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铁道科学研究院机车车辆研究所2月14日KAX-1客车行车安全监测诊断系统培训教材目录（一）KAX-1客车行车安全监测诊断系统构造原理简介―――――――――――――――――――2（二）KAX-1客车行车安全监测诊断系统操作使用阐明―――――――――――――――――――15（三）KAX-1客车行车安全监测诊断系统常用故障检修办法―――――――――――――――――――28（四）KAX-1客车行车安全监测诊断系统装车出厂检查（试行）―――――――――――――――35（五）附录1转向架监测子系统装车出厂检查办法―――――――――452制动监测子系统装车出厂检查办法――――――――――503便携车厢级显示屏使用阐明―――――――――――――51（一）KAX-1客车行车安全监测诊断系统构造原理简介1.概述1.1随着国内旅客列车提速范畴越来越大，运营速度越来越高，途中停靠站少，保证旅客列车运营安全任务十分艰巨。在运营中及时发现和防止故障发生和扩大，并采用相应信息化检修作业，成为当前保证旅客列车运营安全急需解决问题。车辆运营中基本制动系统作用与否良好,车辆转向架性能与否恶化,车辆供电系统与否处在安全状态,防滑器工作状态与否正常,有无擦伤超限车轮,空气弹簧工作状态，轴承温度与否超限报警,配电室等重点防火部位有无火灾险情等等。这些涉及列车运营中安全问题都必要在运营状态下及时发现并采用相应对策，才干使旅客列车运营安全得到保证。对上述危及旅客列车运营安全重要因素进行实时监测诊断、记录和存储，集中显示和报警，故障定位指引维修；运营中车载监测诊断系统通过无线通信装置与地面数据管理与专家系统双向通信并和局域网联网，实现客车运用状态信息化监控和运用状态动态检修与管理。这是本系统设计目的。1.21998年11月，铁科院以院基金方式立项开始研制工作，项目名称为″旅客列车安全诊断网络研究″，项目号YJ9843；1999年6月获铁道部科教司立项，项目名称″客车运营安全监测记录装置研制″，项目号为99J06B(A类)。3月18日，本项目通过铁道部科技司组织专家组技术审查。进行产品化设计，产品名称定为“KAX-1客车行车安全监测诊断系统”。1.3从1998年终开始，铁科院机辆所成立由计算机自动检测控制专业5人，车辆制动专业3人，铁道车辆专业4人，电力牵引专业3人，计算机软件专业4人,其她专业3人共22人构成项目组。项目组研制过程始终在机辆所ISO9001质量管理体系下开展工作。项目研究工作通过方案论证，现场调查研究，方案修改，通信网络及各功能节点研制。4月至7月，系统在南京沪宁线T701/T706次列车上暂时装车运用考核实验,见下面各图。采用LONWORKS列车通信网络监测系统通过近半个月调试和改进，各功能节点以及网络通信稳定运营。考核期间系统诊断出自然（意外）制动、缓和不良、关门车、踏面擦伤、油压减振器漏油（横向），车辆转向架动力学性能渐变性恶化等故障。得到南京车辆段欢迎与必定。3月18日，“客车行车安全监测诊断系统”通过铁道部专家技术审查。技术审查意见以为：“系统设计合理”。“诊断报告，事件文献，过程数据记录与存储（黑匣子功能）以及数据下载数据库查询、回放与导出解决功能，能为车辆安全监控，故障分析和指引检修提供有效技术支持。”专家建议:“进一步细化诊断模型，以适应车辆检修原则规定和车辆应用状态质量控制”；并建议开发“车－地”通信功能。技术审查会后来，综合专家们意见，并为此后成列装车做好准备，机辆所对项目组进行调节和补充，加强了网络、通信和地面数据库研发力量。从开始，项目组按照关于原则和工艺规定进行系统产品化设计。并列车通信网络子系统和地面数据库管理子系统技术性能进行升级和研究开发。对“车－地”通信子系统进行改进和完善。4月，五辆编组模块化设计产品样机（“KAX-1客车行车安全监测诊断系统”）通过实验室系统联调考核。