理论研究 柬工案收术 ２８２ 列车控制网络技术的现状与发展趋势 金舞 （辽宁铁道职业技术学院，辽宁锦州１２１０００） 摘要：本文主要详细介绍了＇３前列车控制网络技术的发展现状，分析了Ｉ－ＥＣ ＴＣＮ，ＷｏｒｌｄＦＩＰ，Ｌ０ｎＷ０ｒｋｓ和ＣＡＮ等主要网络技术的应用，探 讨了ＩＥＣ网络标准的发展方向，指出了列车控制网络技术的发展趋势。 关键词：列车控制；网络技术；现状；发展趋势 ０前言 在现代列车发展进程中，控制网络技术为核心技术，应用范围 十分广泛。 目前，网络技术彰显一定的开放性，经济性得到极大提升， 在远程控制、信息互动方面提出了更高的要求，而ＩＥＣＴＣＮ， ＷｏｒｌｄＦＩＰ，ＬｏｎＷｏｒｋｓ和ＣＡＮ等技术恰好适应这一要求，使得这种控 制网络在列车上得到联合适应，呈现相互融合的发展状态。 １ 对当前列车控制网络技术应用现状进行的分析 １．１ ＩＥＣ ＴＣＮ网络技术的开发应用现状 （１）ＩＥＣ ＴＣＮ主要服务于铁路机车和动车，主要包含两层总线 架构，即绞线式列车总线和多功能车辆总线，其协议的转换主要借 助节点来完成。总线的功能是实现车辆之间的通信，发挥列车初行 和烧结的性能，准确辨别车辆在整个编列中的具体位置以及前进的 方向，在根本上满足列车编组的要求。而对于车辆总线，主要完成 车内具有控制作用的设备的相关交流。 （２）ＩＥＣ ＴＣＮ在１９９９年被采纳为列车通信网络的统一、国际 性标准，并完成了网络一致性测试标准的制定工作。近些年，ＴＣＮ 得到了控制部件厂商的支持，对其网络控制系统的集成应用作用重 大。目前，ＴＣＮ网络技术主要集中在一些对互操作性和实时控制性 标准比较高的高速机车或者动车组，也包含一些载重大和地铁列车 等轨道交通工具” 。我国将其定为铁路行业的主要标准，在很多动 车组和电力机车中进行广泛的推广。 １．２ 其他控制网络技术的应用现状 １．２．１ ＷｏｒｌｄＦＩＰ ＷｏｒｌｄＦＩＰ具备三层结构，主要是物理层、数据链路层以及应用层。 对于物理层，其目的是实现信息由单一设备传输到总线的相关机器， 介质为光纤等材质；数据链路层的作用是针对数据进行的有效性访 问，关注实时控制；应用层提供的是一种访问功能，针对信息的变量。 ＷｏｒｌｄＦＩＰ网络掌控功能比较突出，仲裁器和用户站构成了完整的系 统，在同步性和科学性方面比较突出。ＷｏｒｌｄＦＩＰ与ＴＣＮ具有网络 方面的共性，十分相似，传输功能主要借助曼彻斯特编码实现，能 够容忍介质和总线仲裁器的冗繁，同时，在网络管理和控制方面具 有一定的优势。ＷｏｒｌｄＦＩＰ属于现场总线，彰显开放性的特征，其设 计师、客户都能够接受专业的培训和具体功能的检测。在ＷｏｒｌｄＦＩＰ 内部，成员众多，在经过行业内的运用和改善升级之后，技术性比 价成熟，在部件、产品种类和设备方面都相对比较健全。ＷｏｒｌｄＦＩＰ 技术在汽车制造业、化工领域的应用十分普遍，在轨道交通领域主 要体现在地铁、动车等项目。 １．２．２ ＬｏｎＷｏｒｋｓ ＬｏｎＷｏｒｋｓ为通用工业的现场总线，发展迅速。它的运行方式 具有简单的核算方式，可靠性较高，节点接受的访问具有平等性。 ＬｏｎＷｏｒｋｓ采用退避计算方式，解决了重负荷的性能难题。