劉文鴻 李輝 王雪峰 任俊利 石方圓

摘要： 本文介紹的獨(dú)立式智能列車故障診斷系統(tǒng)解決了診斷系統(tǒng)功能、HMI顯示功能和列車控制監(jiān)視功能相互獨(dú)立的技術(shù)問(wèn)題。診斷系統(tǒng)程序更新不影響列車控制監(jiān)控程序的正常運(yùn)行，降低診斷系統(tǒng)更新帶來(lái)的意外風(fēng)險(xiǎn)，提高列車運(yùn)行的安全性。同時(shí)該診斷系統(tǒng)更新具有流量少、速度快等特點(diǎn)，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)絡(luò)或Wi-Fi實(shí)現(xiàn)診斷系統(tǒng)遠(yuǎn)程更新的功能，方便列車維護(hù)人員對(duì)診斷系統(tǒng)更新工作。

【關(guān)鍵詞】軌道交通 車載 故障診斷 智能 獨(dú)立 多線程

軌道交通為國(guó)民出行帶來(lái)極大便利的同時(shí)，軌道車輛運(yùn)營(yíng)安全和車載列車故障診斷系統(tǒng)的研究就顯得越發(fā)重要。車載列車故障診斷系統(tǒng)為司機(jī)和維護(hù)人員提供寶貴的應(yīng)急故障處理和維修信息。

當(dāng)前車載故障診斷系統(tǒng)一般是集成在TCMS列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的CCU中央控制器中，CCU在負(fù)責(zé)列車控制和監(jiān)控功能外，還負(fù)責(zé)對(duì)列車數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和故障診斷，將符合判斷條件的故障信息通過(guò)通訊協(xié)議傳遞給HMI人機(jī)交互界面顯示出來(lái)。由于診斷系統(tǒng)功能與控制監(jiān)視功能編寫在一個(gè)可執(zhí)行文件中，在更新診斷系統(tǒng)功能時(shí)，列車控制監(jiān)視程序也被更新，如果控制監(jiān)視程序在編碼或編譯階段發(fā)生意外更改，這樣會(huì)對(duì)列車的運(yùn)行安全造成隱患。

本文介紹的診斷系統(tǒng)方案中，ccu不再負(fù)責(zé)列車的故障診斷功能，在HMI中實(shí)現(xiàn)診斷功能，診斷系統(tǒng)的可執(zhí)行文件獨(dú)立于其它TCMS軟件，診斷系統(tǒng)程序更新不影響列車控制監(jiān)控程序和HMI顯示程序的正常運(yùn)行，因此稱之為獨(dú)立式智能列車故障診斷系統(tǒng)。1獨(dú)立式智能列車故障診斷系統(tǒng)整體技術(shù)方案

l.1 TCMS列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

1.1.1 列車控制和監(jiān)視程序

該程序提供列車主要控制邏輯功能，包括對(duì)列車狀態(tài)監(jiān)視、列車運(yùn)行控制以及子系統(tǒng)管理等主要功能。

1.1.2 HMI顯示程序

該程序提供HMI主要的顯示功能、與ccu通信功能、以及故障信息顯示功能。

1.1.3 診斷系統(tǒng)程序

該診斷系統(tǒng)程序提供故障判斷邏輯、故障等級(jí)、故障分類、故障詳細(xì)描述、故障處理應(yīng)急方案、以及故障診斷系統(tǒng)版本管理，而且允許診斷系統(tǒng)程序更新采用補(bǔ)丁升級(jí)和整體升級(jí)的方式。

1.2 獨(dú)立式智能列車故障診斷程序更新方式

如圖1所示，更新方式一：整體更新方式即刪除原有的故障診斷配置文件，上載新版配置文件；更新方式二：補(bǔ)丁追加方式為保留原有故障診斷配置文件，而向其中追加需要更新的配置文件。

