張 維

(法維萊交通設(shè)備科技(北京)有限公司 技術(shù)部， 北京 100015)

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神華八軸機(jī)車無線同步控制的制動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

張 維

(法維萊交通設(shè)備科技(北京)有限公司 技術(shù)部， 北京 100015)

鐵路重載運(yùn)輸?shù)暮诵募夹g(shù)之一是采用機(jī)車分布式組合列車編組方式，通過無線同步控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程機(jī)車的統(tǒng)一管理和同步操縱。以神華八軸電力機(jī)車法維萊制動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，從制動(dòng)技術(shù)和軟件設(shè)計(jì)的角度，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)無線同步控制功能的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行研究；采用有限狀態(tài)機(jī)模型工具，分析制動(dòng)控制軟件增加無線同步控制功能需要考慮的要素；提出關(guān)于軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)的建議和實(shí)現(xiàn)方法。結(jié)果表明，在以狀態(tài)機(jī)模型為基礎(chǔ)的制動(dòng)控制軟件中，功能模塊的劃分、狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和調(diào)整對(duì)軟件設(shè)計(jì)及其功能實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和安全性有重要影響。

制動(dòng)系統(tǒng)； 無線同步控制； 軟件； 架構(gòu)

近年來，隨著我國鐵路貨運(yùn)需求的增長，重載運(yùn)輸成為重要的發(fā)展趨勢(shì)。開行長大重載貨物列車是提高鐵路貨物運(yùn)輸能力的有效方式。為了實(shí)現(xiàn)更多運(yùn)量，列車編組逐漸加長，一臺(tái)機(jī)車已無法滿足功能需求，需要同時(shí)配置兩臺(tái)甚至更多臺(tái)機(jī)車，各臺(tái)機(jī)車之間的信息交互問題亟待解決。根據(jù)美國、南非、澳大利亞等國的經(jīng)驗(yàn)，這種遠(yuǎn)距離的控制和管理可以通過無線同步控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。各臺(tái)機(jī)車安裝無線同步控制裝置，通過無線通信對(duì)各遠(yuǎn)程機(jī)車的牽引和制動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)一管理和同步操縱[1]。

大秦線和神黃線是我國發(fā)展重載貨運(yùn)的主要線路。為了提升運(yùn)輸能力，神朔鐵路機(jī)務(wù)段決定對(duì)其所屬的由大同電力機(jī)車有限公司生產(chǎn)的神華八軸電力機(jī)車加裝無線同步控制裝置。法維萊公司生產(chǎn)的制動(dòng)系統(tǒng)是該機(jī)型裝配的制動(dòng)系統(tǒng)之一，應(yīng)此要求需增加與無線同步控制裝置交互的接口和功能，制動(dòng)系統(tǒng)控制軟件需做相應(yīng)的升級(jí)改動(dòng)。

制動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)車車輛的重要組成部分，是實(shí)施減速和停車作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，確保列車的可靠性和安全性，軟件作為控制核心，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和性能至關(guān)重要。

1 無線同步控制概述

在長大列車編組中，兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的機(jī)車根據(jù)需求分別配置在列車的前端、中部以及尾部。機(jī)車無線同步控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多機(jī)之間的無線同步操縱，包括機(jī)車遠(yuǎn)距離編組和零距離編組的工況，同時(shí)具有滿足不同類型機(jī)車之間混聯(lián)要求的擴(kuò)展能力。系統(tǒng)以不改變機(jī)車原有功能為前提，能快速建立機(jī)車之間的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各機(jī)車牽引和制動(dòng)作用的同步執(zhí)行和協(xié)調(diào)運(yùn)作[2]。

1.1 列車級(jí)管理

置于列車最前端的機(jī)車為主控機(jī)車，中部及尾部機(jī)車為從控機(jī)車。每臺(tái)機(jī)車都裝有無線同步控制裝置，主控機(jī)車與從控機(jī)車之間通過無線同步控制裝置進(jìn)行通信，采用無線電通信方式。當(dāng)列車制動(dòng)或緩解時(shí)，多臺(tái)機(jī)車在不同位置同時(shí)對(duì)列車管進(jìn)行充風(fēng)或排風(fēng)，相當(dāng)于多個(gè)風(fēng)源，可以縮短空氣波在列車中的傳播距離，減少空氣制動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，提高工作效率[3-4]。

