一、 概述
列车安全检测传感网通过对动力系、走行系、制动系、辅助系等列车关键部位和部件进行实时监测以及对乘客异动情况、车站环境等进行实时监控获取全列车设备状态、乘客异动和车站状态等信息的采集与融合处理，依靠其大吞吐量、高传输速率和高实时性的骨干网络进行监测信息的实时传送。列车安全检测传感网实现列车及运行环境安全状态的全息检测与实时获取，为运营管理部门和维修部门提供实时的列车运行安全信息，为突发安全事故的及时决策提供技术支持，为故障的实时发现提供技术保障，满足列车维修向状态修发展的要求。
二、 列车安全检测传感网关键技术
（一） 城轨列车安全检测传感网架构
列车安全检测传感网是由安装于底层的传感器采集信息，经接入节点送至复合节点，经网络节点然后再传输至数据中心，数据中心负责整车网络信息的管理与控制.
列车安全检测传感网具有鲜明的层次结构，其构建思想是在列车的关键部分（牵引系、走行系、制动系、辅助系）布置安全检测传感器，然后在每节车厢内设置接入节点、复合节点和网络节点，接入节点负责数据的初级汇总与处理，复合节点接收接入节点送来的数据，对数据进行运算，提取特征并进行数据融合，然后传至网络节点（网络节点完成了单个车厢的数据汇总，并将整个列车联系在了一起），最后，通过以太网将数据传输到车载数据中心，从而完成对列车安全状况的监控。
（二） 城轨列车安全检测传感网大容量检测网络
城轨列车安全检测传感网所涉及的设备主要包括接入节点(AP)、复合节点(FP)、网络节点(ND)、中心接点(CP)等，其中网络节点ND承担城轨列车安全检测传感网的骨干网。
网络节点(Network noDe，ND)负责数据传输与转发，带宽100Mbps。实现列车级网络管理、VLAN划分、优先级控制、网络管理及控制功能、动态组网等功能。网络节点安装于车厢内专用设备间的机柜中。
综合考虑各设备间的物理位置及拓扑关系，城轨列车安全检测传感网整车按六节编组ABCCBA方式(相类似4节编组为ABBA、8节编组为ABCDDCBA)研究城轨列车安全检测传感网整车网络拓扑模型，如图2所示以网络节点为中心组网。与城轨列车安全检测传感网相关的设备布置如下：A车所装设备主要完成车地通信功能，包括实时/静止信道单元、诊断服务显示终端和天线、TCN网关(两列A车内分别安装主从机)；在B车专用设备间内安装19英寸标准机柜，机柜内安装接入节点、复合节点和网络节点、中心节点(两列B车内分别安装主从机)；在C车专用设备间内安装19英寸标准机柜，机柜内安装接入节点、复合节点、网络节点、诊断服务主机(只在其中一节C车安装)及无线信道主机(只在其中一节C车安装)等设备。
（三） 城轨列车安全检测传感网中心节点
中心节点CP完成列车工业以太网络系统状态和故障数据的采集、诊断和传输。通过由以太网插件级联组成的网络系统连接起 来，互相按照特定的方式进行信息交互等通信工作。与ND通过以太网相连 ，再与其他设备连接，并且将实时采集数据、故障数据、故障环境数据按照要求发送无线车载通信设备等，转发发送实时数据到地面数据处理服务器。
根据中心节点设备的技术特点及安装环境，设计了一种基于网络双系统热备的技术方案。在该方案中，双套中心节点设备同时工作在一个网络中，摒弃了传统的主机与备机的备份方式，既为两套中心节点设备同为主机，同步工作，互为备份，当其中的一台设备发生故障时，另外一台设备继续工作，实现网络中断数据不间断、不断流的传输，保障数据的安全可靠。
中心节点的数据处理系统采用多线程处理与优先级优先抢占式处理，并使用了系统级的消息队列数据存储方式。该存储方式可以最大程度的优化多线程的处理速度与效率，可以防止由于数据量过大导致的数据丢失，更可以方便的实现进程级的热备份功能，使数据的处理更安全可靠。
