铁路救援起重机CAN总线实时性及可靠性研究

暴耀开

摘要：铁路救援起重机是针对铁路在运行过程中出现脱轨以及出现运行障碍时进行紧急救援的设备，主要目的是为了能够保障铁路运输过程中的安全性。对于铁路救援起重机来讲，电控系统是起重机的最关键部分，所以在实际应用过程中，为了确保铁路救援起重机的工作效率以及工作准确度，需要保障电控系统的实时性与可靠性。所以在本文中将对铁路救援起重机的控制系统性能进行分析，从而使铁路救援起重机技术水平能够在原有水平上得到提升，提高对铁路安全运输的保障能力。

关键词：铁路救援起重机;CAN系统;实时性;可靠性

1.前言

对于铁路救援起重机来讲，控制器局域网络（CAN）是保障铁路救援启动及工作实效性以及可靠性的最主要因素。而控制器局域网络本身在进行最初设计时实时性是非常好的，但是随着控制网络节点的增加，控制器局域网络协议根据固定优先级的节点分配原则以及仲裁机制进行工作，所以导致总线上各节点消息的传输延迟时间增长，网络实时性下降，同时也就会导致铁路救援起重机的工作可靠性降低。这也为了能够保障各控制系统节点的通信正常，需要对控制器局域网络总线的可调度性和调度算法进行了深入研究，从而提升控制器局域网络的实时性以及可靠性。

2.控制器局域网络总线技术特点

对于铁路救援起重机来讲，控制器及网络总线在一般情况下会利用双绞线以及电缆或者是光纤作为信息的传输介质，但是在实际工作过程中因为汽车和相关工程机械所处工作环境比较恶劣，存在强烈的电磁干扰，所以在选择传输介质时，一般会选择屏蔽双绞线，这样当两根线同时出现短路故障时，对于整个控制器局域网络系统的工作都不会产生影响。与控制器局网络总线来讲，当触发事件的时候，所采取的仲裁方式，大多数时候都是基于优先级的载波侦听多路访问冲突检测法。其特点主要有如下几点：

第一，控制器局域网络总线属于多主站总线，所以各控制节点的灵活性大大增加，能够快速实现信息的传输，而且各节点之间并没有主次之分，通信方式也变得更加灵活而且多样化。第二，则是控制器局域网络总线的仲裁技术更先进。在控制器局域网络总线仲裁过程中所采用的仲裁技术是没有破坏性，而且基于优先权竞争的仲裁技术，这种技术能够在节点信息进行传输时，对总线的实际工作状态进行检测，如果总线处于空闲状态，那么就进行讯信息传输。如果总线处于繁忙状态，那么信息传输就被终止，直到总线恢复空闲状态才继续进行信息传输。而如果出现两个节点同时进行信息传输时，控制器局域网络总线会自动选择具有更高优先级的信息进行传输。而优先级的确定是根据信息传输过程中的ID值来确定的，数值越小优先级越高。第三，控制器局域网络的编码方式更加特别。在编码过程中，控制器局域网络总线所采取的编码方式是数据和地址混合的编码方式，这种方法的优点是能够自动的对不同优先级的信息传递和传输方向进行制定。第四则是信息传输过程中，控制器局域网络总线能够实现点对点以及一点对多点和全局广播的功能。第五则是在进行信息传输过程中，控制器局域网络总线能够针对所传输信息进行错误检测，如果出现错误能够及时断开该节点的信息传输，保证不会对其他节点造成影响。而且控制器及网络总线的电路模块儿是集成电路模块儿，所以综合性能要更强，对于信息传输的工作效率来讲会大大提升，同时信息传输的可靠性也会得到提高。