主控機(jī)車經(jīng)無線電裝置發(fā)出控制指令，列車編組中的從控機(jī)車接收到主控機(jī)車的控制指令后在本車執(zhí)行，同時(shí)將本車的狀態(tài)信息反饋給無線同步控制系統(tǒng)[4]。列車級(jí)結(jié)構(gòu)見圖1所示。

圖1 無線同步控制列車級(jí)結(jié)構(gòu)

1.2 車輛級(jí)管理

神華八軸電力機(jī)車為雙節(jié)重聯(lián)機(jī)車，兩節(jié)車的無線控制系統(tǒng)(Radio Control System, RCS)通過多功能車輛總線(Multifunction Vehicle Bus, MVB)互相連接。每節(jié)車的列車控制和管理系統(tǒng)(Train Control and Management System, TCMS)通過MVB2網(wǎng)絡(luò)與每節(jié)車的RCS通信。

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的冗余功能，兩節(jié)機(jī)車的RCS設(shè)備均與TCMS相連。正常情況下，只有1臺(tái)RCS設(shè)備激活，處于工作狀態(tài)；當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，故障設(shè)備設(shè)置為非激活狀態(tài)，另1臺(tái)設(shè)備投入運(yùn)行。車輛級(jí)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 無線同步控制車輛級(jí)結(jié)構(gòu)

1.3 制動(dòng)系統(tǒng)功能需求

無線同步控制模式下，由RCS對(duì)列車編組中各機(jī)車的制動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，傳輸主控機(jī)車的制動(dòng)控制指令及從控機(jī)車的制動(dòng)狀態(tài)信息。機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)車輛級(jí)制動(dòng)控制。

主控機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)與非無線同步控制模式下的控制方式一致，根據(jù)本車制動(dòng)控制器的指令進(jìn)行制動(dòng)和緩解，在執(zhí)行正常制動(dòng)和緩解操作的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)將制動(dòng)指令和相關(guān)信息按照通信協(xié)議傳輸給RCS，用于RCS進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸。

從控機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)不再根據(jù)本車制動(dòng)控制器的指令進(jìn)行制動(dòng)和緩解，而是根據(jù)RCS傳輸?shù)闹骺貦C(jī)車的目標(biāo)壓力值對(duì)本車的均衡壓力和列車管壓力進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，確保從控機(jī)車與主控機(jī)車的制動(dòng)和緩解作用一致。

制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)無線同步控制模式下的自動(dòng)制動(dòng)功能和單獨(dú)制動(dòng)功能。在出現(xiàn)RCS通信丟失時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)采取合理而有效的保護(hù)措施，確保列車的運(yùn)行安全。

2 制動(dòng)控制單元結(jié)構(gòu)

制動(dòng)控制單元(Brake Control Unit,BCU)是法維萊機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的微機(jī)控制單元，是集軟硬件為一體的核心控制平臺(tái)，實(shí)時(shí)處理制動(dòng)系統(tǒng)的模擬量、數(shù)字量、網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)和制動(dòng)相關(guān)信息等，用來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)的邏輯功能控制、信息化數(shù)據(jù)處理、故障診斷和監(jiān)測(cè)、以及事件記錄等。該裝置采用智能化、模塊化和集成化設(shè)計(jì)，具有安全防護(hù)措施和自我診斷功能，可靠性高，結(jié)構(gòu)緊湊，配置優(yōu)化。

2.1 制動(dòng)控制單元硬件結(jié)構(gòu)

制動(dòng)控制單元硬件包括電源、電壓轉(zhuǎn)換、中央處理單元、MVB、CAN、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、模擬輸入和模擬輸出等板卡。