ＬｏｎＷｏｒｋｓ 的形成是建立在ＬｏｎＴａｌｋ协议的前提下，其主要网络结构体现为拓 扑结构。完整的ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络技术主要包含收发器、芯片、协议固 件以及相关的工具和软件，有利于网络产品的不断开发和应用。 在列车制动控制领域，ＬｏｎＷｏｒｋｓ被认定为基本的行业指标。近 些年，这一网络技术在列车领域受到高度重视，进行了积极的推广。 很多国家将其应用在照明、空调等部位的实时监管和控制。在我国， 其网络主要应用在客车的电气设备的控制以及动车的重联控制。 １．２．３ ＣＡＮ与ＣＡＮｏｐｅｎ ＣＡＮ是多主串行通信总线，主要作用是实现设备之间的信息的 无障碍沟通。当前，ＣＡＮ与ＣＡＮｏｐｅｎ在轻轨、地铁和货车等领域 应用较为广泛，同时，在控制子系统中也具有一定的功能，例如， 制动、牵引等 。针对ＣＡＮｏｐｅｎ技术，将重点集中在网络应用制度 和开发和运用方面。 ２列车控制网络技术的发展趋势 ２．１ ｌＥＣ列车控制网络标准的最新发展趋势 ＩＥＣ制定ＴＣＮ的主要目的是为了实现列车、车载控制设备之间 的互操作性的增强，减少对车控系统的各方面支出，实现后期费用 的降低，获取更大经济收益。总线技术的应用以及在铁路领域的深 入应用，使得对控制网络技术提出了更高的要求，也就是涉及整体 优势、机动性以及开放性等方面。于是，成立了ＴＡＨＧ，进行相关内 容的完善和修改。ＴＡＨＧ对总线进行评估，形成互联模型。当前， 主要应用形式为模块式，实现对ＴＣＮ标准文献的重构。 ２．２ 对列车控制网络技术发展趋势的分析 目前，网络技术发展迅速，促使控制网络的运用实现较大进步， 区域逐渐扩大，客户针对其投入、扩展提出了更高的标准，促进灵 活性、可行性、丰富性的发展。对于多种形式的控制网种类，质量 各不相同，尤其在铁路领域，都没有实现完美的效果。因此，列车 网络技术的标准将不受到技术标准的限制，形成多种网络技术并存 的局面 。具体发展趋势为： （１）各个主体之间竞争日益激烈，形成多种网络技术共同存在 的状态。ＩＥＣＴＣＮ网络技术是在ＷＴＢ和ＩＶＩ＇ＶＢ的基础上发展起来的， 是专门为铁路系统而研制和开发的，代表企业利益，在实时性和可 靠性方面特征突出，能够在根本上满足铁路领域特别的要求，必将 成为一段时期铁路列车控制网络技术的主要方向，更多应用于动车、 地铁等高端市场的需求，而对于其它一些常规的网络技术，如ＣＡＮ ｏｐｅｎ等，鉴于便利性和开放性的特征，将运用于信息量小、对实时 性没有要求的领域，如货车、轻轨等的控制子系统。 （２）兼容性明显，相容并蓄，在整个系统中存在多种网络形式。 当前，用户的需求呈现上升的趋势，实现了网络技术的协调发展， 如ＷｏｒｌｄＦＩＰ，ＣＡＮｏｐｅｎ，ＴＩＭＮ，ＬｏｎＷｏｒｋｓ等将实现与ＴＣＮ的共存， 技术之间能够实现功能的互补，借鉴各自优势，同时，这种趋势将 持续相当长的时间。例如，在列车总线中，ＷＴＢ将被广泛使用，而 对于车辆总线，ＭＶＢ将被大量利用，但是，ＷｏｒｌｄＦＩＰ，ＣＡＮｏｐｅｎ等 也可能被运用。 （３）技术将不断创新，工业以太网被引入铁路列车控制领域， 成为新的发展契机。