一种轨道工程列车重联系统及其应用的制作方法

本发明涉及轨道工程机械技术领域，尤其涉及一种轨道工程列车，特别是钢轨打磨车的重联系统。

背景技术：

钢轨在使用过程中，由于许多原因产生波浪磨耗、毛刺等病害，破坏了原有的轨头形状，特别是在曲线段、接头处，这些都会影响行车速度和旅客的乘坐舒适度。钢轨打磨车是一种结构复杂、控制先进的养路机械，集机、电、液、气及计算机技术于一体，它通过廓形和波磨测量系统获得钢轨的磨损状况，并将测量结果提供到计算机控制系统。经过运算与比较，计算机控制设置在控制车、生活车、动力车上的三个打磨小车附属的48个磨头的偏转、横移和加压完成钢轨的打磨作业。

pgm48型钢轨打磨列车是一种主要用于消除钢轨表面缺陷，包括肥边、轨面擦伤、波浪磨耗等的轨道工程列车。一列pgm48型打磨列车通常由三节车辆组成，每节车辆装备两个打磨小车，每个打磨小车安装有8个打磨头，因此全车共有48个打磨头，可选择的打磨模式共有99种。pgm-48型钢轨打磨列车集机、电、液、气及计算机技术于一体，其控制系统较为先进。通过廓形和波磨测量系统获得钢轨磨损状况，再将测量结果输入到计算机控制系统，经过运算与比较，控制系统控制48个打磨电动机完成偏转、横移和加压动作，最终完成钢轨打磨作业。

在现有技术中，由本申请人株洲时代电子技术有限公司，以及中国铁路总公司于2016年12月19日申请，并于2017年05月31日公开，公开号为cn106740996a的中国发明申请，公开了一种轨道工程列车无线重联控制装置、系统及方法，无线重联控制装置设置在轨道工程列车上，并包括：依次相连的以太网模块、无线模块和无线天线。无线模块进一步包括无线局域网设备、无线通信模块和/或无线电台。无线重联控制装置通过以太网模块、无线通信模块和无线天线实现轨道工程列车与地面服务器之间的信息交互。无线重联控制装置还通过以太网模块、无线局域网设备和/或无线电台，以及无线天线实现各编组内轨道工程列车之间的信息交互。该发明能够解决现有轨道工程列车基本按照功能进行车辆设计，没有重联控制功能，在现场使用时不能对车辆按照功能分类进行组合作业的技术问题。

但是，上述现有技术方案主要侧重于介绍轨道工程列车之间的无线重联控制，而没有对轨道工程列车内部重联网络，以及关键功能硬件连锁方面的研究。因此，研制一种具备两节以上轨道工程列车内部组成网络重联及关键功能硬件连锁功能的轨道工程列车重联系统成为当前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轨道工程列车重联系统及其应用，以解决现有重联系统无法实现列车内部组成网络重联及关键功能硬件连锁的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种轨道工程列车重联系统的技术实现方案，轨道工程列车重联系统，轨道工程列车包括至少三节车，该三节车分别为第一车辆、第二车辆及第三车辆。轨道工程列车重联系统包括列车重联网络，所述列车重联网络包括三层交换设备、数据交换设备、走行显示器及作业显示器。

所述三层交换设备包括设置于第一车辆的第一三层交换设备及设置于所述第三车辆的第二三层交换设备。

所述数据交换设备包括设置于第二车辆的第一数据交换设备。

所述走行显示器包括设置于第一车辆且与所述第一三层交换设备相连的第一走行显示器，及设置于第三车辆且与所述第二三层交换设备相连的第二走行显示器。

所述作业显示器包括设置于第一车辆且与所述第一三层交换设备相连的第一作业显示器，设置于第二车辆且与所述第一数据交换设备相连的第二作业显示器，及设置于第三车辆且与所述第二三层交换设备相连的第三作业显示器。

所述第一数据交换设备连接于所述第一三层交换设备与第二三层交换设备之间。

所述第一三层交换设备与第二三层交换设备之间采用etb网络通信，所述第一数据交换设备与第一三层交换设备、第二三层交换设备之间采用ecn网络通信。

所述轨道工程列车之间通过etb网络实现重联。所述第一三层交换设备、第二三层交换设备能实现etb网络动态重组，并能管理etb网络，以及etb网络与ecn网络之间的数据路由传输。

进一步的，所述第一三层交换设备与第一走行显示器、第一作业显示器之间通过ecn网络通信。所述第二三层交换设备与第二走行显示器、第三作业显示器之间通过ecn网络通信。所述第一数据交换设备与第二作业显示器之间通过ecn网络通信。

进一步的，所述数据交换设备包括设置于所述第二车辆的第二数据交换设备及第三数据交换设备。所述第二数据交换设备连接于所述第一三层交换设备与第二三层交换设备之间，所述第二数据交换设备与第一三层交换设备、第二三层交换设备之间通过etb网络通信。所述第三数据交换设备连接于所述第一三层交换设备与第二三层交换设备之间，所述第三数据交换设备与第一三层交换设备、第二三层交换设备之间通过etb网络通信。

进一步的，所述轨道工程列车的打磨作业和走行均采用can网络控制。打磨作业数据通过所述第一车辆或第三车辆的can网络传输至本节车的作业显示器，由该作业显示器输出并经本节车的ecn网络传输至本列车的其他作业显示器和走行显示器，再由其他作业显示器传输至所在车辆的can网络。打磨作业数据同时经本节车的ecn网络转至etb网络传输，在所述第一三层交换设备、第二三层交换设备的路由管理下，由etb网络转至其他车的ecn网络，并输出至该列车其他所有的作业显示器和走行显示器进行显示，再由作业显示器传输至该作业显示器所在车辆的can网络，实现打磨作业数据交互。走行控制数据由所述第一车辆或第三车辆的走行显示器输出并经本节车的ecn网络传输至第一车辆，第二车辆及第三车辆的作业显示器，再由作业显示器传输至所在车辆的can网络。走行控制数据同时经本节车的ecn网络转至etb网络传输，在所述第一三层交换设备、第二三层交换设备的路由管理下，由etb网络转至其他车的ecn网络，并输出至该列车其他所有的作业显示器和走行显示器进行显示，再由作业显示器传输至该作业显示器所在的车辆can网络，实现走行控制数据交互。

