基于CAN总线的轨道车安全控制系统研究

论文摘要

轨道车是铁路建设、线路施工、设备修理、抢险和检查等工作的主要运输设备。随着铁路跨越式发展,为了配合高速铁路的发展以及保证铁路运输安全,铁道部已经开始对铁路运行的后勤——铁路施工部门提出了新的要求。担负着铁路维护工程的各种类型轨道车上线运行作业更加频繁,这就给广大的铁路轨道车驾驶员提出了更高的要求。轨道车安全操作控制,已成为铁路安全生产中亟待解决的课题之一。目前的轨道车行车安全装备还不能完全实现轨道车安全运行的需要,因此有必要进行进一步的研究、解决问题。CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络,是国际上应用最为广泛的现场总线之一。由于其高性能、高可靠性、及独持的设计,CAN越来越受到人们的重视。CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。将CAN总线技术应用在轨道车的安全控制系统中,能够极大地改善轨道车的安全操控性能,提高其运行的可靠性。基于以上分析,论文研究的主要内容包括:1.对轨道车目前使用情况和运行情况进行分析,提出基于CAN总线的轨道车安全操作控制系统。2.针对现有行车规章对轨道车安全运行有关的规定,分析这些规定存在怎样的隐患;实习考察在实际操作中,司机和乘务员有那些经常的误操作;研究行车常发生的事故中与安全控制有关的因数。在此基础上,提出控制系统应采取的方案。3.研究CAN总线特点,设计CAN控制系统,决定整车CAN的分布和节点布置。4.设计节点的硬件电路和CAN节点的通信程序。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 行车安全装备使用及发展现状
• 1.3 问题的提出
• 1.4 论文的内容及安排
• 第2章 CAN局域网技术介绍
• 2.1 CAN的基本概念与性能特点
• 2.2 CAN的分层结构
• 2.3 报文传送及其帧结构
• 2.4 错误检测
• 2.5 位定时与同步
• 第3章 安全操作控制系统分析
• 3.1 车辆状态监控系统
• 3.1.1 车辆状态监控
• 3.1.2 自动停车
• 3.1.3 监控及自停实现方案
• 3.2 换端、换向控制
• 3.2.1 换端操作安全控制
• 3.2.2 换向安全操作控制
• 3.3 行车操作提示系统
• 3.3.1 开车前的准备
• 3.3.2 车钩连挂、摘解
• 3.3.3 非正常情况行车
• 3.3.4 收车后对车辆进行检查
• 3.3.5 轨道车安全操作呼唤应应答标准
• 3.3.6 行车提示系统设计
• 3.4 报警及语音系统
• 第4章 控制系统CAN设计
• 4.1 控制系统CAN总体设计
• 4.2 CAN控制节点
• 4.2.1 前端控制节点
• 4.2.2 后端控制节点
• 4.2.3 中间控制节点
• 第5章 CAN控制节点硬件设计
• 5.1 微控制器选型
• 5.2 控制节点硬件设计
• 5.2.1 节点硬件结构
• 5.2.2 微控制器和CAN控制器的连接电路
• 5.2.3 收发器隔离电路设计
• 5.2.4 CAN总线接口设计
• 5.2.5 看门狗设计
• 5.2.6 接地设计
• 第6章 CAN节点软件设计
• 6.1 控制器初始化程序
• 6.2 报文发送程序
• 6.3 报文接收程序
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附件 程序清单
• 攻读硕士学位期间发表的论文