2.2 制動(dòng)控制單元軟件結(jié)構(gòu)

BCU軟件基于多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺(tái)而建，是制動(dòng)系統(tǒng)的控制核心。軟件模塊基本劃分為三種類型：操作系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)模塊、標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，以及應(yīng)用程序模塊。

2.3 有限狀態(tài)機(jī)

有限狀態(tài)機(jī)，又稱有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱狀態(tài)機(jī)，是一種具有離散輸入輸出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，表示有限個(gè)狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動(dòng)作等行為。它具有有限數(shù)量的內(nèi)部狀態(tài)，根據(jù)當(dāng)前的輸入可以確定下一步的狀態(tài)和行為。可以認(rèn)為許多系統(tǒng)或部件始終處于有限多個(gè)狀態(tài)之一[5]。

制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用層軟件基于有限狀態(tài)機(jī)模型，所有重要工況被定義為有限個(gè)狀態(tài)，每種狀態(tài)有嚴(yán)格的判斷條件，當(dāng)條件滿足時(shí)，程序按照不同狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)首先進(jìn)入優(yōu)先級(jí)最高的狀態(tài)邏輯，執(zhí)行該狀態(tài)對(duì)應(yīng)的程序。有限狀態(tài)機(jī)原理如圖3所示。

圖3 有限狀態(tài)機(jī)原理

3 無線同步控制的軟件設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

在制動(dòng)系統(tǒng)的原有基礎(chǔ)上增加無線同步控制功能，對(duì)整個(gè)控制軟件的結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生重大影響。方案設(shè)計(jì)的原則是保持原有系統(tǒng)的獨(dú)立性及完整性，將與無線同步控制相關(guān)的函數(shù)單獨(dú)形成一個(gè)無線同步控制模塊，盡量降低新模塊與原有模塊的交叉性和耦合性[6]。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置為非無線同步控制模式時(shí)，所有功能保持與原來一樣，不可有功能缺失或降級(jí)；當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置為無線同步控制模式時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)該能夠及時(shí)響應(yīng)無線同步控制系統(tǒng)指令并進(jìn)行狀態(tài)反饋，滿足列車制動(dòng)、緩解的一致性及安全性要求。

在制動(dòng)系統(tǒng)控制軟件的10個(gè)應(yīng)用程序模塊中，因加入無線同步控制功能而需要改動(dòng)的主要有4個(gè)模塊：上位機(jī)通信模塊、故障診斷及管理模塊、制動(dòng)功能模塊和MVB通信模塊。此外，任務(wù)管理模塊和輸入、輸出模塊有小的改動(dòng)，其余模塊保持不變。應(yīng)用程序模塊變化如表1所示。

表1 應(yīng)用程序模塊變化

注：-為無改動(dòng)，△為較小改動(dòng)，▲為重大改動(dòng)，●為新增。

3.2 MVB通信模塊設(shè)計(jì)

由于硬件所限，制動(dòng)系統(tǒng)與無線同步控制設(shè)備之間沒有直接的通信接口，需要通過TCMS傳遞信息，再與無線同步控制設(shè)備進(jìn)行信息交換。為了使原有的BCU與TCMS之間的MVB通信不受到影響，新增兩個(gè)MVB端口，所有與無線同步控制相關(guān)的數(shù)據(jù)使用新增的端口。BCU與TCMS之間的通信接口如圖4所示。

圖4 BCU與TCMS通信接口

3.3 制動(dòng)功能模塊設(shè)計(jì)

3.3.1 無線同步控制狀態(tài)的定義

在對(duì)軟件進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定是否將無線同步控制模式定義為軟件有限狀態(tài)機(jī)中的一種狀態(tài)，然后要確定如何使制動(dòng)系統(tǒng)準(zhǔn)確地區(qū)分無線同步控制模式和非無線同步控制模式。