中心节点的网关系统主要由网络节点端口监视及车载网络以及对外网络的网关区分功能。中心节点网管系统可以对多台ND节点进行集中式数据监测，网管系统单元会通过与ND节点协商好的数据处理命令来对整车上的ND节点信息进行端口流量监测、端口故障报警等网络信息。
（四） 城轨列车安全检测传感网接入节点与复合节点
接入节点(AP)负责连接传感器（牵引系、走行系、制动系、车体均衡性检测传感器、列车综合监控和转向架）和复合节点(FP)，将接收的各种具有不同协议格式的信号转换为复合节点可以识别的格式，以统一的通信协议向复合节点发送，实现各系传感器测量数据的采集和传输。接入节点接入列车上各种传感器的数字量，并通过以太网将采集数据传输给复合接入节点设备。
复合节点物理上负责连接接入节点和网络节点（ND: Network noDe），逻辑上负责各接入节点的数据管理及车辆网络管理。复合节点接收接入节点送来的数据，对数据进行运算，提取特征和数据融合，然后再将其通过以太网进行数据传输与转发至网络节点。
（五） 城轨列车安全检测传感网的实时动态组网与融合技术
针对网络中存在大量、多种异构数据的现实，传感网中的网络节点具有面向检测任务的优先级控制功能、不同应用下的拥塞控制功能，异构检测数据传输特征的融合传输功能。针对列车在营运过程中存在重编组的可能，实现了大容量检测网络初运行技术、传感网组网与融合的车载实现技术、异构检测数据特征融合技术、面向检测任务的优先级分配技术和车辆传感网不同应用下的拥塞控制技术。
（六） 城轨列车安全检测传感网的测试和评估平台
城轨列车安全检测传感网的测试和评估平台的主要功能：（1）建立了城轨列车安全检测传感网指标评测体系，确定了一次评测指标和二次评测指标；（2）提出了传感网不同传输速率、传输延迟和吞吐量的仿真方法，通过在网络中加入速率控制模块、延迟控制器、频率控制器等装置，并结合网络测试软件，实现传感网不同类型指标的仿真；（3）给出了城轨列车安全检测传感网测试方法，结合测试工具的合理运用，设计了传输速度、传输时延和吞吐量的测试步骤，并给出了各指标的合格判据；（4）研究了城轨列车各类网络节点信号、通信、组网测试与评估技术，基于车辆级列车安全检测传感器网络拓扑结构，针对不同节点的物理特点，给出了接入节点、复合节点、网络节点和中心节点的测试内容和方法；（5）搭建了城轨列车安全检测传感网测试与评估平台，基于列车城轨列车安全检测传感网架构，确定了城轨列车安全检测传感网测试与评估平台物理结构和逻辑结构，给出了各节点的具体功能和对应的物理装置。
三、 应用案例
目前，广州地铁2、8号线已经部署了城轨列车安全检测传感网系统，该系统覆盖15列示范列车，示范车分别在广州地铁2号线和8号线上运行，在广州地铁示范列车上，部署了“列车安全检测传感网系统”，该系统主要由列车关键系统监测系统、乘客异动监测系统、骨干网系统等构成，主要实现列车走行、动力、均衡、制动、辅助等5个关键系统的在途安全状态监测、乘客异动在途监测，以及监测信息实时回传。此外，该网络系统不仅在示范工程中得到了应用及验证，还形成了两项企业级技术规范《城市轨道交通MVB车载设备以太网通信协议（试行）》和《城市轨道交通列车安全监测网络车载设备通信协议（试行）》。
四、 发展趋势
随着城市轨道交通的进一步发展，城轨交通安全保障的全面升级必将是未来的发展方向，新一代城市轨道交通将要攻克轨道交通运营环境全息智能感知检测、快速辨识、风险评估和预警等技术，建立高可靠、易维护的城市轨道交通运营系统安全保障技术和系统装备体系。
研究车车协同信息交互及移动互联安全保障等技术，形成大范围状态实时感知、灾害识别预警、应急指挥调度、管理可视化的安全保障系统和装备体系。高速、智能、无线互联等将是列车安全检测传感网的发展方向。
