新型高可靠性列车运行监控装置
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面基础数据的安全性 和易用性 。地 面测试 和装 车运行 试验表 明 ，该 装置 已基本满 足现行 列车运行需 求 ，能保证 控制列车运行安全 。 关键词 ：列车运 行监控装 置 ；热备冗余 ；模块级冗余 ；冗余存储 ；数据安全
中 图 分 类 号 ：Ｕ２ ４ ７ ８．３ 文 献标 识码 ：Ｂ
１２ 系统 设计原 则 ．
进 了机 车运行 管理 的 自动化 ，在保 障铁路 运输 安全
方面发挥 了重要的作用。随百度文库信息化技术 、大规模 集成 电路 技术 、高 可靠性 网络及 功 能安 全技术 等科 学技术 的发展 ，迫切 需要 对列 车运行 监控 装置 进行
技术 升级 ，以适 应 铁 路 安 全 管 理 和 行 车 安 全 的要 求 。为此 开展 了具有 高可 靠性 的新 型 网络 化模 块式
第３卷， ４ ２ 第 期 ２０ １ １年 ７月
文章编号 ：ｌ Ｏ一６ ２ （Ｏ ）０ 一１４０ Ｏ ｌ４ ３ ２ ｌ ４ｏ ３—５ １
中 国 铁 道 科 学
ＣＨ Ｉ ＮＡ ＲＡ Ｉ ＬＷ ＡＹ ＣＩ Ｓ ＥＮＣ Ｅ
Ｖｏ ． ２ ＮＯ ４ １３ ．
Ｊ ｌ， ２ ｌ ｕｙ Ｏ１
新 型 高可 靠 性 列 车运 行 监 控 装 置
施 一 明 ，黄 文君 ，何 伟 挺 ，谭 平
（ 浙江大学 智能系统与控制研究 所 ，浙江 杭 州 ３ ０２ ） １０ ７
摘
要 ：新 型列车运行监控装 置以控 制器为 中枢 ，在 网络结 构上分 为控制层 和通信层 ，通过 网络分 层保证
控制功能的完整性 ；根据 对冗余方 式可靠性 分析和 比较 ，提 出模块 级冗余 、硬 件冗余切 换 电路 和智能化 模块式 的输入输出模块设计方案 ；采用大容量 Ｃ Ｆ卡作为地面基础 数据转储 的载体 ，运用 ＭＤ５ 校验技术 和数 据冗余 码 存储技术 ，实现了一次性 自动完成车载主机和显示器 中地 面基础数 据 的更 新 ，提高 了列车运行 监控装 置更新地
事故 状 态 记录 器
显示和通信互联 ；由控制器作为连接 ２ 层网络的中 枢。系统结构如图 １ 所示 。
显 示器
Ｉ
通Ｉ ｌ 通
ＡＩ Ｉ Ｂ
信ｆ Ｉ 信
ｏｉ
新 型 歹
车
一 荟
￣ＢＤ［ ＡＡ 誊 ｊＩＯＩ Ｉ］ Ｄ Ｉ ｌＩ Ｏ Ａ Ｏ Ａ Ｉ１ ｏＩ ０ ｉ Ｂ Ｉ
列车 运行 监控装 置 的研发 。
（）兼 容 性 。 由于 Ｌ ２０ １ ＫＪ００型 列 车 运 行 监 控 装 置在 各路 局使 用 已十分广 泛 ，因此新 型列 车运 行 监 控装 置 的设计 ，尤其 是操 作界 面 、接 口和安装 等
方面应 与之基 本 保持 一致 。
（ ）先 进 性 。采 用 信 息 化 、大 规模 集 成 电路 、 ２
据运 行 揭示 要求 控制列 车不 超过 临 时限速 。
（ ）记 录功 能 。以 车 载 主机 实 时 时 间为 主 线 ， ２
记 录列 车运行 过程 中机车 司机 的操作 信息 和机 车的
模块 （ Ｉ 、模 拟 量输 入 输 出模 块 （ （） Ｄ Ｏ） ＡＩ）、地 面
状态信息 （ 包括机车速度 、机车信号、机车工况、 列 车管压 力等 ） ，供 地 面分 析和事 故排 查时 使用 。
列 车运行监 控装 置 已成 为铁路 运行 安全设 备 中
度 、距 前方 信 号机 的距 离 、前方 信号 机的种 类 、地
面线路 状 况 ，并 以速 度 曲线 的形 式 显 示 前 方 ４ ｋ ｍ 和后 方 １ｋ 的限速 和实际 速度 的变 化 。 ｍ