进一步的，所述第一走行显示器、第二走行显示器用于显示轨道工程列车的走行信息，所述轨道工程列车重联后显示的走行信息包括但不限于：重联状态信息，重联后所有发动机的信息，重联后所有传动轴的轴压力和频率信息，行车速度及报警信息。

进一步的，所述第一作业显示器、第二作业显示器及第三作业显示器用于显示轨道工程列车的打磨信息，所述轨道工程列车重联后显示的打磨信息包括但不限于：重联状态信息，重联后所有打磨电机的工作状态、功率信息，重联后所有打磨小车的掉道状态，重联后所有偏转电机的状态、角度信息，每列车的打磨设备状态、报警信息，作业模式信息，以及作业速度、里程、打磨区域信息。

进一步的，所述轨道工程列车重联系统还包括紧急提升连锁模块，所述紧急提升连锁模块包括：

用于实现所述第一车辆磨头紧急提升的第一紧急提升按钮、第一二极管、第一重联继电器、第一紧急提升继电器及第二紧急提升继电器；所述第一紧急提升按钮与第一重联继电器相连，所述第一二极管的阳极连接于第一紧急提升按钮的常开触点，阴极连接于第一重联继电器的继电器一端，从所述第一二极管的阴极引出第一车辆的第一重联线，所述第一重联继电器的继电器另一端连接至地；

用于实现所述第二车辆磨头紧急提升所述第二车辆的第三紧急提升继电器及第四紧急提升继电器；

用于实现所述第三车辆磨头紧急提升的第二紧急提升按钮、第二二极管、第二重联继电器、第五紧急提升继电器及第六紧急提升继电器；所述第二紧急提升按钮与第二重联继电器相连，所述第二二极管的阳极连接于第二紧急提升按钮的常开触点，阴极连接于第二重联继电器的继电器一端，从所述第二二极管的阴极引出第三车辆的第二重联线，所述第二重联继电器的继电器另一端连接至地。

所述第一紧急提升按钮的常闭触点、第一重联继电器的常闭触点、第二紧急提升按钮的常闭触点及第二重联继电器的常闭触点依次串联后再与由所述第一紧急提升继电器、第二紧急提升继电器、第三紧急提升继电器、第四紧急提升继电器、第五紧急提升继电器及第六紧急提升继电器相互并联而成的支路相连。所述第一车辆的控制电源连接至第一紧急提升按钮的常闭触点及常开触点，所述第三车辆的控制电源连接至第二紧急提升按钮的常开触点；

在正常情况下，所述第一重联继电器及第二重联继电器的常闭触点闭合，所述第一紧急提升继电器、第二紧急提升继电器、第三紧急提升继电器、第四紧急提升继电器、第五紧急提升继电器及第六紧急提升继电器的常开触点闭合，所述第一紧急提升按钮及第二紧急提升按钮的常闭触点闭合，所述第一紧急提升按钮及第二紧急提升按钮的常开触点断开。

当按下第一紧急提升按钮，所述第一紧急提升按钮的常闭触点断开，常开触点闭合，所述第二紧急提升按钮的触点动作保持原状，所述第一重联继电器的常闭触点断开，第二重联继电器的常闭触点闭合，所述第一紧急提升继电器、第二紧急提升继电器、第三紧急提升继电器、第四紧急提升继电器、第五紧急提升继电器及第六紧急提升继电器的常开触点断开，所述第一车辆、第二车辆及第三车辆的磨头紧急提升控制回路供电断开，车辆编组内的磨头提升。同时，所述第一重联线得电，与该第一重联线相连的另一列轨道工程列车的第一重联线或第二重联线得电，为另一列轨道工程列车的第一重联继电器或第二重联继电器供电，另一列轨道工程列车的第一紧急提升继电器、第二紧急提升继电器、第三紧急提升继电器、第四紧急提升继电器、第五紧急提升继电器及第六紧急提升继电器的常开触点断开，车辆编组内的磨头提升。

当按下第二紧急提升按钮，所述第二紧急提升按钮的常闭触点断开，常开触点闭合，所述第一紧急提升按钮的触点动作保持原状，所述第二重联继电器的常闭触点断开，第一重联继电器的常闭触点闭合，所述第一紧急提升继电器、第二紧急提升继电器、第三紧急提升继电器、第四紧急提升继电器、第五紧急提升继电器及第六紧急提升继电器的常开触点断开，所述第一车辆、第二车辆及第三车辆的磨头紧急提升控制回路供电断开，车辆编组内的磨头提升。同时，所述第三车辆的第二重联线得电，与该第二重联线相连的另一列轨道工程列车的第一重联线或第二重联线得电，为另一列轨道工程列车的第一重联继电器或第二重联继电器供电，另一列轨道工程列车的第一紧急提升继电器、第二紧急提升继电器、第三紧急提升继电器、第四紧急提升继电器、第五紧急提升继电器及第六紧急提升继电器的常开触点断开，车辆编组内的磨头提升。

