【摘 要】 本设计主要是结合实际的上水监控现状，针对目前国内众多的中小型车站进行设计与研究，研发一款适合应用在中小型车站上的上水监控系统。实现铁路管理系统对列车上水作业的实时监控，对上水状态数据的采集。可以杜绝因上水设备故障以及人为造成安全事故，可以确保列车上水作业高效安全进行。

【关键词】 铁路 注水 智能 监控

一、研究意义

长期以来，列车上水系统标准化建设严重滞后，缺乏系统规划和技术引导，因此产生了很多问题，首先就是铁路列车上水过程中水资源浪费的问题非常突出，根据调查，全路客车上水漏耗差别很悬殊。根据北京局客车上水漏耗情况分析测算结论，综合漏耗率按 27.8%考虑，全国每年铁路客车上水水资源漏耗约。[1]此外，我国国土面积大，所以列车运行距离长，途径站点数量多，车载水箱中途必须多次补水，才能满足运输要求。因此对列车上水检测系统的研发，具有如下的意义：

1、优化上水作业流程，尽量减少上水作业操作环节，节省上水时间，避免因为人为操作失误造成的水资源浪费。

2、与市场上现有的上水监控系统相比，研发成本低的通用型智能监控系统，可以应用于中小型车站中，具有广泛的应用价值，对于目前铁路行业具有较强的推广意义。

3、加强车站对列车上水的监控和管理，极大的提高了车站管理的一体化水平。

二、国内外研究现状

国内的供水集中监控系统发展比较早，在铁路中主要应用在水厂、泵站扬配水方面，在供水管网系统里应用甚少。有些车站虽然建立供水集中监控系统，但由于各种原因，也没有较好地维护好、运用好。客车上水自动化系统因车站的上水设备与客车的供水系统信息传递困难，长期属于空白[2]。

目前国外铁路客运主要向高速方向发展，以日本、法国、德国等为代表的发达国家非常重视铁路客运控制系统的建设，已经基本建设完成了铁路运输信息化[3]。日本新干线列车运营管理系统的（COSMOS）、法国的TGV（Train a Grande Vitesse）、欧洲铁路运输管理系统（ERTMS）、北美先进列车控制系统（ATCS）、及计算机和无线电辅助列车控制系统（CARAT）等先进系统中影响较大的是日本新干线[4]。

日本COSMOS系统集运行计划管理、运行管理设备管理、电力系统控制、维护作业管理、信息管理、车站作业管理、车辆管理功能于一体。该系统将几乎所有铁路运行有关的子系统都连接在中央局域网（LAN）上，促进了信息共享，为新干线的运行管理提供了信息支持。列车的上水监控由信息管理部分和车站作业管理部分共同实现[5]。

三、课题的研究内容及目标

首先对列车上水监控需求进行合理的分析，结合实际的现场工作条件确定相应的控制方案，按照实际要求的工作顺序要求，对整个上水监测过程进行合理设计，在安全运行的前提下保证系统运行的准确性与稳定性。随后进行硬件的选型与设计，对控制器及相应的模块、传感器进行合理的选型。设计新型执行器，与上级控制系统进行良好的配合，保证执行器部分工作的准确性。最后对上水监控系统的软件进行设计，对单片机及相关模块进行软件的编写，并进行人机接口的界面的设计，合理设计人机接口界面。

四、技术路线与实施方案

设计一个可靠性强、安全性高、稳定性好的低成本上水监控系统是本次设计的关键任务。技术路线主要分为硬件部分和软件部分。

硬件部分主要是由智能传感器和人机交互设备组成，在现场原有的条件下，在站台每个水井上安装智能传感器，通过行程开关，流量监测计，报警按钮等模块对水枪的工作及复位状态进行监控智能传感器将监测到的数据经过LORA模块无线传输至分站，分站通过有线的方式连接到现场的工业以太网进而将相应的数据传递至数据库及上位机，并从数据库提取车次信息，实现数据的远程监控与管理。

软件部分主要是在Microsoft Visual Studio、KDM 以及KEIL等软件的基础上进行软件部分的设计。首先在KEIL中进行单片机软件程序的设计，包括行程开关信息以及流量数据的采集和无线数据发送等程序，对传输过来数据的接收和汇聚以及分析处理，此外还有将数据通过工业以太网传送至远程服务器以及上位机的相关程序。最后通过Microsoft Visual Studio 实现上位机与单片机之间的通讯并将传输过来的数据与数据库对接，以及设计人机交互监控界面。

五、可行性分析

本课题是在建立在列车上水实际情况下提出的，随着科技的发展，单片机技术发展成熟，已经被广泛的应用于工业控制中，它的控制成本比较低、运行稳定、可靠性高。本课题是对于列车上水监控系统进行创新设计，水井上水状态信息都可以通过单片机与其余功能模块的组合实现获取与传输的功能，到达监控的需求。

【参考文献】

[1] 现有列车供水系统存在的问题及改造建议[J]. 陈光森.  甘肃科技. 2009（23）

[2] 铁路客车新型自动上水设备的研制[J]. 陈晓帆，侯世全.  中国铁路. 2008（06）

[3] 马丹妮，张军锋.关于旅客列车上水问题的调查和改进[J].铁道运输与经济，2000（10）：24-25.

[4] Network Automation，Inc.; AutoMate BPA Server Extends Reach to Non-Windows Machines， Providing Centralized Control over All Automated Business Processes[J] . Anonymous. Science Letter.2009

[5] Passenger car water filling device. EKSPRESS CO LTD.1999

作者簡介：周彦光（1994—），男，汉族，辽宁省沈阳市人，学生，工学硕士，单位：中国矿业大学（北京），研究方向：机械电子工程。