近些年，工业以太网技术在工业自动化以及过 程控制领域实现了突飞猛进的发展，逐渐发展到对工业发展的控制 和管理领域，将开放特征的网络技术与总线型网络技术进行积极、 科学的融合。当前，在铁路行业，对网络远程的分析、维护、诊断、 用户信息以及舒适性的编制和要求发生了变化，需要进行较大程度 的技术升级，以太网的存在能够集中发挥对列车网络高层信息网络 的关键性作用，保证信息在垂直方向交流的顺畅性，有效连接下层 车载控制设备，促进现代宽带网络系统的形成，彰显在信息沟通、 车辆掌控以及服务方面的优势，促进网络与信息的紧密结合。 ２８３ 柬工案捉术 理论研究 综放工作面下行通风技术研究与应用 秦攀峰 （中国神华神东煤炭集团有限责任公司安监局，内蒙古鄂尔多斯０１７０００） 摘要：本文结合保德煤矿具体工程实例简要介绍了上行通风存在的问题，通过对上行通风和下行通风的优缺点进行详细对比，得出在综放工 作面采取下行通风的可行性，对今后煤矿企业综放工作面下行通风技术具有一定的指导意义。 关键词：综放工作面；上行通风；下行通风；技术研究 ０引言 保德煤矿是神华神东煤炭公司唯一的一对高瓦斯矿井，综放工作 面单产高，工作面绝对瓦斯涌出量较大，回风隅角存在瓦斯频繁超限 现象，综放工作面回风粉尘浓度经常严重超标。为了有效解决上述问 题，保德煤矿准备在８１３０５综放工作面（备用面）正式回采时采用下 行通风的通风方法。下行通风在防止上隅角瓦斯积聚、防尘、降温和 抑制采空区自燃火灾等方面效果明显，但下行通风存在一些弊端，为 了确保８１３０５综放工作面回采期间通风系统稳定、安全可靠，需要对 工作面下行通风方案的可行性进行论证。 １ 工程概况 保德煤矿位于山西省保德县境内，经过两次集中改扩建，矿井实 际原煤生产能力已达到１５００万ｔ／ａ。目前正在开采的煤层为最上部的 ８＃层，煤种为气煤，埋藏深度１７６～３８０ｍ，倾角平均５。左右，厚 度４．４１～８．２３ｍ较稳定，平均６．５ｍ。煤层含夹矸４层以上，为砂泥岩 及炭质泥岩，厚度０．１～Ｏ．３ｍ。８≠≠煤原煤灰份１８．５６～３５．４７％，平均 ２６．０８％，为中灰煤，直接顶为砂质泥岩及泥岩，厚度Ｏ．５３～１２．１２ｍ； 老顶灰白色粗砂岩，厚度８．９～２０．２ｍ；底板为泥岩。８≠≠层煤自燃发 火等级鉴定为Ⅱ级，发火期４～６个月，自建矿以来已回采，２１个工 作面，未发现有采空区煤体自燃发火现象。煤尘具有爆炸性，爆炸性 指数为３５．３３％。 矿井有完整独立的通风系统，采用分区机械抽出式通风，目前矿 井总进风量２６４７６ ｒｎ ￣ｒａｉｎ，总回风量为２７０６６ ｍ ／ｍｉｎ，矿井通风等级 孔１０．５ｍ２，矿井通风容易。盘区采用“两进两回或两进一回”的通风 方式，工作面采用“两进两回 、 “两进一回”或“一进一回 的通 风方式，掘进面采用全风压和大功率局扇配大直径风筒供风。井下所 有采掘工作面，机电硐室通风系统独立、合理、完善。２０１０年７月份 矿井瓦斯等级鉴定结果绝对涌出量７０．９３ ｍ ／ｍｉｎ，相对涌出量６．１０ｍ ／ ｔ，属高瓦斯矿井。根据２０１１年５月测风报表，矿井绝对瓦斯涌出量 为９５．６４ ｍ３／ｍｉｎ，相对瓦斯涌出量为３．１３ ｍ ／ｔ。 