文档名：一种列车制动信号无线传输通讯系统设计
摘要：在铁路运输趋于高速和重载的背景下,重载列车传统空气制动系统仅能适用于单元式重载列车,并且后期维护相对不便,且在制动时会带来过大的车钩纵向力,影响行车安全,因此具有高带宽、低延迟、维护便捷等优点的无线制动系统应运而生.为了解决上述问题,立足于制动系统制动信号的无线传输,基于嵌入式技术设计了一套制动信号无线传输通讯系统.硬件方面,以STC8H8K64U作为主控芯片完成通讯系统的原理图设计,主要包括电源模块、CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域网)网络模块、GPRS(GeneralPacketRadioService,通用分组无线服务技术)模块、无线网络LoRa(LongRangeRadio,远距离无线电)模块等,并且对硬件进行抗干扰处理.软件方面,完成STC8的外设驱动程序设计、LoRa无线网络模块的程序设计以及装置与系统之间通讯协议的自定义.基于以上设计,完成通讯系统的调试与测试工作,对无线网络模块LoRa的通讯距离进行测试,通过建立动力学模型和线路试验来对比使用传统空气制动方案制动与使用制动信号无线传输通讯系统制动方案下的制动波速以及车钩纵向力.测试和试验结果表明:系统各模块功能正常,能有效完成与车辆控制装置和远程控制平台之间的数据交互;有行人、树木、建筑等遮挡物时,无线网络模块LoRa的通讯距离为400m;使用制动信号无线传输通讯系统在列车制动时可有效提升制动波速,减小车钩纵向力.研究结果可为重载列车的制动系统设计提供参考.
Abstract：Underthebackgroundthatrailwaytransportationtendstobehigh-speedandheavy-haul,thetraditionalairbrakingsystemofheavy-haultraincanonlybeappliedtotheunittypeheavy-haultrain,andthemaintenanceisrelativelyinconvenientinthelaterperiod.Brakingbringstoomuchcouplerlongitudinalforce,affectingdrivingsafety.Therefore,thewirelessbrakingsystemwiththeadvantagesofhighbandwidth,lowdelay,andconvenientmaintenanceoccurs.Inordertosolvetheaboveproblems,basedonthewirelesstransmissionofbrakingsignals,asetofwirelesstransmissioncommunicationsystemofbrakingsignalsbasedonembeddedtechnologywasdesigned.Intermsofhardware,STC8H8K64Uwasusedasthemaincontrolchiptocompletetheschematicdesignofthecommunicationsystem,mainlyincludingpowermodule,CAN(ControllerAreaNetwork)networkmodule,GPRS(GeneralPacketRadioService)module,wirelessnetworkLoRa(LongRangeRadio)moduleandsoon.Inaddition,thehardwareanti-interferenceprocessingwascompleted.Intheaspectofsoftware,theperipheraldriverdesignofSTC8andtheprogramdesignofLoRawirelessnetworkmodulewerecompleted.Moreover,thecommunicationprotocolbetweenthedeviceandthesystemwascustomized.Basedontheabove,thedebuggingandtestingofthecommunicationsystemwerecompleted,andthecommunicationdistanceofthewirelessnetworkmoduleLoRawastested.Thedynamicmodelandlinetestwereestablishedtocomparethebrakingwavevelocityandcouplerlongitudinalforceunderthebrakingschemeofthetraditionalairbrakingschemeandthewirelesscommunicationsystemofthebrakingsignal.Thetestandexperimentresultsshowthateachmoduleofthesystemfunctionsnormallyandcaneffectivelycompletethedatainteractionwiththevehiclecontroldeviceandtheremotecontrolplatform.Whentherearepedestrians,trees,buildingsandotheroccludedobjects,thecommunicationdistanceofwirelessnetworkmoduleLoRais400m.Thebrakesignalwirelesstransmissioncommunicationsystemcaneffectivelyincreasethebrakewavespeedandreducethecouplerlongitudinalforce.Theresearchresultscanprovidereferenceforthebrakingsystemdesignofheavy-dutytrain.
作者：梁轩鸣 陈昊苓 张兵Author：LIANGXuanming CHENHaoling ZHANGBing
作者单位：西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室,四川成都610031
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(4)
分类号：U270.1
关键词：重载列车 无线制动 LoRa 嵌入式 制动波速 车钩纵向力
Keywords：heavy-haultrains wirelessbraking LoRa embeddedsystem brakingwavevelocity longitudinalforceofthecoupler
机标分类号：TP3TN915.04TP277
在线出版日期：2024年5月17日
基金项目：国家自然科学基金，教育部科技领军人才团队项目一种列车制动信号无线传输通讯系统设计[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(4)梁轩鸣 陈昊苓 张兵在铁路运输趋于高速和重载的背景下,重载列车传统空气制动系统仅能适用于单元式重载列车,并且后期维护相对不便,且在制动时会带来过大的车钩纵向力,影响行车安全,因此具有高带宽、低延迟、维护便捷等优点的无线制动系统应...参考文献和引证文献
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