不可 缺少 的组 成 部 分 。 自 １ ９ 以来 ，全路 的 内 ９ ５年 燃 、电 力 机 车 上 都 安 装 了 自 主 研 制 的 Ｊ ２ Ｋ～ Ｈ，
１ 系 统 总体 设 计
１ １ 系统 功能 ． （ ）监 控 功能 。防止 列 车 冒进 和超 速 ， 以及 根 １
高可靠 性 网络和 功能安 全 等先进 技术 ，以有 效保 证 装 置 的安全 性和 可靠性 。
１３ 系统 结构 设计 ． 根 据需 要实 现 的系统功 能 ，新 型列 车运 行监 控 装置包 括 如 下 模 块 ：控 制 器 （ 控 记 录 模 块 ， 监 Ｃ ＯＮ） 、数字 量输 入 模 块 （ ） ＤＩ 、数 字 量 输 入 输 出
（）显示 功 能 。在安装 于 司机 操作 台的显 示 器 ３ 上 ，实时 显 示 列 车 运 行 的实 际 速 度 、 当前 限 制 速
收稿 日期 ：２ １—２２ ；修订 日期 ：２ １ 一５Ｏ ０ ０１ —７ ０ １Ｏ一５ 基金项 目：铁道部科技研究开发计 划项 目 （０ ９ ０ ２０ Ｘ０ ２Ｃ） 作者简介 ： 一 （９ ０ ） 施 明 １７ ，男 ，浙江杭州人 ，高级 Ｅ程师 ，硕士 。
Ｌ Ｊ ９ Ｋ 一 ３以及 Ｌ ２ ０ ＫＪ ０ ０型 列 车运 行 监 控 装 置 ，用 于采 集 和记 录与安 全有关 的机 车运 行状 态信息 ，促
（ ）警惕 功能 。在列 车运 行 过程 中从 显示 器 上 ４ 周 期 性地 弹出信 息 窗 口，要求 司机 予 以确 认 ，否则 进 行语 音报 警 和实施列 车 制动 等 ，从 而有 效地使 司 机 处 于警 醒状 态和保证 列 车行车 安全 。
信息处理模块 、通信模块以及 Ｉ 端显示器和 Ⅱ 端显 示器 。按照模块的作用 ，又可将这些模块划分为 ２ 组 ：控 制器 、数字 量输 入输 出 、模 拟量 输入输 出和 地面信息处理模块为控制组 ，显示器、通信模块为
第 ４期
新 型高可靠性列车运行监控装置
ｌ５ ３
接 口组 。以控制器作为核心 ，根据功能将系统结构 划分为 ２ ：底层 为控制层 ，主要 实施信号采集 、 层 运算 、制动输 出等控 制功 能 ；上层 为 通信层 ，负责
中 图 分 类 号 ：Ｕ２ ４ ７ ８．３ 文 献标 识码 ：Ｂ
１２ 系统 设计原 则 ．
进 了机 车运行 管理 的 自动化 ，在保 障铁路 运输 安全
方面发挥 了重要的作用。随百度文库信息化技术 、大规模 集成 电路 技术 、高 可靠性 网络及 功 能安 全技术 等科 学技术 的发展 ，迫切 需要 对列 车运行 监控 装置 进行
技术 升级 ，以适 应 铁 路 安 全 管 理 和 行 车 安 全 的要 求 。为此 开展 了具有 高可 靠性 的新 型 网络 化模 块式
第３卷， ４ ２ 第 期 ２０ １ １年 ７月
文章编号 ：ｌ Ｏ一６ ２ （Ｏ ）０ 一１４０ Ｏ ｌ４ ３ ２ ｌ ４ｏ ３—５ １
中 国 铁 道 科 学
ＣＨ Ｉ ＮＡ ＲＡ Ｉ ＬＷ ＡＹ ＣＩ Ｓ ＥＮＣ Ｅ
Ｖｏ ． ２ ＮＯ ４ １３ ．
Ｊ ｌ， ２ ｌ ｕｙ Ｏ１
新 型 高可 靠 性 列 车运 行 监 控 装 置
施 一 明 ，黄 文君 ，何 伟 挺 ，谭 平
（ 浙江大学 智能系统与控制研究 所 ，浙江 杭 州 ３ ０２ ） １０ ７
摘
要 ：新 型列车运行监控装 置以控 制器为 中枢 ，在 网络结 构上分 为控制层 和通信层 ，通过 网络分 层保证
控制功能的完整性 ；根据 对冗余方 式可靠性 分析和 比较 ，提 出模块 级冗余 、硬 件冗余切 换 电路 和智能化 模块式 的输入输出模块设计方案 ；采用大容量 Ｃ Ｆ卡作为地面基础 数据转储 的载体 ，运用 ＭＤ５ 校验技术 和数 据冗余 码 存储技术 ，实现了一次性 自动完成车载主机和显示器 中地 面基础数 据 的更 新 ，提高 了列车运行 监控装 置更新地
