鐵路救援起重機(jī)CAN總線實(shí)時(shí)性及可靠性研究

暴耀開(kāi)

摘要：鐵路救援起重機(jī)是針對(duì)鐵路在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)脫軌以及出現(xiàn)運(yùn)行障礙時(shí)進(jìn)行緊急救援的設(shè)備，主要目的是為了能夠保障鐵路運(yùn)輸過(guò)程中的安全性。對(duì)于鐵路救援起重機(jī)來(lái)講，電控系統(tǒng)是起重機(jī)的最關(guān)鍵部分，所以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為了確保鐵路救援起重機(jī)的工作效率以及工作準(zhǔn)確度，需要保障電控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與可靠性。所以在本文中將對(duì)鐵路救援起重機(jī)的控制系統(tǒng)性能進(jìn)行分析，從而使鐵路救援起重機(jī)技術(shù)水平能夠在原有水平上得到提升，提高對(duì)鐵路安全運(yùn)輸?shù)谋Ｕ夏芰Α?/p>

關(guān)鍵詞：鐵路救援起重機(jī);CAN系統(tǒng);實(shí)時(shí)性;可靠性

1.前言

對(duì)于鐵路救援起重機(jī)來(lái)講，控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）是保障鐵路救援啟動(dòng)及工作實(shí)效性以及可靠性的最主要因素。而控制器局域網(wǎng)絡(luò)本身在進(jìn)行最初設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)性是非常好的，但是隨著控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加，控制器局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議根據(jù)固定優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)分配原則以及仲裁機(jī)制進(jìn)行工作，所以導(dǎo)致總線上各節(jié)點(diǎn)消息的傳輸延遲時(shí)間增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性下降，同時(shí)也就會(huì)導(dǎo)致鐵路救援起重機(jī)的工作可靠性降低。這也為了能夠保障各控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的通信正常，需要對(duì)控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線的可調(diào)度性和調(diào)度算法進(jìn)行了深入研究，從而提升控制器局域網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性以及可靠性。

2.控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)特點(diǎn)

對(duì)于鐵路救援起重機(jī)來(lái)講，控制器及網(wǎng)絡(luò)總線在一般情況下會(huì)利用雙絞線以及電纜或者是光纖作為信息的傳輸介質(zhì)，但是在實(shí)際工作過(guò)程中因?yàn)槠?chē)和相關(guān)工程機(jī)械所處工作環(huán)境比較惡劣，存在強(qiáng)烈的電磁干擾，所以在選擇傳輸介質(zhì)時(shí)，一般會(huì)選擇屏蔽雙絞線，這樣當(dāng)兩根線同時(shí)出現(xiàn)短路故障時(shí)，對(duì)于整個(gè)控制器局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作都不會(huì)產(chǎn)生影響。與控制器局網(wǎng)絡(luò)總線來(lái)講，當(dāng)觸發(fā)事件的時(shí)候，所采取的仲裁方式，大多數(shù)時(shí)候都是基于優(yōu)先級(jí)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)沖突檢測(cè)法。其特點(diǎn)主要有如下幾點(diǎn)：

第一，控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線屬于多主站總線，所以各控制節(jié)點(diǎn)的靈活性大大增加，能夠快速實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，而且各節(jié)點(diǎn)之間并沒(méi)有主次之分，通信方式也變得更加靈活而且多樣化。第二，則是控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線的仲裁技術(shù)更先進(jìn)。在控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線仲裁過(guò)程中所采用的仲裁技術(shù)是沒(méi)有破壞性，而且基于優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)的仲裁技術(shù)，這種技術(shù)能夠在節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行傳輸時(shí)，對(duì)總線的實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，如果總線處于空閑狀態(tài)，那么就進(jìn)行訊信息傳輸。如果總線處于繁忙狀態(tài)，那么信息傳輸就被終止，直到總線恢復(fù)空閑狀態(tài)才繼續(xù)進(jìn)行信息傳輸。而如果出現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行信息傳輸時(shí)，控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線會(huì)自動(dòng)選擇具有更高優(yōu)先級(jí)的信息進(jìn)行傳輸。而優(yōu)先級(jí)的確定是根據(jù)信息傳輸過(guò)程中的ID值來(lái)確定的，數(shù)值越小優(yōu)先級(jí)越高。第三，控制器局域網(wǎng)絡(luò)的編碼方式更加特別。在編碼過(guò)程中，控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線所采取的編碼方式是數(shù)據(jù)和地址混合的編碼方式，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠自動(dòng)的對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的信息傳遞和傳輸方向進(jìn)行制定。第四則是信息傳輸過(guò)程中，控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以及一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和全局廣播的功能。第五則是在進(jìn)行信息傳輸過(guò)程中，控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線能夠針對(duì)所傳輸信息進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤能夠及時(shí)斷開(kāi)該節(jié)點(diǎn)的信息傳輸，保證不會(huì)對(duì)其他節(jié)點(diǎn)造成影響。而且控制器及網(wǎng)絡(luò)總線的電路模塊兒是集成電路模塊兒，所以綜合性能要更強(qiáng)，對(duì)于信息傳輸?shù)墓ぷ餍蕘?lái)講會(huì)大大提升，同時(shí)信息傳輸?shù)目煽啃砸矔?huì)得到提高。

3.鐵路救援起重機(jī)中控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線實(shí)時(shí)性與可靠性影響因素