进一步的，所述轨道工程列车重联系统还包括驻车制动连锁模块，所述驻车制动连锁模块包括：

用于实现所述第一车辆驻车制动的第一驻车制动按钮、第三二极管及第一驻车制动电磁阀；

用于实现所述第二车辆驻车制动的第二驻车制动电磁阀；

用于实现所述第三车辆驻车制动的第二驻车制动按钮、第四二极管及第三驻车制动电磁阀；

所述第一驻车制动按钮、第三二极管依次串联后连接至由第一驻车制动电磁阀、第二驻车制动电磁阀及第三驻车制动电磁阀相互并联而成的支路一端，该并联支路的另一端连接至地。

所述第二驻车制动按钮、第四二极管依次串联后连接至由第一驻车制动电磁阀、第二驻车制动电磁阀及第三驻车制动电磁阀相互并联而成的支路一端，该并联支路的另一端连接至地。

所述第一驻车制动按钮的一端连接至第一车辆的控制电源，另一端与所述第三二极管的阳极相连，从所述第三二极管的阴极引出第一车辆的第三重联线。

所述第二驻车制动按钮的一端连接至第三车辆的控制电源，另一端与所述第四二极管的阳极相连，从所述第四二极管的阴极引出第三车辆的第四重联线。

当所述第一驻车制动按钮或第二驻车制动按钮按下时，所述第一驻车制动电磁阀、第二驻车制动电磁阀及第三驻车制动电磁阀得电，所述轨道工程列车的驻车制动控制回路接通。

同时，所述第一车辆的第三重联线得电，与该第三重联线相连的另一列轨道工程列车的第三重联线或第四重联线得电，为另一列轨道工程列车的第一驻车制动电磁阀、第二驻车制动电磁阀及第三驻车制动电磁阀供电，另一列轨道工程列车的驻车制动控制回路接通。

进一步的，所述轨道工程列车重联系统还包括紧急停机联锁模块，所述紧急停机联锁模块包括：

用于实现所述第一车辆紧急停机的第一紧急停机左按钮、第一紧急停机右按钮、第五二极管及第一紧急停机电磁阀；

用于实现所述第二车辆紧急停机的第二紧急停机电磁阀；

用于实现所述第三车辆紧急停机的第二紧急停机左按钮、第二紧急停机右按钮、第六二极管及第三紧急停机电磁阀。

所述第一紧急停机左按钮与第一紧急停机右按钮并联后一端连接至所述第一车辆的控制电源，另一端连接至所述第五二极管的阳极。所述第五二极管的阴极连接至由第一紧急停机电磁阀、第二紧急停机电磁阀及第三紧急停机电磁阀相互并联而成的支路一端，该并联支路的另一端连接至地。从所述第五二极管的阴极引出第一车辆的第五重联线。

所述第二紧急停机左按钮与第二紧急停机右按钮并联后一端连接至所述第三车辆的控制电源，另一端连接至所述第六二极管的阳极。所述第六二极管的阴极连接至由第一紧急停机电磁阀、第二紧急停机电磁阀及第三紧急停机电磁阀相互并联而成的支路一端，该并联支路的另一端连接至地。从所述第六二极管的阴极引出第三车辆的第六重联线。

当所述第一紧急停机左按钮、第一紧急停机右按钮、第二紧急停机左按钮及第二紧急停机右按钮任一按下时，所述第一紧急停机电磁阀、第二紧急停机电磁阀及第三紧急停机电磁阀得电，所述轨道工程列车的紧急停机控制回路接通。

同时，所述第一车辆的第五重联线得电，与该第五重联线相连的另一列轨道工程列车的第五重联线或第六重联线得电，为另一列轨道工程列车的第一紧急停机电磁阀、第二紧急停机电磁阀及第三紧急停机电磁阀供电，另一列轨道工程列车的紧急停机控制回路接通。

进一步的，所述轨道工程列车重联系统还包括走行使能连锁模块，所述走行使能连锁模块包括：

用于实现所述第一车辆走行使能的第一走行使能按钮、第七二极管及走行使能电磁阀；

用于实现所述第三车辆走行使能的第二走行使能按钮及第八二极管。

所述第一走行使能按钮的一端连接至所述第一车辆的控制电源，另一端连接至所述第七二极管的阳极。所述第七二极管的阴极连接至走行使能电磁阀的一端，所述走行使能电磁阀的另一端连接至地。从所述第七二极管的阴极引出第一车辆的第七重联线。

所述第二走行使能按钮的一端连接至所述第三车辆的控制电源，另一端连接至所述第八二极管的阳极。所述第八二极管的阴极连接至走行使能电磁阀的一端，所述走行使能电磁阀的另一端连接至地。从所述第八二极管的阴极引出第三车辆的第八重联线。

当所述第一走行使能按钮或第二走行使能按钮按下时，所述走行使能电磁阀得电，所述轨道工程列车的走行使能控制回路接通。

同时，所述第一车辆的第七重联线得电，与该第七重联线相连的另一列轨道工程列车的第七重联线或第八重联线得电，为另一列轨道工程列车的走行使能电磁阀供电，另一列轨道工程列车的走行使能控制回路接通。

本发明还另外具体提供了一种前述轨道工程列车重联系统在pgm-48型钢轨打磨车上应用的技术实现方案，轨道工程列车包括依次相连的第一车辆、第二车辆及第三车辆，所述轨道工程列车采用内燃动力，液压走行。

进一步的，所述第一车辆为控制车，所述第二车辆为生活车，所述第三车辆为动力车。所述第一车辆、第二车辆及第三车辆均可作业，所述第一车辆上带有主动力。

通过实施上述本发明提供的轨道工程列车重联系统及其应用的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明轨道工程列车重联系统及其应用，采用三层交换机和二层交换机组成三层网络数据交换，实现两列以上轨道工程列车的重联，可实现自动组网，无需手动设置，当交换机出现异常时整个网络不会被迫中断，且在原车上改造非常简单；

(2)本发明轨道工程列车重联系统及其应用，采用简单的硬线和继电器实现关键控制功能的连锁，结构简单、可靠，改造容易。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是本发明中两列轨道工程列车重联的示意图；