制動(dòng)系統(tǒng)的有限狀態(tài)機(jī)只包含重要工況，并非所有的工況都定義為狀態(tài)，界定的原則是：此工況是否有清晰的判斷條件，并且是否與其他功能模塊相對(duì)獨(dú)立，后者尤其重要。由于無線同步控制模式是一種獨(dú)立工況，制動(dòng)系統(tǒng)一旦處于該工況，功能發(fā)生重大改變，籍此考慮，完全可以將無線同步控制模式定義為軟件有限狀態(tài)機(jī)中的一種狀態(tài)。

接下來要定義無線同步控制狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)。狀態(tài)優(yōu)先級(jí)的定義，直接關(guān)系到制動(dòng)系統(tǒng)的功能是否能夠正確執(zhí)行和實(shí)現(xiàn)。如果系統(tǒng)不能適時(shí)執(zhí)行重要的程序邏輯，整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和安全性都無法得到保障，造成的后果不堪設(shè)想。因此，優(yōu)先級(jí)的定義至關(guān)重要。通過對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)軟件中的所有狀態(tài)進(jìn)行分析和比對(duì)，發(fā)現(xiàn)大部分的狀態(tài)在無線同步控制模式下都不再得到響應(yīng)，因此，無線同步控制狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)可以排在所有這些狀態(tài)之前。而基于整個(gè)系統(tǒng)的功能要求，制動(dòng)系統(tǒng)在備用狀態(tài)時(shí)不允許設(shè)置無線同步控制模式，所以將無線同步控制狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)排在系統(tǒng)初始化和備用狀態(tài)之后，其他狀態(tài)之前。更新后的狀態(tài)機(jī)模型如圖5所示。

圖5 更新后的狀態(tài)機(jī)模型

3.3.2 自動(dòng)制動(dòng)功能模塊的設(shè)計(jì)

神華八軸機(jī)車為雙節(jié)重聯(lián)機(jī)車，每臺(tái)車裝有兩臺(tái)制動(dòng)系統(tǒng)。在無線同步控制模式下，制動(dòng)系統(tǒng)共有4種配置情況：主控車操縱端單元、主控車非操縱端單元、從控車操縱端單元和從控車非操縱端單元。

當(dāng)機(jī)車被設(shè)置為主控機(jī)車時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)的性能不會(huì)受到重大影響，制動(dòng)系統(tǒng)需要把主控機(jī)車的相關(guān)信息發(fā)送給RCS。當(dāng)機(jī)車被設(shè)置為從控機(jī)車時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)需要響應(yīng)RCS發(fā)送的主控機(jī)車的指令，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，此時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入有限狀態(tài)機(jī)模型的無線同步控制狀態(tài)，根據(jù)主控機(jī)車的指令對(duì)本車的均衡壓力和列車管壓力進(jìn)行控制。軟件流程如圖6所示。

圖6 自動(dòng)制動(dòng)功能模塊流程圖

3.3.3 單獨(dú)制動(dòng)功能模塊的設(shè)計(jì)

單獨(dú)制動(dòng)功能與自動(dòng)制動(dòng)功能相似，當(dāng)機(jī)車被設(shè)置為從控機(jī)車時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)需根據(jù)主控機(jī)車的目標(biāo)壓力值設(shè)置本車的目標(biāo)壓力，不同之處在于單獨(dú)制動(dòng)由單獨(dú)制動(dòng)電空模塊控制，BCU需要把目標(biāo)壓力值傳輸給單獨(dú)制動(dòng)電空模塊。

此外，BCU必須把有限狀態(tài)機(jī)模型的無線同步控制狀態(tài)作為一個(gè)標(biāo)志位，發(fā)送給單獨(dú)制動(dòng)電空模塊，使其對(duì)正常工作模式和無線同步控制模式加以區(qū)分。單獨(dú)制動(dòng)功能模塊的流程如圖7所示。