的“Ｕ＋Ｌ 上行通风方式，通风在工作面及上下隅角处和传统的“ｕ 形类似，回风风量１３９０ １ＴＩ ／ｍｉｎ，上隅角瓦斯经常超限，上隅角采用 硬质风筒引排瓦斯１－２ ｍ ／ｍｉｎ，风排瓦斯量７－８ ｍ ／ｍ＿ｍ。日产２－３ 万吨，日推进度１０ｍ左右。由于工作面单产大，推进速度快，尽管采 面已提前预抽，工作面瓦斯涌出量仍相对较大，在放煤或割煤时回风 隅角存在瓦斯超限现象，特别是回风隅角顶板瞬时垮落，回风隅角瓦 斯频繁出现瞬间超限现象，严重威胁着矿井安全生产。 另外，为保证日产量，综放工作面每天割煤１２刀左右。正常生 产时回风煤尘严重超标，工作面全尘浓度达到４８４．２ｍｇ／ｍ３，回风巷粉 尘浓度达到１２８．７ ｍｇ／ｍ 。全尘最大４９１．５ｍｇ／ｉｒｌ ，最小３１８．１ｒｃｌｇ／ｒｎ ， 平均３８８．１ｍ ｇ／ｍ ，呼吸性粉尘最大６３．４ｍ－ｇ／ｍ ，最小２９ｒａｇ／ｍ ，平均 ４６．３ｒａｇ／ｍ３。平均总粉尘和呼吸性粉尘均为 煤矿安全规程＞＞（２０１１年版） 第七百三十九条中关于作业场所空气中粉尘浓度最高允许浓度的３１．８ 倍和１３倍。工作面及回风流作业场所空气中煤尘浓度较大，严重威 胁着作业工人的身心健康。煤尘具有爆炸性，爆炸性指数为３５．３３％， 若降尘措施处理不当存在煤尘爆炸的重大安全隐患。 此外，８＃层煤自燃发火等级鉴定为Ⅱ级，发火期４～６个月，具 有自燃发火倾向性。由于工作面推进速度较快，虽自建矿以来已回采 ２１个工作面中未发现有自燃发火，“但在各方面条件具备时，采空区遗 留具有自燃倾向性的煤体仍存在自燃着火的可能，所以应采取积极的 措施抑制其自燃发火。 ３下行通风方案可行性论证 ３．１ 工作面概况 ８１３０４综放工作面沿煤层走向布置，位于３盘区二号主辅运大巷 以南，井田边界以北，８１３０５工作面（备用）以东。工作面底板标高 ７２４～７８１ｍ，地面标高９１１～１１３１．６ｍ。工作面煤层总体近南北走向，呈 向西倾斜的单斜构造，煤层倾角为３。～７。，平均４０左右。８１３０４综放 工作面长度２６６ｍ，工作面推进长度２６２９ｍ，煤厚６．５ｍ左右，采高３．８ｍ， 工作面采用 两进两回 的 Ｕ＋Ｌ 上行通风方式，通风在工作面及 上下隅角处和传统的“ｕ”形类似，计划配风量１３５０ｍ ／ａｉｒｎ，实际配 风量１３９０ｍ ／ｍｉｎ，工作面于２０１０年１Ｏ月１２日开始回采，预计２０１１ ２上行通风存在问题 年９月回采结束。 目前矿井上行通风综放工作面为８１３０４工作面，采用“两进两回” ８１３０５综放工作面（备用）与８１３０４工作面紧邻，位于８１３０４西 ３结束语 当前，我国的列车控制完了技术处于初级发展时期，在技术开 统应用，２ ０１ ２（０１）：４－７． 发和应用方面比较落后，因此，要紧抓铁路发展额契机，吸收先进 ［２］彭权威．基于０ＰＮＥＴ的列车通信网络仿真研究【Ｄ］．西南交通大 技术，进积极的研发和创新，更好地满足客户对列车控制网络技术 学，２０１０． 的需求，保证技术稳定而成熟，可行性高，能够创造更高的价值和 ［３】聂晓波．列车控制网络实时性能分析及调度策略研究［Ｄ】．北京 收益，这也是网络技术相关行业和企业需要共同努力的目标。 交通大学，２０１１． 参考文献： ［１】李洋涛．ＴｅＮ列车网络技术现状与发展【Ｊ］．单片机与嵌入式系