图2是本发明中单列轨道工程列车的内部网络结构框图；

图3是本发明轨道工程列车重联系统一种具体实施例的系统结构组成框图；

图4是本发明轨道工程列车重联系统一种具体实施例中列车重联网络的结构示意框图；

图5是本发明轨道工程列车重联系统另一种具体实施例中列车重联网络的结构示意框图；

图6是本发明轨道工程列车重联系统一种具体实施例中紧急提升连锁模块的电气连接结构示意图；

图7是本发明轨道工程列车重联系统一种具体实施例中驻车制动连锁模块的电气连接结构示意图；

图8是本发明轨道工程列车重联系统一种具体实施例中紧急停机联锁模块的电气连接结构示意图；

图9是本发明轨道工程列车重联系统一种具体实施例中走行使能连锁模块的电气连接结构示意图；

图10是基于本发明轨道工程列车重联系统的两列轨道工程列车重联的结构框图。

图中：1-列车重联网络，2-紧急提升连锁模块，3-驻车制动连锁模块，4-紧急停机联锁模块，5-走行使能连锁模块，10-轨道工程列车重联系统，11-第一车辆，12-第二车辆，13-第三车辆，100-轨道工程列车，101-第一三层交换设备，102-第二三层交换设备，103-第一数据交换设备，104-第二数据交换设备，105-第三数据交换设备，106-第一走行显示器，107-第一作业显示器，108-第二作业显示器，109-第二走行显示器，110-第三作业显示器，s1-第一紧急提升按钮，s2-第二紧急提升按钮，s3-第一驻车制动按钮，s4-第二驻车制动按钮，s51-第一紧急停机左按钮，s52-第一紧急停机右按钮，s61-第二紧急停机左按钮，s62-第二紧急停机右按钮，s7-第一走行使能按钮，s8-第二走行使能按钮，d1-第一二极管，d2-第二二极管，d3-第三二极管，d4-第四二极管，d5-第五二极管，d6-第六二极管，d7-第七二极管，d8-第八二极管，k1-第一重联继电器，k2-第二重联继电器，k3-第一紧急提升继电器，k4-第二紧急提升继电器，k5-第三紧急提升继电器，k6-第四紧急提升继电器，k7-第五紧急提升继电器，k8-第六紧急提升继电器，ka1-第一驻车制动电磁阀，ka2-第二驻车制动电磁阀，ka3-第三驻车制动电磁阀，ka4-第一紧急停机电磁阀，ka5-第二紧急停机电磁阀，ka6-第三紧急停机电磁阀，ka7-走行使能电磁阀，l1-第一重联线，l2-第一重联线，l3-第一重联线，l4-第一重联线，l5-第一重联线，l6-第一重联线，l7-第一重联线，l8-第一重联线。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

tcn：traincommunicationnetwork，列车通信网络的缩写；

ecn：ethernetconsistnetwork，以太网组成网络的缩写；

can：controllerareanetwork，控制器局域网络的缩写；

etb：ethernettrainbackbone，以太网骨干网的缩写，总线连接的列车所组成的以太网网络，符合tcn协议；

etbn：ethernettrainbackbonenode，以太网骨干网节点的缩写。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图10所示，给出了本发明轨道工程列车重联系统及其应用的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如附图1所示，为基于本发明轨道工程列车重联系统的列车重联结构示意图，以下以钢轨打磨车为例，对本发明轨道工程列车重联系统的技术方案进行介绍。该轨道工程列车(如钢轨打磨车)由两列列车(钢轨打磨列车)重联而成，每列列车均包括三节车辆，分别为第一车辆11、第二车辆12及第三车辆13。如附图2所示，为单列轨道工程列车的内部网络结构框图。其中，第一车辆11、第二车辆12及第三车辆13均安装有数据交换设备(具体为二层交换机)，分别为第一数据交换设备103、第二数据交换设备104及第三数据交换设备105。第一车辆11还安装有第一走行显示器106和第一作业显示器107，第二车辆12还安装有第二作业显示器108，第三车辆13还安装有第二走行显示器109和第三作业显示器110。作业显示器作为网络控制平台(can)与以太网的数据交互中转站，进行数据过滤和数据通信。

综合列车重联的功能要求和成本考虑，本实施例在第一车辆11和第三车辆13采用三层交换机替换二层交换机，并在第二车辆12增加两台二层交换机组成etb网络(或者视具体情况可以不增加)。

如附图3所示，一种基于etb网络的轨道工程列车重联系统的具体实施例，轨道工程列车重联系统10包括：列车重联网络1、紧急提升连锁模块2、驻车制动连锁模块3、紧急停机联锁模块4及走行使能连锁模块5。

轨道工程列车100包括至少三节车，该三节车分别为第一车辆11、第二车辆12及第三车辆13。如附图4所示，轨道工程列车重联系统10包括进一步列车重联网络1，列车重联网络1包括三层交换设备、数据交换设备、走行显示器及作业显示器。

三层交换设备包括设置于第一车辆11的第一三层交换设备101及设置于第三车辆13的第二三层交换设备102。

数据交换设备包括设置于第二车辆12的第一数据交换设备103。

走行显示器包括设置于第一车辆11且与第一三层交换设备101相连的第一走行显示器106，及设置于第三车辆13且与第二三层交换设备102相连的第二走行显示器109。

作业显示器包括设置于第一车辆11且与第一三层交换设备101相连的第一作业显示器107，设置于第二车辆12且与第一数据交换设备103相连的第二作业显示器108，及设置于第三车辆13且与第二三层交换设备102相连的第三作业显示器110。

第一数据交换设备103连接于第一三层交换设备101与第二三层交换设备102之间。第一三层交换设备101与第二三层交换设备102之间采用etb网络通信，第一数据交换设备103与第一三层交换设备101、第二三层交换设备102之间采用ecn网络通信。