事故 状 态 记录 器
显示和通信互联 ；由控制器作为连接 ２ 层网络的中 枢。系统结构如图 １ 所示 。
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列车 运行 监控装 置 的研发 。
（）兼 容 性 。 由于 Ｌ ２０ １ ＫＪ００型 列 车 运 行 监 控 装 置在 各路 局使 用 已十分广 泛 ，因此新 型列 车运 行 监 控装 置 的设计 ，尤其 是操 作界 面 、接 口和安装 等
方面应 与之基 本 保持 一致 。
（ ）先 进 性 。采 用 信 息 化 、大 规模 集 成 电路 、 ２
据运 行 揭示 要求 控制列 车不 超过 临 时限速 。
（ ）记 录功 能 。以 车 载 主机 实 时 时 间为 主 线 ， ２
记 录列 车运行 过程 中机车 司机 的操作 信息 和机 车的
模块 （ Ｉ 、模 拟 量输 入 输 出模 块 （ （） Ｄ Ｏ） ＡＩ）、地 面
状态信息 （ 包括机车速度 、机车信号、机车工况、 列 车管压 力等 ） ，供 地 面分 析和事 故排 查时 使用 。
列 车运行监 控装 置 已成 为铁路 运行 安全设 备 中
度 、距 前方 信 号机 的距 离 、前方 信号 机的种 类 、地
面线路 状 况 ，并 以速 度 曲线 的形 式 显 示 前 方 ４ ｋ ｍ 和后 方 １ｋ 的限速 和实际 速度 的变 化 。 ｍ
不可 缺少 的组 成 部 分 。 自 １ ９ 以来 ，全路 的 内 ９ ５年 燃 、电 力 机 车 上 都 安 装 了 自 主 研 制 的 Ｊ ２ Ｋ～ Ｈ，
１ 系 统 总体 设 计
１ １ 系统 功能 ． （ ）监 控 功能 。防止 列 车 冒进 和超 速 ， 以及 根 １
高可靠 性 网络和 功能安 全 等先进 技术 ，以有 效保 证 装 置 的安全 性和 可靠性 。
１３ 系统 结构 设计 ． 根 据需 要实 现 的系统功 能 ，新 型列 车运 行监 控 装置包 括 如 下 模 块 ：控 制 器 （ 控 记 录 模 块 ， 监 Ｃ ＯＮ） 、数字 量输 入 模 块 （ ） ＤＩ 、数 字 量 输 入 输 出
（）显示 功 能 。在安装 于 司机 操作 台的显 示 器 ３ 上 ，实时 显 示 列 车 运 行 的实 际 速 度 、 当前 限 制 速
收稿 日期 ：２ １—２２ ；修订 日期 ：２ １ 一５Ｏ ０ ０１ —７ ０ １Ｏ一５ 基金项 目：铁道部科技研究开发计 划项 目 （０ ９ ０ ２０ Ｘ０ ２Ｃ） 作者简介 ： 一 （９ ０ ） 施 明 １７ ，男 ，浙江杭州人 ，高级 Ｅ程师 ，硕士 。
Ｌ Ｊ ９ Ｋ 一 ３以及 Ｌ ２ ０ ＫＪ ０ ０型 列 车运 行 监 控 装 置 ，用 于采 集 和记 录与安 全有关 的机 车运 行状 态信息 ，促
（ ）警惕 功能 。在列 车运 行 过程 中从 显示 器 上 ４ 周 期 性地 弹出信 息 窗 口，要求 司机 予 以确 认 ，否则 进 行语 音报 警 和实施列 车 制动 等 ，从 而有 效地使 司 机 处 于警 醒状 态和保证 列 车行车 安全 。
信息处理模块 、通信模块以及 Ｉ 端显示器和 Ⅱ 端显 示器 。按照模块的作用 ，又可将这些模块划分为 ２ 组 ：控 制器 、数字 量输 入输 出 、模 拟量 输入输 出和 地面信息处理模块为控制组 ，显示器、通信模块为
第 ４期
新 型高可靠性列车运行监控装置
ｌ５ ３
接 口组 。以控制器作为核心 ，根据功能将系统结构 划分为 ２ ：底层 为控制层 ，主要 实施信号采集 、 层 运算 、制动输 出等控 制功 能 ；上层 为 通信层 ，负责