如圖2所示，在HMI系統(tǒng)中設(shè)置了診斷系統(tǒng)程序更新服務(wù)器，維護(hù)人員客戶端可以通過(guò)以太網(wǎng)通信與服務(wù)器相連接，為了增加安全性，服務(wù)器要求客戶端連接進(jìn)行密碼驗(yàn)證，并且記錄客戶端MAC地址、硬盤串號(hào)硬件信息，以及客戶端操作記錄等。

當(dāng)診斷程序需要升級(jí)時(shí)，例如從1.2.6版本升級(jí)到1.2.8版本時(shí)，客戶端軟件自動(dòng)檢測(cè)版本差異，并將只有差異的診斷配置文件打包發(fā)布給HMI進(jìn)行診斷系統(tǒng)的升級(jí)，這樣避免由于升級(jí)全部文件導(dǎo)致流量大、升級(jí)緩慢的情況。當(dāng)以打補(bǔ)丁的方式進(jìn)行升級(jí)次數(shù)過(guò)多時(shí)，客戶端會(huì)提示進(jìn)行診斷系統(tǒng)配置文件整體更新，這樣可以解決由于補(bǔ)丁式升級(jí)帶來(lái)文件瑣碎的不利。

如圖3所示，該設(shè)計(jì)方案尤其適用于通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)更新。

1.3 獨(dú)立式智能列車故障診斷系統(tǒng)工作原理

如圖4所示，診斷系統(tǒng)程序直接對(duì)MVB總線數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并分線程輪詢故障判斷邏輯，當(dāng)故障判斷邏輯成立時(shí)，即故障產(chǎn)生時(shí)，診斷系統(tǒng)程序?qū)⑾鄳?yīng)的故障信息和處理方案放到HMI共享內(nèi)容中，此時(shí)HMI顯示程序從共享內(nèi)容中讀取故障信息和處理方案并進(jìn)行顯示。

1.4 獨(dú)立式智能列車故障診斷系統(tǒng)多線程掃描機(jī)制

HMI直接采集列車總線上的所有數(shù)據(jù)。依據(jù)故障診斷級(jí)別A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)，HMI在處理上采用多線程處理，如圖5所示，具體設(shè)置3個(gè)線程分別對(duì)大故障、中故障、小故障進(jìn)行周期性掃描，對(duì)高等級(jí)故障掃描線程周期短，以確保對(duì)大故障檢測(cè)實(shí)時(shí)性。

1.5 應(yīng)用實(shí)施例

以selctron平臺(tái)搭建列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，HMI選用pixy公司的901NC型號(hào)的顯示屏，參照本文設(shè)計(jì)對(duì)HMI程序進(jìn)行CAN網(wǎng)絡(luò)通信程序開(kāi)發(fā)，診斷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，升級(jí)服務(wù)器配置。最終車載故障診斷系統(tǒng)完全在HMI中實(shí)現(xiàn)，診斷系統(tǒng)的升級(jí)不影響到列車控制程序的運(yùn)行。

2 獨(dú)立式智能列車故障診斷系統(tǒng)解決的問(wèn)題

（1）診斷系統(tǒng)完全在HMI中實(shí)現(xiàn)，診斷系統(tǒng)更新不會(huì)影響列車控制監(jiān)視功能，降低由于診斷系統(tǒng)更新造成的潛在隱患，即使在車輛運(yùn)營(yíng)中也能夠進(jìn)行診斷系統(tǒng)的更新。

（2）診斷系統(tǒng)更新可以是整體更新方式，也可以是補(bǔ)丁升級(jí)的方式，有效縮短系統(tǒng)更新時(shí)間，減少更新流量。

（3）通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)絡(luò)或Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，列車司機(jī)或維護(hù)人員能夠在第一時(shí)間快速便捷的升級(jí)列車診斷系統(tǒng)。

（4）采用多線程的方式掃描不同級(jí)別的故障，實(shí)現(xiàn)重大故障先診斷的功能，提高了故障診斷的效率。

參考文獻(xiàn)

[1]邵位，列車故障診斷專家系統(tǒng)智能技術(shù)研究[D].大連交通大學(xué)，2013.