轨道工程列车100之间通过etb网络实现重联。第一三层交换设备101、第二三层交换设备102具有自动组网(即将两列轨道工程列车100上的etb网络重联后无需任何人工干预，就能够自动形成一个etb网络，而ecn网络上的终端无需改变任何设置，就能够互相进行数据交换)和路由管理功能，能实现etb网络动态重组，并能管理etb网络，以及etb网络与ecn网络之间的数据路由传输。第一三层交换设备101与第一走行显示器106、第一作业显示器107之间通过ecn网络通信。第二三层交换设备102与第二走行显示器109、第三作业显示器110之间通过ecn网络通信。第一数据交换设备103与第二作业显示器108之间通过ecn网络通信。

如附图5所示，作为本发明的另一种具体实施例，数据交换设备进一步包括设置于第二车辆12的第二数据交换设备104及第三数据交换设备105。第二数据交换设备104连接于第一三层交换设备101与第二三层交换设备102之间，第二数据交换设备104与第一三层交换设备101、第二三层交换设备102之间通过etb网络通信。第三数据交换设备105连接于第一三层交换设备101与第二三层交换设备102之间，第三数据交换设备105与第一三层交换设备101、第二三层交换设备102之间通过etb网络通信。在本实施例中，单列轨道工程列车100的重联网络拓扑节点包括两台具有路由管理功能的三层网管型以太网交换机(简称三层交换设备)，三台二层非网管型以太网交换机(简称数据交换设备)，三台作业显示器和两台走行显示器。

三层交换设备、数据交换设备、走行显示器及作业显示器之间通过以太网线相连。三层交换设备之间通过交叉网线相连，三层交换设备与数据交换设备、走行显示器及作业显示器之间通过直通网线相连。其中，三层交换设备具体采用三层交换机，三层交换设备基于iec61375标准，并具有路由管理和自动组网功能，能够管理etb网络，以及etb网络与ecn网络之间的数据路由传输。考虑到冗余设计，每个三层交换机均具备4个百兆以太网络接口用于etb网络通信；8个百兆以太网络接口用于ecn网络通信，其中2个用于环网设计。三层交换机进一步通过交叉网线对外连接至重联箱的重联插座。数据交换设备则具体采用二层交换机，二层交换机还可以采用路由器替代。

如附图3所示的技术方案是在每列轨道工程列车100的#1车(即第一车辆11)和#3车(即第三车辆13)各替换一台三层交换机，如果#1与#3车之间的网线长度小于70米，则#2车不需要新增二层交换机，如果超过70米，则应当在#2车(即第二车辆12)增加两台二层交换机。图中，相对较细的交叉网线连接至位于车头、车尾的重联插座，对于编组内的两列车，车头和车尾的任意组合都可以实现两列轨道工程列车100的网络重联。该技术方案的优点是可以实现自动组网，无需手动设置，当三层交换机出现异常(拥有bypass旁路功能，即可以通过特定的触发状态(断电或死机)使两个网络不通过网络安全设备的系统，而直接实现物理上的导通)时etb网络不会被迫中断(单列轨道工程列车100中的两台三层交换机进行冗余配置)，且在原车结构的基础上进行改造非常简单。

重联后的列车是由两列轨道工程列车100组成，共有两台三层交换机(etbn)，则具有两个独立的组成网络(两个独立的组成网络其网络配置完全一致)。ecn网络为列车内部组成网(在这里指单列车中的以太网络，可以视为一个局域网)。etb网络为骨干网，用于轨道工程列车100内部组成网之间的数据传输，即etbn(在此指第一三层交换设备101、第二三层交换设备102)之间的传输。而ecn网络用于组成网内部的数据传输，以及与etbn网络之间的数据传输。etb网络(即两个etbn之间的网络)只针对列车与列车之间的数据交换，当列车不重联时，除了协议管理方面的数据交换，etb网络不进行走行和作业控制数据的交换。本列轨道工程列车100内部的数据交换由内部组成网管理。由于每列轨道工程列车100的以太网络配置是一致的，即在不同位置上的终端其ip地址是固定的，重联可以认为是将两个完全相同的局域网在不改变其配置的情况下组成一个局域网。

轨道工程列车100的打磨作业和走行均采用can网络控制，操控台通过can模块与作业显示器相连。打磨作业数据通过第一车辆11或第三车辆13的can网络传输至本节车的作业显示器，由该作业显示器输出并经本节车的ecn网络传输至本列车的其他作业显示器和走行显示器，再由其他作业显示器传输至所在车辆的can网络。打磨作业数据同时经本节车的ecn网络转至etb网络传输，在第一三层交换设备101、第二三层交换设备102的路由管理下，通过第二数据交换设备104、第三数据交换设备105进行网络中继后(当#1与#3车之间的网线长度小于70米时，第二数据交换设备104、第三数据交换设备105也可以省略)，由etb网络转至其他车的ecn网络，并输出至该列车其他所有的作业显示器和走行显示器进行显示，再由作业显示器传输至该作业显示器所在车辆的can网络，实现打磨作业数据交互。走行控制数据由第一车辆11或第三车辆13的走行显示器输出并经本节车的ecn网络传输至第一车辆11，第二车辆12及第三车辆13的作业显示器，再由作业显示器传输至所在车辆的can网络。走行控制数据同时经本节车的ecn网络转至etb网络传输，在第一三层交换设备101、第二三层交换设备102的路由管理下，通过第二数据交换设备104、第三数据交换设备105进行网络中继后(当#1与#3车之间的网线长度小于70米时，第二数据交换设备104、第三数据交换设备105也可以省略)，由etb网络转至其他车的ecn网络，并输出至该列车其他所有的作业显示器和走行显示器进行显示，再由作业显示器传输至该作业显示器所在的车辆can网络，实现走行控制数据交互。

第一走行显示器106、第二走行显示器109用于显示轨道工程列车100走行的关键信息，轨道工程列车100重联后的网络节点定义和显示界面需要更改。轨道工程列车100重联后显示的走行信息包括但不限于：重联状态信息(通讯状态)，重联后所有发动机的信息，包括转速和冷却水温等，重联后所有传动轴的轴压力和频率等信息，行车速度，关键状态及报警信息等。

