现了以太网/RS485+CAN网关插件信息采集、信息传输功能,并完成了局域网和广域网环境下的性能测试,达到了预期效果。测试结果表明以太网/RS485+CAN网关插件软硬件设计正确,能解决安全信息管理中存在的问题。本文完成了以太网/RS485+CAN网关插件设计,实现了采集平台基本功能,为后面功能的增强提供了一个基础。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究的背景及意义
  • 1.2 采集平台的现状
  • 1.3 本文主要的研究工作和组织架构
  • 1.3.1 本文主要的研究工作
  • 1.3.2 本文的组织架构
  • 第2章 采集平台的总体方案设计
  • 2.1 采集平台的构成
  • 2.1.1 机车安全信息采集平台
  • 2.1.2 传输系统
  • 2.1.3 地面系统
  • 2.2 采集平台总体设计
  • 2.2.1 采集平台总体架构
  • 2.2.2 采集平台最小系统硬件总体设计
  • 2.2.3 采集平台最小系统软件总体设计
  • 第3章 以太网/RS485+CAN网关插件硬件设计与实现
  • 3.1 微处理器选型
  • 3.2 外围电路设计
  • 3.2.1 电源设计
  • 3.2.2 NAND FLAH接口电路设计
  • 3.2.3 SD卡接口电路设计
  • 3.2.4 以太网接口电路设计
  • 3.2.5 RS485接口电路设计
  • 3.2.6 USB接口电路设计
  • 3.3 硬件系统实现
  • 第4章 以太网/RS485+CAN网关插件软件设计与实现
  • 4.1 操作系统选择与移植
  • 4.1.1 操作系统选择
  • 4.1.2 软件开发环境介绍
  • 4.1.3 操作系统移植
  • 4.2 通信协议选择
  • 4.3 机车安全信息采集设计与实现
  • 4.3.1 运行监控信息采集设计与实现
  • 4.3.2 设备状态信息采集设计与实现
  • 4.3.3 第三方设备或插件信息采集设计与实现
  • 4.4 机车安全信息传输设计与实现
  • 4.4.1 以太网/RS485+CAN网关插件主动向地面注册并保持联系
  • 4.4.2 以太网/RS485+CAN网关插件主动向地面发送信息
  • 4.4.3 地面主动向以太网/RS485+CAN网关插件发送点播和文件请求
  • 第5章 以太网/RS485+CAN网关插件的性能测试
  • 5.1 局域网环境下的性能测试
  • 5.1.1 局域网测试环境
  • 5.1.2 以太网/RS485+CAN网关插件主动向地面注册测试
  • 5.1.3 以太网/RS485+CAN网关插件主动向地面发送信息测试
  • 5.1.4 地面主动向以太网/RS485+CAN网关插件发送点播测试
  • 5.2 广域网环境下的性能测试
  • 5.2.1 广域网测试环境
  • 5.2.2 广域网环境下的实时信息传输测试
  • 5.2.3 广域网环境下的故障信息传输测试
  • 总结和展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表论文

    • 相关论文文献

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