3.3.4 通信丟失的處理

由于重載運(yùn)輸線路的地形條件復(fù)雜、運(yùn)行環(huán)境惡劣，無線通信信號(hào)不可避免地存在信號(hào)弱甚至中斷的情況，因此無線同步控制的設(shè)計(jì)必須考慮無線電通信丟失的工況，以實(shí)現(xiàn)各種工況下的列車安全導(dǎo)向。相應(yīng)地，制動(dòng)系統(tǒng)也必須在這種工況下采取合理而有效的保護(hù)措施，確保列車的運(yùn)行安全?；陂L大列車的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為了避免列車沖動(dòng)，列車運(yùn)行中應(yīng)盡量避免施加緊急制動(dòng)[3]，因此在通信丟失的情況下，制動(dòng)系統(tǒng)不施加緊急制動(dòng)，而是施加最大常用減壓量的懲罰制動(dòng)。

圖7 單獨(dú)制動(dòng)功能模塊流程圖

制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)RCS與BCU之間傳輸?shù)纳盘?hào)判斷通信狀況。正常情況下，生命信號(hào)應(yīng)隨軟件運(yùn)行周期持續(xù)變化，如果生命信號(hào)維持一定時(shí)間不變，則判定為通信丟失。

對(duì)于主控機(jī)車，當(dāng)BCU檢測(cè)到RCS發(fā)送的信息丟失，并持續(xù)超過通信丟失判定時(shí)間5 s時(shí)，BCU會(huì)產(chǎn)生懲罰制動(dòng)，并將懲罰制動(dòng)狀態(tài)位置1。

對(duì)于從控機(jī)車,當(dāng)BCU檢測(cè)到RCS發(fā)送的信息丟失，并持續(xù)超過通信丟失判定時(shí)間5 s時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)無法再響應(yīng)主控機(jī)車的指令。為了不對(duì)全列車的制動(dòng)和緩解造成影響，制動(dòng)系統(tǒng)會(huì)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)司機(jī)制動(dòng)閥隔離，不再對(duì)均衡風(fēng)缸及列車管壓力進(jìn)行控制。待通訊恢復(fù)后，再將司機(jī)制動(dòng)閥重新投入，恢復(fù)響應(yīng)主控機(jī)車指令，確保整列車制動(dòng)指令一致。通信丟失模塊的流程如圖8所示。

3.3.5 故障診斷模塊的設(shè)計(jì)

制動(dòng)系統(tǒng)具有完善的故障診斷功能，能夠?qū)ο到y(tǒng)的各個(gè)部件包括氣動(dòng)閥、壓力傳感器、壓力開關(guān)和電磁閥等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷，并提供故障提示信息。當(dāng)重要部件發(fā)生故障時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生懲罰制動(dòng)，使列車降速甚至停車。但是，在無線同步控制模式下，從控機(jī)車自動(dòng)產(chǎn)生懲罰制動(dòng)會(huì)產(chǎn)生列車沖動(dòng)，危機(jī)行車安全。因此，無線同步控制模式下，從控車的故障診斷必須做降級(jí)處理，將自動(dòng)產(chǎn)生懲罰制動(dòng)的功能取消，只提供故障提示信息。

圖8 通信丟失模塊流程圖

4 現(xiàn)車調(diào)試和試驗(yàn)

2014年3月大同電力機(jī)車有限公司神華八軸機(jī)車的無線同步控制設(shè)備供應(yīng)商、TCMS供應(yīng)商和法維萊公司技術(shù)人員在神朔機(jī)務(wù)段進(jìn)行了機(jī)車分布式組合列車無線同步控制的聯(lián)合調(diào)試，包括靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)運(yùn)行測(cè)試。在1+1組合方式的靜態(tài)試驗(yàn)中，制動(dòng)測(cè)試結(jié)果如下：

