摘 要：簡(jiǎn)述了自主研發(fā)的SS4B型機(jī)車無線重聯(lián)裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，并對(duì)其中各個(gè)子模塊進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。設(shè)計(jì)了一套模擬機(jī)車實(shí)際運(yùn)行情況的機(jī)車無線重聯(lián)裝置操作及測(cè)試系統(tǒng)。闡述了測(cè)試平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及由VC++開發(fā)的軟件設(shè)計(jì)流程。該系統(tǒng)解決了機(jī)車無線重聯(lián)裝置中各模塊的故障快速檢測(cè)問題，并可以對(duì)實(shí)際機(jī)車無線重聯(lián)裝置分布式控制進(jìn)行模擬，具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)車無線重聯(lián)；分布式動(dòng)力控制系統(tǒng)；測(cè)試平臺(tái)；SS4B型機(jī)車

1 引言

隨著鐵路貨運(yùn)的重載化，開行長(zhǎng)大重載組合列車是發(fā)展的方向，而開行重載組合列車首先需要解決機(jī)車遠(yuǎn)程分布動(dòng)力牽引控制問題。機(jī)車無線重聯(lián)同步控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)重載組合列車機(jī)車遠(yuǎn)程分布動(dòng)力牽引運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，是重載鐵路牽引運(yùn)輸?shù)暮诵募夹g(shù)之一。

自主研發(fā)的機(jī)車無線重聯(lián)同步操縱控制系統(tǒng)于2009年在神華線正式投入使用，因此研制SS4B型機(jī)車無線重聯(lián)裝置操作及測(cè)試平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)SS4B型萬噸機(jī)車操作模擬以及無線重聯(lián)裝置軟件測(cè)試、系統(tǒng)維護(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文重點(diǎn)介紹一種用于SS4B型電力機(jī)車無線重聯(lián)同步控制系統(tǒng)的功能測(cè)試，試驗(yàn)平臺(tái)采用VC++編寫自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)監(jiān)控、BCU模擬操作軟件，通過MVB和以太網(wǎng)與機(jī)車無線重聯(lián)系統(tǒng)通信，試驗(yàn)臺(tái)之間通過電臺(tái)通信模擬SS4B機(jī)車萬噸1+1編組或2+2編組模式，實(shí)現(xiàn)機(jī)車無線重聯(lián)系統(tǒng)分布式動(dòng)力控制功能和空氣制動(dòng)控制功能測(cè)試，從而為機(jī)車無線重聯(lián)裝置維護(hù)和測(cè)試提供保障。

2 SS4B機(jī)車無線重聯(lián)系統(tǒng)操作及測(cè)試系統(tǒng)

2.1 測(cè)試系統(tǒng)組成原理

目前在線路上運(yùn)行的SS4B型重載列車由2臺(tái)或4臺(tái)SS4B型機(jī)車共同牽引，每臺(tái)機(jī)車安裝1套機(jī)車無線重聯(lián)裝置。該裝置對(duì)分布在一列組合列車中的每一臺(tái)機(jī)車上，以主控或從控的方式完成對(duì)列車的制動(dòng)或牽引，從而實(shí)現(xiàn)多臺(tái)臺(tái)機(jī)車由一名司機(jī)同步控制。SS4B的無線重聯(lián)裝置的基本架構(gòu)和主要構(gòu)成如圖1所示。

該系統(tǒng)主要由三大部分組成，機(jī)車操縱控制單元OCE為中央處理器；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)單元DTE實(shí)現(xiàn)多機(jī)之間的遠(yuǎn)程通訊功能；人機(jī)接口單元IDU實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

本文所設(shè)計(jì)的測(cè)試平臺(tái)為系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，即將機(jī)車無線重聯(lián)裝置按照機(jī)車上實(shí)際連線進(jìn)行連接，對(duì)于其中需要外部接口信號(hào)的模塊，則通過測(cè)試臺(tái)機(jī)車指令及狀態(tài)模擬器給定實(shí)際機(jī)車信號(hào)，從而使機(jī)車無線重聯(lián)系統(tǒng)脫離機(jī)車，在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)1+1編組模式，或2+2編組模式。

2.2 測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.2.2 測(cè)試平臺(tái)硬件組成

系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)主要包括3部分：電源系統(tǒng)、工控機(jī)和機(jī)車指令與狀態(tài)模擬器。

工控機(jī)用于來完成對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的監(jiān)控、指令發(fā)送以及通訊控制。工控機(jī)除供Windows操作系統(tǒng)運(yùn)行的硬件外，還包含MVB通訊板、32通道DIO板卡2塊、16通道AIO板卡2塊。其中，MVB板卡負(fù)責(zé)模擬讀取和發(fā)送BCU的數(shù)據(jù)；PCI-AIO卡采集網(wǎng)壓、級(jí)位等模擬量指令；PCI-DIO卡讀取系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)機(jī)車的數(shù)字量指令。