第一作业显示器107、第二作业显示器108及第三作业显示器110用于显示轨道工程列车100的打磨信息，轨道工程列车100重联后的网络节点定义和显示界面需要更改。轨道工程列车100重联后显示的打磨信息包括但不限于：重联状态信息(通讯状态)，重联后所有打磨电机的工作状态、功率信息，重联后所有打磨小车的掉道状态，重联后所有偏转电机的状态、角度信息，每列车的打磨设备状态、报警信息，作业模式信息，以及作业速度、里程、打磨区域、按键次数等重要信息。

轨道工程列车重联系统10还包括紧急提升连锁模块2，在应急情况下按下重联列车上的任一磨头紧急提升按钮，编组内的磨头紧急提升。如附图6所示，紧急提升连锁模块2进一步包括：

用于实现第一车辆11磨头紧急提升的第一紧急提升按钮s1、第一二极管d1、第一重联继电器k1、第一紧急提升继电器k3及第二紧急提升继电器k4；第一紧急提升按钮s1与第一重联继电器k1相连，第一二极管d1的阳极连接于第一紧急提升按钮s1的常开触点，阴极连接于第一重联继电器k1的继电器一端，从第一二极管d1的阴极引出第一车辆11的第一重联线l1至重联插座，第一重联继电器k1的继电器另一端连接至地；

用于实现第二车辆12磨头紧急提升第二车辆12的第三紧急提升继电器k5及第四紧急提升继电器k6；

用于实现第三车辆13磨头紧急提升的第二紧急提升按钮s2、第二二极管d2、第二重联继电器k2、第五紧急提升继电器k7及第六紧急提升继电器k8。第二紧急提升按钮s2与第二重联继电器k2相连，第二二极管d2的阳极连接于第二紧急提升按钮s2的常开触点，阴极连接于第二重联继电器k2的继电器一端，从第二二极管d2的阴极引出第三车辆13的第二重联线l2至重联插座，第二重联继电器k2的继电器另一端连接至地。

其中，第一车辆11的第一紧急提升按钮s1、第三车辆13的第二紧急提升按钮s2是司控台(在实施例中分别位于第一车辆11和第三车辆13)上的按钮，第一车辆11的第一紧急提升继电器k3、第二紧急提升继电器k4用于控制第一车辆11的磨头紧急提升供电，第二车辆12的第三紧急提升继电器k5、第四紧急提升继电器k6用于控制第二车辆12的磨头紧急提升供电，第三车辆13的第五紧急提升继电器k7、第六紧急提升继电器k8用于控制第三车辆13的磨头紧急提升供电。

第一紧急提升按钮s1的常闭触点、第一重联继电器k1的常闭触点、第二紧急提升按钮s2的常闭触点及第二重联继电器k2的常闭触点依次串联后再与由第一紧急提升继电器k3、第二紧急提升继电器k4、第三紧急提升继电器k5、第四紧急提升继电器k6、第五紧急提升继电器k7及第六紧急提升继电器k8相互并联而成的支路相连。第一车辆11的控制电源连接至第一紧急提升按钮s1的常闭触点及常开触点，第三车辆13的控制电源连接至第二紧急提升按钮s2的常开触点。

在正常情况下，第一重联继电器k1及第二重联继电器k2的常闭触点闭合，第一紧急提升继电器k3、第二紧急提升继电器k4、第三紧急提升继电器k5、第四紧急提升继电器k6、第五紧急提升继电器k7及第六紧急提升继电器k8的常开触点闭合，第一紧急提升按钮s1及第二紧急提升按钮s2的常闭触点闭合，第一紧急提升按钮s1及第二紧急提升按钮s2的常开触点断开。

当按下第一紧急提升按钮s1，第一紧急提升按钮s1的常闭触点断开，常开触点闭合，第二紧急提升按钮s2的触点动作保持原状，第一重联继电器k1的常闭触点断开，第二重联继电器k2的常闭触点闭合，第一紧急提升继电器k3、第二紧急提升继电器k4、第三紧急提升继电器k5、第四紧急提升继电器k6、第五紧急提升继电器k7及第六紧急提升继电器k8的常开触点断开，第一车辆11、第二车辆12及第三车辆13的磨头紧急提升控制回路供电断开，车辆编组内的磨头提升。同时，第一重联线l1得电，与该第一重联线l1相连的另一列轨道工程列车100的第一重联线l1或第二重联线l2得电，为另一列轨道工程列车100的第一重联继电器k1或第二重联继电器k2供电，另一列轨道工程列车100的第一紧急提升继电器k3、第二紧急提升继电器k4、第三紧急提升继电器k5、第四紧急提升继电器k6、第五紧急提升继电器k7及第六紧急提升继电器k8的常开触点断开，车辆编组内的磨头提升。

当按下第二紧急提升按钮s2，第二紧急提升按钮s2的常闭触点断开，常开触点闭合，第一紧急提升按钮s1的触点动作保持原状，第二重联继电器k2的常闭触点断开，第一重联继电器k1的常闭触点闭合，第一紧急提升继电器k3、第二紧急提升继电器k4、第三紧急提升继电器k5、第四紧急提升继电器k6、第五紧急提升继电器k7及第六紧急提升继电器k8的常开触点断开，第一车辆11、第二车辆12及第三车辆13的磨头紧急提升控制回路供电断开，车辆编组内的磨头提升。同时，第三车辆11的第二重联线l2得电，与该第二重联线l2相连的另一列轨道工程列车100的第一重联线l1或第二重联线l2得电，为另一列轨道工程列车100的第一重联继电器k1或第二重联继电器k2供电，另一列轨道工程列车100的第一紧急提升继电器k3、第二紧急提升继电器k4、第三紧急提升继电器k5、第四紧急提升继电器k6、第五紧急提升继电器k7及第六紧急提升继电器k8的常开触点断开，车辆编组内的磨头提升。