鐵路救援起重機(jī)中控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線實(shí)時(shí)性與可靠性影響因素主要可以歸結(jié)為：適應(yīng)環(huán)境影響因素、檢修與維護(hù)工作以及技術(shù)水平因素。

3.1適應(yīng)環(huán)境影響因素

雖然在鐵路救援器中及控制系統(tǒng)當(dāng)中，控制器局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)，但是其本身在使用過(guò)程中仍然不可避免的會(huì)受到一些影響。因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用過(guò)程中，鐵路救援起重機(jī)所使用環(huán)境比較復(fù)雜，所以這些環(huán)境當(dāng)中所存在的一些干擾因素，仍然會(huì)對(duì)控制器局域網(wǎng)絡(luò)的傳輸工作造成影響。例如在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在一些嚴(yán)重的電磁干擾，雖然絕大程度上會(huì)被屏蔽雙絞線所屏蔽，但是仍然不排除有一些電磁干擾會(huì)影響到信息傳輸。雖然這些影響因素出現(xiàn)的可能性比較小，但是仍然存在，而且一旦出現(xiàn)影響，對(duì)于鐵路救援起重機(jī)的實(shí)際工作，實(shí)時(shí)性以及可靠性都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致最終救援工作受到影響。

3.2檢修與維護(hù)工作

因?yàn)閷?duì)于鐵路救援起重機(jī)的控制器局網(wǎng)絡(luò)工作來(lái)講，本身無(wú)論是機(jī)械設(shè)備還是控制器局網(wǎng)絡(luò)，電子元器件都需要加強(qiáng)檢修與維護(hù)保養(yǎng)。但是在日常工作過(guò)程中，針對(duì)鐵路救援起重機(jī)控制器局域網(wǎng)絡(luò)的檢修與維護(hù)工作并不到位，這主要是因?yàn)橐恍┚S護(hù)與檢修工作人員在工作過(guò)程中存在經(jīng)驗(yàn)主義影響，認(rèn)為日常工作并沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，所以無(wú)需進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)。同時(shí)在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，一些工作人員因?yàn)椴僮魇д`或者是馬虎，導(dǎo)致一些檢測(cè)部位并未得到真正檢測(cè)，存在隱患無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最終造成使用安全隱患。

3.3技術(shù)水平因素

因?yàn)闀r(shí)代在不斷進(jìn)步，而且技術(shù)也在不斷發(fā)展，所以對(duì)于鐵路救援起重機(jī)的控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線實(shí)時(shí)性與可靠性相關(guān)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，在不斷發(fā)展過(guò)程中，如果沒(méi)有就鐵路救援起重機(jī)控制器局網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新以及換代，那么在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，就可能會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)落后而導(dǎo)致事實(shí)性與可靠性降低問(wèn)題難以得到有效的解決。

4.鐵路救援起重機(jī)控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線實(shí)時(shí)性與可靠性提升對(duì)策

4.1強(qiáng)化設(shè)備技術(shù)水平

因?yàn)樵诋?dāng)前時(shí)代背景下，各項(xiàng)高新技術(shù)的發(fā)展速度都非常快，并且實(shí)際應(yīng)用效果也比較好，所以對(duì)于鐵路救援起重機(jī)控制器局網(wǎng)絡(luò)，總線來(lái)講，也應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中加強(qiáng)技術(shù)革新與換代。針對(duì)在過(guò)往應(yīng)用過(guò)程中，控制器局網(wǎng)絡(luò)總線出現(xiàn)的實(shí)時(shí)性與可靠性低問(wèn)題，在應(yīng)用正確的基礎(chǔ)之上，應(yīng)當(dāng)對(duì)控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線的技術(shù)水平進(jìn)行提升，從而實(shí)現(xiàn)從技術(shù)層面上提高實(shí)時(shí)性與可靠性。

4.2強(qiáng)化日常檢修與維護(hù)

對(duì)于設(shè)備的使用來(lái)講，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，如果長(zhǎng)期未進(jìn)行正規(guī)檢測(cè)以及詳細(xì)的校驗(yàn)，那么設(shè)備本身存在的一些問(wèn)題就不能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決，從而埋下安全隱患，最終導(dǎo)致使用時(shí)出現(xiàn)故障問(wèn)題。所以在控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線日常工作過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢修與維護(hù)工作，而且就實(shí)際檢修與維護(hù)工作的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)化制定，全方位的針對(duì)控制器網(wǎng)絡(luò)總線進(jìn)行檢測(cè)，將各種可能會(huì)影響到控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線實(shí)時(shí)性與可靠性的隱患部位進(jìn)行及時(shí)的排查。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，作者在本文之中對(duì)其進(jìn)行了全面的剖析，對(duì)于鐵路救援起重機(jī)來(lái)講，其工作內(nèi)容主要是保障在鐵路運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)安全事故時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理與解決，從而恢復(fù)鐵路運(yùn)輸正常狀態(tài)。所以當(dāng)出現(xiàn)安全事故是鐵路救援起重機(jī)本身的響應(yīng)率，會(huì)直接關(guān)系到最終的救援結(jié)果，這就需要就鐵路救援起重機(jī)當(dāng)中的控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線實(shí)時(shí)性與可靠性進(jìn)行保障及提升，從而實(shí)現(xiàn)鐵路救援起重機(jī)的響應(yīng)率提升，提高鐵路運(yùn)輸安全事故處理效率，增強(qiáng)鐵路運(yùn)輸安全性。

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