周鵬

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，動(dòng)車投入不斷增加，為人們的出行提供了更多的便利。為了保證人們出行的安全，各大機(jī)車廠都在對(duì)動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)試，特別是單車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的調(diào)試方法較繁瑣，依靠人工調(diào)試將不斷增加其勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，需使用智能設(shè)備，減輕工人的勞動(dòng)壓力。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組;單車網(wǎng)絡(luò);智能調(diào)試

實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組的自動(dòng)調(diào)試是高速鐵路裝備制造向智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)。為解決高速動(dòng)車組靜態(tài)調(diào)試時(shí)無(wú)法建立列車網(wǎng)絡(luò)、無(wú)法檢測(cè)單車功能的問題，我國(guó)早在2013年就引進(jìn)了SIMIT試驗(yàn)臺(tái)，通過MVB車輛總線與單車建立網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)車輛功能調(diào)試。隨著我國(guó)高鐵產(chǎn)能的不斷升級(jí)，現(xiàn)有移動(dòng)工作臺(tái)調(diào)試平臺(tái)需根據(jù)例行測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)文件逐項(xiàng)手動(dòng)進(jìn)行，牽引制動(dòng)、輔助電源、門控、燈控等多個(gè)子系統(tǒng)的功能調(diào)試需投入大量時(shí)間，而且這些調(diào)試平臺(tái)是針對(duì)單個(gè)車型定制的，在擴(kuò)展多個(gè)速度等級(jí)車型時(shí)很難迭代創(chuàng)新。基于此，本文重點(diǎn)論述了標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組單車網(wǎng)絡(luò)智能調(diào)試設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

一、調(diào)試工裝設(shè)計(jì)需求

調(diào)試工裝作為調(diào)試技術(shù)人員操作的控制設(shè)備，首先，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力集中型動(dòng)車組在無(wú)動(dòng)力車下的拖車（包括控制車）調(diào)試;其次，應(yīng)滿足操作簡(jiǎn)單、安全、維護(hù)方便等要求。工裝在控制中應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能：①模擬動(dòng)力車與控制車之間的WTB總線數(shù)據(jù)交互功能;②模擬動(dòng)力車與拖車之間LonWorks總線交互的數(shù)據(jù)通信;③模擬接收到的控制車信息和拖車狀態(tài)信息的界面顯示功能;④模擬動(dòng)力車發(fā)送的控制指令和機(jī)車相關(guān)子系統(tǒng)的通信故障信息源;⑤模擬動(dòng)力車的本地?cái)?shù)字量輸入輸出源。

二、標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組單車網(wǎng)絡(luò)智能調(diào)試設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、MVB總線通信機(jī)制。在單車網(wǎng)絡(luò)調(diào)試試驗(yàn)中，由于每輛車都解編，因此涉及的列車通信網(wǎng)絡(luò)（TCN）主要采用MVB車輛總線，該總線為串行數(shù)據(jù)通信總線，主要用于具有互操作性及互換性要求的互聯(lián)設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信，通過網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)車內(nèi)數(shù)據(jù)采集及控制。每個(gè)時(shí)刻，MVB總線通信系統(tǒng)由一個(gè)總線主設(shè)備作為通信發(fā)起者和其他設(shè)備作為總線從設(shè)備?？偩€傳輸數(shù)據(jù)分為周期性數(shù)據(jù)及非周期性數(shù)據(jù)。由于MVB網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)靜態(tài)配置網(wǎng)絡(luò)，總線主設(shè)備根據(jù)應(yīng)用程序預(yù)先配置的周期掃描表（主要是周期數(shù)據(jù)請(qǐng)求）發(fā)送主幀，定期輪詢從設(shè)備的源端口，接收輪詢的源端口將以從幀的形式向總線發(fā)送預(yù)先寄存的周期數(shù)據(jù)，相應(yīng)的宿端口將讀取分析這些數(shù)據(jù)。

2、硬件方案設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分包括：便攜式一體機(jī)、MVB網(wǎng)卡和MVB通信線纜。結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)高鐵制造企業(yè)現(xiàn)有單車網(wǎng)絡(luò)測(cè)試裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，以及生產(chǎn)調(diào)試車間在大量實(shí)際調(diào)試工作中遇到的問題，單車網(wǎng)絡(luò)智能調(diào)試設(shè)備的硬件選擇應(yīng)滿足以下要求：①整個(gè)設(shè)備輕量化、集成度高，監(jiān)控主機(jī)顯示屏一體;②主機(jī)配備PCI-E、PCI104、USB擴(kuò)展口等;③MVB網(wǎng)卡冗余設(shè)計(jì)，通信性能穩(wěn)定;④通信介質(zhì)能有效抵抗電磁等因素的干擾。為了方便用戶方便、高效地進(jìn)行試驗(yàn)工作，在便攜式一體機(jī)的外型尺寸選擇長(zhǎng)×寬×高為370×270×80mm，質(zhì)量≤7kg機(jī)型。由于MVB網(wǎng)卡需直接從計(jì)算機(jī)主板接入電源，因此應(yīng)選擇與計(jì)算機(jī)主板工作電壓相同或相近的MVB網(wǎng)卡;MVB網(wǎng)卡通電時(shí)，網(wǎng)卡內(nèi)需自啟動(dòng)初始化處理，而且網(wǎng)卡需支持4096個(gè)過程變量端口（源端口與宿端口），16～256位可配置。MVB通信線纜為符合鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的EMD屏蔽雙絞線，線纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能防止信號(hào)串?dāng)_，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