磨头紧急提升重联的技术方案是采用在第一车辆11的紧急提升按钮主电路上各增加一个常闭触点，常闭触点的继电器线圈供电由本节车辆紧急提升按钮的常开触点连接一个二极管来进行控制，同时将该二极管的后端线(即阴极端的连线)引出至重联箱的重联插座，该根线作为第一车辆11的第一重联线l1。同理，第三车辆13的该根线(第二重联线l2)也连接至位于第三车辆12车头部位的重联箱。对于编组内的a、b两列轨道工程列车100，第一车辆11和第三车辆13的重联箱内的重联线定义一致，所以a、b两列车的任意组合都可以实现a、b两列车磨头紧急提升按钮的重联。

轨道工程列车重联系统10还包括驻车制动连锁模块3，在轨道工程列车100临时停放或作业启机前为了防止溜车，按下重联列车中任一驻车制动按钮，编组列车处于驻车制动状态。如附图7所示，驻车制动连锁模块3进一步包括：

用于实现第一车辆11驻车制动的第一驻车制动按钮s3、第三二极管d3及第一驻车制动电磁阀ka1；

用于实现第二车辆12驻车制动的第二驻车制动电磁阀ka2；

用于实现第三车辆13驻车制动的第二驻车制动按钮s4、第四二极管d4及第三驻车制动电磁阀ka3。

第一驻车制动按钮s3、第三二极管d3依次串联后连接至由第一驻车制动电磁阀ka1、第二驻车制动电磁阀ka2及第三驻车制动电磁阀ka3相互并联而成的支路一端，该并联支路的另一端连接至地。第二驻车制动按钮s4、第四二极管d4依次串联后连接至由第一驻车制动电磁阀ka1、第二驻车制动电磁阀ka2及第三驻车制动电磁阀ka3相互并联而成的支路一端，该并联支路的另一端连接至地。第一驻车制动按钮s3的一端连接至第一车辆11的控制电源，另一端与第三二极管d3的阳极相连，从第三二极管d3的阴极引出第一车辆11的第三重联线l3至重联插座。第二驻车制动按钮s4的一端连接至第三车辆13的控制电源，另一端与第四二极管d4的阳极相连，从第四二极管d4的阴极引出第三车辆13的第四重联线l4至重联插座。

当第一驻车制动按钮s3或第二驻车制动按钮s4按下时，第一驻车制动电磁阀ka1、第二驻车制动电磁阀ka2及第三驻车制动电磁阀ka3得电，轨道工程列车100的驻车制动控制回路接通。同时，第一车辆11的第三重联线l3得电，与该第三重联线l3相连的另一列轨道工程列车100的第三重联线l3或第四重联线l4得电，为另一列轨道工程列车100的第一驻车制动电磁阀ka1、第二驻车制动电磁阀ka2及第三驻车制动电磁阀ka3供电，另一列轨道工程列车100的驻车制动控制回路接通。

列车驻车制动重联控制原理就是在每一列轨道工程列车100的每一个司机室的驻车制动按钮后端增加一个二极管，同时将二极管的后端线(即阴极端的连线)连接至每一列车的重联插座。当第一车辆11的第一驻车制动按钮s3或第三车辆13的第二驻车制动按钮s4任一按下时，第一车辆11的第一驻车制动电磁阀ka1、第二车辆12的第二驻车制动电磁阀ka2及第三车辆13的第三驻车制动电磁阀ka3就得电，制动控制回路接通供电。对于编组内的a、b两列轨道工程列车100，第一车辆11和第三车辆13重联箱内的驻车制动重联线定义一致，所以a、b两列车任意组合都可以实现a、b两列车的驻车制动按钮重联。

轨道工程列车重联系统10还包括紧急停机联锁模块4，在轨道工程列车100运行过程中突然出现紧急情况时，需要按下紧急停机按钮对列车实施紧急停机。如附图8所示，紧急停机联锁模块4进一步包括：

用于实现第一车辆11紧急停机的第一紧急停机左按钮s51、第一紧急停机右按钮s52、第五二极管d5及第一紧急停机电磁阀ka4；

用于实现第二车辆12紧急停机的第二紧急停机电磁阀ka5；

用于实现第三车辆13紧急停机的第二紧急停机左按钮s61、第二紧急停机右按钮s62、第六二极管d6及第三紧急停机电磁阀ka6。

第一紧急停机左按钮s51与第一紧急停机右按钮s52并联后一端连接至第一车辆11的控制电源，另一端连接至第五二极管d5的阳极。第五二极管d5的阴极连接至由第一紧急停机电磁阀ka4、第二紧急停机电磁阀ka5及第三紧急停机电磁阀ka6相互并联而成的支路一端，该并联支路的另一端连接至地。从第五二极管d5的阴极引出第一车辆11的第五重联线l5至重联插座。第二紧急停机左按钮s61与第二紧急停机右按钮s62并联后一端连接至第三车辆13的控制电源，另一端连接至第六二极管d6的阳极。第六二极管d6的阴极连接至由第一紧急停机电磁阀ka4、第二紧急停机电磁阀ka5及第三紧急停机电磁阀ka6相互并联而成的支路一端，该并联支路的另一端连接至地。从第六二极管d6的阴极引出第三车辆13的第六重联线l6至重联插座。

当第一紧急停机左按钮s51、第一紧急停机右按钮s52、第二紧急停机左按钮s61及第二紧急停机右按钮s62任一按下时，第一紧急停机电磁阀ka4、第二紧急停机电磁阀ka5及第三紧急停机电磁阀ka6得电，轨道工程列车100的紧急停机控制回路接通。同时，第一车辆11的第五重联线l5得电，与该第五重联线l5相连的另一列轨道工程列车100的第五重联线l5或第六重联线l6得电，为另一列轨道工程列车100的第一紧急停机电磁阀ka4、第二紧急停机电磁阀ka5及第三紧急停机电磁阀ka6供电，另一列轨道工程列车100的紧急停机控制回路接通。