表2 1+1組合方式制動(dòng)測(cè)試結(jié)果 kPa

調(diào)試和試驗(yàn)過程中，在BCU軟件方面，主要解決了以下關(guān)鍵技術(shù)問題。

(1) 無線同步控制狀態(tài)的判斷條件和邏輯順序

無線同步控制狀態(tài)的判斷主要依據(jù)兩個(gè)方面的條件，一個(gè)是RCS發(fā)送給BCU的MVB數(shù)據(jù)中的相關(guān)標(biāo)志位，另一個(gè)是制動(dòng)系統(tǒng)的主從控塞門信號(hào)。只有兩個(gè)方面的條件都滿足，制動(dòng)系統(tǒng)才會(huì)進(jìn)入到有限狀態(tài)機(jī)模型的無線同步控制狀態(tài)。前者條件優(yōu)先于后者，只有前者條件滿足了，才有必要進(jìn)行后者條件的判斷。從上位機(jī)的BCU監(jiān)控程序可以監(jiān)測(cè)到制動(dòng)系統(tǒng)是否正確地進(jìn)入到無線同步控制狀態(tài)，見圖9和圖10。

圖9 BCU監(jiān)控軟件非無線同步控制狀態(tài)截圖

圖10 BCU監(jiān)控軟件無線同步控制狀態(tài)截圖

(2) 通信丟失功能的調(diào)試

主控機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)判斷出通信丟失時(shí)，執(zhí)行懲罰制動(dòng)。從控機(jī)車通信丟失功能的關(guān)鍵在于能否正確地切除執(zhí)行機(jī)構(gòu)司機(jī)制動(dòng)閥，并在故障消除后自動(dòng)恢復(fù)，使其重新投入。從控機(jī)車通信丟失時(shí)的BCU監(jiān)控截圖見圖11。

圖11 BCU監(jiān)控軟件從控機(jī)車通信丟失截圖

現(xiàn)車調(diào)試的結(jié)果表明，無線同步控制模式下，從控機(jī)車能夠及時(shí)響應(yīng)主控機(jī)車的指令，主、從控機(jī)車制動(dòng)與緩解作用基本保持一致。BCU軟件的架構(gòu)邏輯清晰,設(shè)計(jì)合理。制動(dòng)系統(tǒng)能夠正確進(jìn)行無線同步控制模式和非無線同步控制模式之間的轉(zhuǎn)換，滿足功能要求。

5 結(jié)束語

本文是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的有限狀態(tài)機(jī)模型理論進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)控制軟件無線同步控制功能設(shè)計(jì)的實(shí)踐應(yīng)用。在分析無線同步控制功能需求和制動(dòng)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)如何重建軟件功能模塊結(jié)構(gòu)和故障診斷安全導(dǎo)向等進(jìn)行研究。分析、研究和試驗(yàn)表明，在以狀態(tài)機(jī)模型為基礎(chǔ)的制動(dòng)控制軟件中，每一種狀態(tài)的嚴(yán)格定義、狀態(tài)判斷條件的確認(rèn)、狀態(tài)優(yōu)先級(jí)的排序和功能模塊的劃分對(duì)軟件設(shè)計(jì)及其功能實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要，對(duì)制動(dòng)機(jī)的可靠性和安全性有重要影響，是軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需深入分析和謹(jǐn)慎決定的因素。相應(yīng)開發(fā)的制動(dòng)系統(tǒng)控制軟件已進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試，靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果良好，滿足系統(tǒng)的無線同步控制功能要求。

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Software Design of Wireless Synchronous Control for Shenhua 8-axle Locomotive Brake System

ZHANGWei

(Faiveley Transport Systems Technology (Beijing) Co.,Ltd., Beijing 100015, China)

The unified management and synchronous control of remote locomotives via wireless synchronous control system for the configuration of locomotives distributed with a combined train is a key technology in railway heavy-haul transportation. Taken Faiveley brake system of Shenhua 8-axle electric locomotive as the object of research, from the view of brake technology and software design, the software development of the brake system radio control function is studied. Finite state machine model is used. The elements of adding wireless synchronous control function in the brake system software is analyzed. Suggestions and implementation of software architecture are proposed. The results show that for the brake control software based on finite state machine model, division of function modules, design and adjustment of finite state machine structure are critical of software design and functional implementation. It has important influence on the reliability and security of brake system.

brake system; wireless synchronous control; software; architecture

女，工程師(

2016-04-19)

1008-7842 (2016) 05-0051-06

U260.35+9

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2016.05.11