，“KAX-1客车行车安全监测诊断系统”在沪宁线T721/T722次列车初次正式装车运用考核。当前系统运营稳定，实时监测诊断、集中显示报警、事件与过程数据记录、监测报告与过程数据无线下载、地面数据管理等各项功能均达到了设计规定。1.4“KAX-1客车行车安全监测诊断系统”实现了旅客列车运营中安全监测与诊断、报警、记录与存储，并实现了“车－地”、“车－人”、“地－地”双向数据通信，它应用必将为客车安全监控、信息化状态检修与质量管理提供强有力技术平台。2.系统方案设计原则2.1对国内当前提速客车危及行车安全重要因素进行现场分析，拟定本系统监测诊断重点重要针对当前客车故障多发部位、发生故障危及运营安全而人工难以检测和判断部位以及只有在运营工况下才干检测到部位，即客车走行部、基本制动系统和车辆供电系统。2.2借鉴德国ICE、法国TGV先进经验，依照当前世界信息技术发展水平和国内铁路客车应用实际来构建符合国内客车安全监测诊断系统设计方案。2.3各监测功能级节点在尽量少装传感器条件下，求得可解耦信息满足基本监测诊断规定。并始终要注意简化系统，以以便现场检修和提高系统功能价格比。2.4系统各功能级监测单元硬件上为独立模块。系统以基本配备（车辆走行部动力学、基本制动系统、车电、防滑器）为基本，别的功能块（轴温、火警、车门、车厢显示屏、无线通信等）为可选件，系统组态灵活。2.5尽量采用先进成熟技术，应用软硬件可靠性设计，功能级监测节点传感器免标定免维护。3.车载安全监测诊断系统“KAX-1客车行车安全监测诊断系统”由三个分系统构成：车载安全监测诊断系统；无线通信系统；地面数据管理与专家系统。当前25T型车和行邮车上只装车载安全监测诊断系统。3.1车载安全监测诊断系统为两级层次网络构造LONWORKS列车通信网络系统。由连接同一列车上不同车厢列车网络（列车总线）TBUS和连接同一车厢内不同功能级监测诊断子系统车厢网（车厢总线）VBUS所构成，3.1.1车厢总线上各功能级监测诊断子系统由车厢网关(Gateway)进行通信管理，它既是车厢网络通信管理器，又是列车网与车厢网网关。如下图所示。列车级监测与诊断网关功能级监测与诊断3.1.2车厢总线上各功能级监测诊断子系统由车厢网关(Gateway)进行通信管理。3.1.3列车总线上列车网络管理器依照各车厢监测诊断报告再进行全列车综合诊断，得出本列车各车厢监测诊断报告（集中显示和报警）。列车网络管理器还肩负组网（网络初运营）以适应车辆编组变动时各车厢车号、车厢号、运营方向辨认任务。3.1.4本系统分为功能级和列车级两级监测诊断。对于列车级监测诊断系统来说，车厢级功能监测诊断子系统是基本监测诊断单元。各车厢是相似，物理上是独立。车厢里各功能级监测诊断子系统则只肩负本车厢某一部件或功能监测和诊断（如制动系统监测诊断子系统任务是监测诊断制动系统工作状态）。车厢级不能诊断或诊断条件不充分则通过列车级综合诊断来实现（如关门车、折角塞门关闭、转向架状态等）。如下图所示。3.1.5车厢级网络系统当前，本系统由四个功能级监测诊断子系统，一种显示节点和车厢网关通过LONWORKS车厢总线构成车厢级网络系统。各功能级子系统诊断报告与过程数据，通过车厢网关和列车总线传送给列车级主机（列车网络管理器）。如下图所示。ALONWORKSAB车厢级主机列车网络网关A网关BLONWORKS车厢总线制车车车厢级显示LON/LCZX1ZX2显示屏RS232ZDCT1CT2KAX-1车厢级主机监测诊断功能示意图防动辆辆滑系一二器统端端监监监监测测测测车厢级网络系统将防滑器车辆参照速度变量传送给车门监测节点和车辆转向架状态监测节点，作为两节点诊断条件；将基本制动监测节点监测制动/缓和工况变量提供应车辆监测节点、防滑器监测节点，作为诊断输入条件；将防滑器、制动节点关于变量传送给车辆节点参加系统诊断。3.2KAX-1车厢级主机及各功能模块3.2.1车厢级主机车厢级各监测诊断子系统集中安装在一台6U高19吋机厢内，机厢内每一种板卡肩负某一种独立功能。