3.铁路救援起重机中控制器局域网络总线实时性与可靠性影响因素

铁路救援起重机中控制器局域网络总线实时性与可靠性影响因素主要可以归结为：适应环境影响因素、检修与维护工作以及技术水平因素。

3.1适应环境影响因素

虽然在铁路救援器中及控制系统当中，控制器局域网络应用屏蔽双绞线作为传输介质，但是其本身在使用过程中仍然不可避免的会受到一些影响。因为在实际应用过程中，铁路救援起重机所使用环境比较复杂，所以这些环境当中所存在的一些干扰因素，仍然会对控制器局域网络的传输工作造成影响。例如在实际应用过程中存在一些严重的电磁干扰，虽然绝大程度上会被屏蔽双绞线所屏蔽，但是仍然不排除有一些电磁干扰会影响到信息传输。虽然这些影响因素出现的可能性比较小，但是仍然存在，而且一旦出现影响，对于铁路救援起重机的实际工作，实时性以及可靠性都会产生严重干扰，导致最终救援工作受到影响。

3.2检修与维护工作

因为对于铁路救援起重机的控制器局网络工作来讲，本身无论是机械设备还是控制器局网络，电子元器件都需要加强检修与维护保养。但是在日常工作过程中，针对铁路救援起重机控制器局域网络的检修与维护工作并不到位，这主要是因为一些维护与检修工作人员在工作过程中存在经验主义影响，认为日常工作并没有出现问题，所以无需进行详细检测。同时在实际检测过程中，一些工作人员因为操作失误或者是马虎，导致一些检测部位并未得到真正检测，存在隐患无法及时发现，最终造成使用安全隐患。

3.3技术水平因素

因为时代在不断进步，而且技术也在不断发展，所以对于铁路救援起重机的控制器局域网络总线实时性与可靠性相关技术也在不断进步，在不断发展过程中，如果没有就铁路救援起重机控制器局网络总线技术进行实时的更新以及换代，那么在实际应用过程中，就可能会因为技术落后而导致事实性与可靠性降低问题难以得到有效的解决。

4.铁路救援起重机控制器局域网络总线实时性与可靠性提升对策

4.1强化设备技术水平

因为在当前时代背景下，各项高新技术的发展速度都非常快，并且实际应用效果也比较好，所以对于铁路救援起重机控制器局网络，总线来讲，也应当在进行实际应用过程中加强技术革新与换代。针对在过往应用过程中，控制器局网络总线出现的实时性与可靠性低问题，在应用正确的基础之上，应当对控制器局域网络总线的技术水平进行提升，从而实现从技术层面上提高实时性与可靠性。

4.2强化日常检修与维护

对于设备的使用来讲，在实际应用过程中，如果长期未进行正规检测以及详细的校验，那么设备本身存在的一些问题就不能够被及时发现并解决，从而埋下安全隐患，最终导致使用时出现故障问题。所以在控制器局域网络总线日常工作过程中，应当进行实时的检修与维护工作，而且就实际检修与维护工作的内容应当进行详细化制定，全方位的针对控制器网络总线进行检测，将各种可能会影响到控制器局域网络总线实时性与可靠性的隐患部位进行及时的排查。

5.结束语

综上所述，作者在本文之中对其进行了全面的剖析，对于铁路救援起重机来讲，其工作内容主要是保障在铁路运输过程中出现安全事故时及时进行处理与解决，从而恢复铁路运输正常状态。所以当出现安全事故是铁路救援起重机本身的响应率，会直接关系到最终的救援结果，这就需要就铁路救援起重机当中的控制器局域网络总线实时性与可靠性进行保障及提升，从而实现铁路救援起重机的响应率提升，提高铁路运输安全事故处理效率，增强铁路运输安全性。

参考文献：

[1]吴睿涵. 基于SHCAN2000系统的铁路救援起重机上车控制系统的设计[D].大连交通大学，2013.

[2]杨睿芝. 基于SHCAN2000系统的铁路救援起重机下车控制系统的设计[D].大连交通大学，2013.

[3]陈振华，唐明新，钮承.基于CAN總线的铁路救援起重机调平系统设计[J].起重运输机械，2012（12）：26-29.

[4]李健. 铁路救援起重机新一代可视化全自动安全监控系统研究[D].西南交通大学，2008.