发动机紧急停机重联原理与驻车制动原理类似，当第一车辆11的第一紧急停机左按钮s51、第一紧急停机右按钮s52，及第三车辆13的第二紧急停机左按钮s61、第二紧急停机右按钮s62任一按下时，第一车辆11的第一紧急停机电磁阀ka4、第二车辆12的第二紧急停机电磁阀ka5及第三车辆13的第三紧急停机电磁阀ka6得电，紧急停机控制回路接通供电。第一车辆11和第三车辆13重联箱内的紧急停机重联线定义一致，所以a、b两列车的任意组合都可以实现a、b两列车紧急停机按钮的重联。

轨道工程列车重联系统10还包括走行使能连锁模块5，对于大修打磨列车(如pgm-48型钢轨打磨车)，按下走行使能按钮，使能电磁阀得电，列车才能具备走行条件。如附图9所示，走行使能连锁模块5进一步包括：

用于实现第一车辆11走行使能的第一走行使能按钮s7、第七二极管d7及走行使能电磁阀ka7；

用于实现第三车辆13走行使能的第二走行使能按钮s8及第八二极管d8。

第一走行使能按钮s7的一端连接至第一车辆11的控制电源，另一端连接至第七二极管d7的阳极。第七二极管d7的阴极连接至走行使能电磁阀ka7的一端，走行使能电磁阀ka7的另一端连接至地。从第七二极管d7的阴极引出第一车辆11的第七重联线l7至重联插座。第二走行使能按钮s8的一端连接至第三车辆13的控制电源，另一端连接至第八二极管d8的阳极。第八二极管d8的阴极连接至走行使能电磁阀ka7的一端，走行使能电磁阀ka7的另一端连接至地。从第八二极管d8的阴极引出第三车辆13的第八重联线l8至重联插座。

当第一走行使能按钮s7或第二走行使能按钮s8按下时，走行使能电磁阀ka7得电，轨道工程列车100的走行使能控制回路接通。同时，第一车辆11的第七重联线l7得电，与该第七重联线l7相连的另一列轨道工程列车100的第七重联线l7或第八重联线l8得电，为另一列轨道工程列车100的走行使能电磁阀ka7供电，另一列轨道工程列车100的走行使能控制回路接通。

走行使能重联原理与驻车制动原理类似，当第一车辆11的第一走行使能按钮s7或第三车辆13的第二走行使能按钮s8任一按下时，第一车辆11的走行使能电磁阀ka7就得电，走行使能控制回路接通供电。第一车辆11和第三车辆13重联箱内的走行使能重联线定义一致，所以a、b两列车任意组合都可以实现a、b两列车走行使能按钮的重联。

如附图10所示，为两列轨道工程列车100整体重联后的结构示意框图。

实施例1描述的轨道工程列车重联系统10通过组建重联网络和硬件连锁电路，通过以太网线和硬线将两列轨道工程列车100连接为一列整车，从而实现走行和打磨控制，以及相关走行及作业状态的显示。硬件连锁电路实现了关键功能的硬件连锁，关键功能包括：磨头紧急提升、发动机紧急停机、走行使能及驻车制动四个功能单元，在任意一个司控台(即任意一节具备司机控制台的车辆)即可实现关键功能的控制，且不受重联网络的控制。

实施例2

一种如实施例1所述轨道工程列车重联系统10在pgm-48型钢轨打磨车上应用的具体实施例，轨道工程列车100包括依次相连的第一车辆11(即#1车)、第二车辆12(即#2车)及第三车辆13(即#3车)，轨道工程列车100采用内燃动力，液压走行。在如附图1所示的实施例中，两辆轨道工程列车100按照#1车–#2车–#3车–#1车–#2车–#3车的连接顺序进行重联。除此之外，两辆轨道工程列车100还可以按照#1车–#2车–#3车–#3车–#2车–#1车，#3车–#2车–#1车–#1车–#2车–#3车，以及#3车–#2车–#1车–#3车–#2车–#1车的连接顺序进行重联。

其中，第一车辆11为控制车，第二车辆12为生活车，第三车辆13为动力车，控制车和动力车分别位于列车的两端，生活车位于列车中部。第一车辆11、第二车辆12及第三车辆13均可作业，第一车辆11和第三车辆13均设置有内燃动力，第一车辆11上带有主动力，两端均为可双向牵引的动力车。控制车由司机室、主动力室、电气控制室、辅助发电机室四部分组成；动力车由司机室、动力室、电气控制室、物料间四部分组成；生活车由卧室、盥洗间、厨房间、休息娱乐室四部分组成。此外，钢轨打磨车还包括了转向架、车架、牵引装置、打磨装置、防火装置、检测系统、液压系统、电气系统、气动系统、动力传动系统及制动系统等基本设施。

对于pgm-48型钢轨打磨车，打磨作业指令和走行操作指令都是通过各自的显示器(即作业显示器和走行显示器)输入，并由各自的显示器生成。作业显示器与走行显示器之间通过以太网交换数据，走行指令生成后再传输到作业显示器并通过can网络下发，pgm-48型钢轨打磨车的指令均传输至作业显示器进行指令下发。

通过实施本发明具体实施例描述的轨道工程列车重联系统及其应用的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的轨道工程列车重联系统及其应用，采用三层交换机和二层交换机组成三层网络数据交换，实现两列以上轨道工程列车的重联，可实现自动组网，无需手动设置，当交换机出现异常时整个网络不会被迫中断，且在原车上改造非常简单；

(2)本发明具体实施例描述的轨道工程列车重联系统及其应用，采用简单的硬线和继电器实现关键控制功能的连锁，结构简单、可靠，改造容易。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。