它通过机厢下面端子排与外围设备、列车网和传感器连接。如下图所示上面图中：J0-------110V/48V电源输入连接器J1-------------车辆一、三角列车网络线连接器J2------车辆二、四角列车网络线连接器JS1-------预设一、三角自动组网线连接器JS2----预设二、四角自动组网线连接器J3---------国产防滑器联网连接器J5--------进口防滑器通信连接器J6--------―端转向架与车体传感器连接器J7-------二端转向架与车体传感器连接器J8――――制动监测传感器连接器J11-----用于车厢级调试外接口PW卡-------车厢级主机电源板卡3.2.2车辆制动监测诊断子系统25型提速客车制动系统是空气制动系统。本子系统监测列车支管和制动管路风压,诊断制动机制动/缓和工况，报告有无制动/缓和作用不良、自然制动、自然缓和故障；并为列车级综合诊断与否有折角塞门关闭、关门车事件发生提供诊断数据；在列车级主机全程记录、存贮诊断事件报告、列车管和制动管路风压过程数据。下载到地面数据库专家系统过程数据与报告可实现查询、比较、再次诊断和故障确认。在车厢级为防滑器、车辆转向架状态监测诊断子系统提供制动、缓和状态报告。测点安装布置如下图：图中，LC为列车管压力监测传感器，必要安装在列车支管截断塞门背面气路上。ZD为制动管压力监测传感器，必要安装在空重车阀和车辆缓和塞门背面接近制动缸气路上。K1WG2ZX1ZX2XS列车管车体钢构造截断塞门车体钢构造折角塞门LC/ZD、传感器ZD分派阀传感器LC去车厢级端子空重车阀排XDZP缓和塞门接线盒接线盒穿线铁管（出线口）制动管排风阀排风阀排风阀排风阀制动缸制动缸制动缸制动缸（一端）（二端）制动系统监测诊断装车连接布局图3.2.3车辆转向架状态监测诊断子系统在车辆一/二端车体、转向架上安装加速度传感器。监测轮轴与一系/二系悬挂系统，并依照车体信号监测整个车辆系统状态。系统开发总体考虑是，通过对铁道车辆动力学系统加速度输出监测，同步计算系统时间历程特性数据并且对车辆系统振动状况进行评估。将此特性数据经列车网络传播到列车级主机，而后通过特定系统对车辆状态以及车辆状态变化过程进行进一步判断。因而，系统功能分两方面：车厢功能级实时监测与状态评估：监测车辆转向架及车体横向、垂向振动加速度，报告本车前转向架/后转向架、一系/二系横二端一端车辆：ZX1、CT1、ZX2、CT2车体传车体传接线盒CL1H接线盒CL2H转向架传感器穿线铁管转向架传感器ZX1ZX2向/垂向振动状况；转向架失稳状况；判断轮轴系统与否工作正常，车轮踏面异常（擦伤/剥离）；一系悬挂故障；空气弹簧系统故障诊断与报警等。车辆维修建议系统（地面数据管理与专家系统功能之一）：通过将特定期间段数据导入地面维修建议系统，系统会自动报告此时间段车辆状态，并对维修部位给出建议。同步系统亦可以依照维修状况进行学习，为进一步车辆系统诊断与态势发展预测提供有关规律。结合动态记录与评估建立地面专家系统，可以对车辆转向架性能变化态势进行预测，实行基于定量分析质量控制与动态管理，从主线上防止动力学问题及有关问题产生，实现车辆无端障运营，从防止故障浮现源头作起。转向架与车体监测传感器安装布局如下图所示。转向架与车体监测传感器安装布局图一位三位五位七位上述图中，ZX1为一位端转向架加速度传感器，监测一位端转向架垂向与横向振动状况；CTI为一位端车体监测加速度传感器，监测一位端车体垂向与横向振动状况。ZX2为二位端转向架加速度传感器，监测二位端转向架垂向与横向振动状况；CT2为二位端车体监测加速度传感器，监测二位端车体垂向与横向振动状况。八路加速度模仿量信号通过接线盒和车下电缆线传送到车厢级主机J6和J7监测诊断板卡。TFX1G防滑器889584LW50铁道科学研究院73LW5146RS-2324712R486车体加速度信号横向放大10滤波256Hz车体加速度信号垂向放大10滤波256Hz构架加速度信号横向放大0.1滤波256HzA/