測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

機(jī)車指令與狀態(tài)模擬器用于模擬機(jī)車信號(hào)。模擬器的撥碼開關(guān)和旋轉(zhuǎn)按鈕，模擬機(jī)車指令的外部輸入，為系統(tǒng)提供正常運(yùn)行所需的數(shù)字或模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車實(shí)際運(yùn)行時(shí)的各種狀態(tài)；LED指示燈用于模擬機(jī)車運(yùn)行情況的狀態(tài)顯示。

系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)采用交流220V供電，通過隔離變壓器分別接至工控機(jī)，AC220V/DC110V模塊和小功率AC/DC變換器，其中AC220V/DC110V模塊為測(cè)試臺(tái)提供各模塊工作所需的110V直流電源，小功率AC/DC變換器為測(cè)試臺(tái)內(nèi)其他接口模塊提供電源。

2.2.2 測(cè)試功能

測(cè)試平臺(tái)具備以下工作模式用于模擬機(jī)車各種工作狀態(tài)，測(cè)試系統(tǒng)性能。

（1）完整功能測(cè)試。上位機(jī)模擬BCU；機(jī)車指令與狀態(tài)模擬器通過測(cè)試線控制主控?zé)o線重聯(lián)系統(tǒng)發(fā)送控制指令、監(jiān)控從控?zé)o線重聯(lián)系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)；上位機(jī)通過以太網(wǎng)接口監(jiān)控機(jī)車無線重聯(lián)系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)完整功能測(cè)試。

（2）控制邏輯測(cè)試。上位機(jī)通過以太網(wǎng)控制主控?zé)o線重聯(lián)系統(tǒng)發(fā)送控制指令，模擬機(jī)車輸入信號(hào)，同時(shí)采集和分析從控?zé)o線重聯(lián)系統(tǒng)的輸出信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)控制邏輯的測(cè)試。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)思想

本開發(fā)系統(tǒng)基于.net framework 技術(shù)的VC++編程語言編寫工控機(jī)開發(fā)平臺(tái)程序。Visual Studio2008是Microsoft公司推出的面向?qū)ο罂梢暬焖賾?yīng)用程序開發(fā)工具。快速應(yīng)用程序開發(fā)工具是通過使用預(yù)制的組件和可視化的編程界面大大簡(jiǎn)化了Windows應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，提高了應(yīng)用程序的編制效率，滿足應(yīng)用程序的快速開發(fā)需求。

整個(gè)系統(tǒng)的軟件采用功能模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，便于軟件的功能擴(kuò)展和維護(hù)。軟件的系統(tǒng)主要包括：圖形界面模塊，CRC32位校驗(yàn)?zāi)K，DIO開關(guān)量模塊，AIO數(shù)據(jù)采集模塊，MVB通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊。

3.2人機(jī)界面設(shè)計(jì)

測(cè)試平臺(tái)人機(jī)界面用于模擬列車司控臺(tái)輸出控制信號(hào)、實(shí)時(shí)監(jiān)控被測(cè)產(chǎn)品的狀態(tài)、顯示測(cè)試結(jié)果。本系統(tǒng)的界面在設(shè)計(jì)過程中最大程度上接近列車上的司機(jī)操作界面，狀態(tài)顯示界面也與機(jī)車上的顯示窗口類似，使得測(cè)試平臺(tái)可以模擬機(jī)車操控過程，測(cè)試臺(tái)操作主界面如圖3所示。具體包含以下功能：測(cè)試模式選擇功能，機(jī)車狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示功能，機(jī)車編組、解編功能，數(shù)字量信號(hào)輸入輸出功能，模擬量信號(hào)輸入輸出功能等。

4 結(jié)論

本文提出了一種SS4B型機(jī)車無線重聯(lián)裝置操作與測(cè)試的設(shè)計(jì)方案，此方案通過試驗(yàn)平臺(tái)的互聯(lián)，模擬SS4B機(jī)車萬噸編組模式，實(shí)現(xiàn)機(jī)車無線重聯(lián)系統(tǒng)分布式動(dòng)力控制功能和空氣制動(dòng)控制功能測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)際機(jī)車無線重聯(lián)分布式控制的模擬，降低機(jī)車無線重聯(lián)裝置的檢測(cè)與維護(hù)費(fèi)用，也為系統(tǒng)升級(jí)和創(chuàng)新提供了重要依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]李蔚. 重載列車機(jī)車無線重聯(lián)同步控制關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 中南大學(xué) 2012.

[2]王勇. HX_D1型機(jī)車LOCOTROL模塊測(cè)試平臺(tái)的研制[D]. 北京交通大學(xué) 2011.

[3]李杰. 我國(guó)鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展研究[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì). 2011（01）.

[4]薛繼連，胡繼代，南杰，郭盡朝，榮林，王飛寬. 神朔鐵路SS4B機(jī)車無線重聯(lián)系統(tǒng)技術(shù)研究[J]. 神華科技. 2009（01）.

作者簡(jiǎn)介：陳謙，男，1986年4月、漢族、湖南株洲人、產(chǎn)品成本工程師，從事過機(jī)車無線重聯(lián)同步控制的研究。