3、變量、消息服務(wù)。實(shí)時(shí)協(xié)議是一種提供車輛內(nèi)或車輛間通信的協(xié)議，它指定了兩種主要的應(yīng)用通信服務(wù)：變量、消息服務(wù)。變量服務(wù)：為解決時(shí)間緊迫數(shù)據(jù)或過程變量可快速發(fā)送的問題而制定，過程變量由短數(shù)據(jù)組成，二進(jìn)制布爾型變量只有一位或兩位，模擬變量有十六位或三十二位，若過程變量逐個(gè)傳輸效率低，則將多個(gè)數(shù)據(jù)幀組合成一個(gè)過程數(shù)據(jù)幀發(fā)送。有時(shí)列車通信網(wǎng)絡(luò)上許多地方的其他設(shè)備同時(shí)需要一處過程數(shù)據(jù)，因此過程數(shù)據(jù)通常以廣播的形式發(fā)送，在傳輸過程數(shù)據(jù)時(shí)使用源地址標(biāo)識(shí)，因此稱為源尋址廣播。過程數(shù)據(jù)的通信過程由總線主機(jī)啟動(dòng)，總線主機(jī)啟動(dòng)一個(gè)主幀，其中包含過程數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)符（源地址），總線上的所有從設(shè)備接收此主幀，并將其與自己的源地址進(jìn)行比較，若相同則此設(shè)備作為源設(shè)備廣播一個(gè)從幀，總線上的其他從設(shè)備應(yīng)接收該從幀，此時(shí)一輪通信完成。

4、EEMU動(dòng)態(tài)調(diào)試。EEMU動(dòng)車組的動(dòng)態(tài)例行試驗(yàn)與高速動(dòng)車組的動(dòng)態(tài)例行試驗(yàn)主要不同為：①接觸網(wǎng)供電時(shí)混合動(dòng)車組的動(dòng)態(tài)性能。混合動(dòng)力動(dòng)車組除需測(cè)試在接觸網(wǎng)供電時(shí)的動(dòng)態(tài)性能外，還需測(cè)試動(dòng)力蓄電池在動(dòng)態(tài)過程中的充電能力和制動(dòng)過程中電制動(dòng)反饋能量的吸收性能。②動(dòng)力蓄電池供電時(shí)混合動(dòng)力動(dòng)車組的動(dòng)態(tài)性能。當(dāng)混合動(dòng)力動(dòng)車組在無(wú)接觸網(wǎng)供電時(shí)，動(dòng)力蓄電池可向車輛牽引和輔助系統(tǒng)供電，此時(shí)混合動(dòng)力動(dòng)車組各系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能應(yīng)與接觸網(wǎng)供電時(shí)相同，并應(yīng)研究蓄電池的儲(chǔ)能能力和制動(dòng)時(shí)電制動(dòng)反饋能量的吸收性能。

5、多車型通信測(cè)試。依次選擇TC01、M02、TP03、M04單車，通過帶電氣接口，長(zhǎng)度30m（滿足單車長(zhǎng)度）的EMD屏蔽雙絞線與智能調(diào)試設(shè)備連接測(cè)試。首先，車上調(diào)試人員根據(jù)測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)要求，閉合車上直流柜或控制柜內(nèi)相應(yīng)設(shè)備的繼電器開關(guān)，并在上位機(jī)的測(cè)試監(jiān)控記錄界面上觀察測(cè)試結(jié)果的反饋輸出;其次，在上位機(jī)測(cè)試監(jiān)控界面上切換手動(dòng)測(cè)試模式，選擇需要指令控制輸出的測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)，操作完成后，車上調(diào)試人員觀察相應(yīng)線號(hào)繼電器的吸合狀態(tài)，而且操作的反饋輸出也可在測(cè)試界面上觀察到。

總之，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的綜合國(guó)力顯著增強(qiáng)。為改善我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組制造檢修過程中單車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（TCMS）功能調(diào)試模式繁瑣、調(diào)試過程人員勞動(dòng)強(qiáng)度高等問題，針對(duì)不同速度等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)工藝調(diào)試，研究設(shè)計(jì)單車網(wǎng)絡(luò)智能調(diào)試設(shè)備。與原同類調(diào)試設(shè)備相比，該設(shè)備的便攜性得到了充分提高。在手動(dòng)監(jiān)控測(cè)試模式的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地增加了智能自動(dòng)測(cè)試模式。該智能調(diào)試設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用表明，它不僅能穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)與單列車的網(wǎng)絡(luò)通信，有效幫助調(diào)試人員排查網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)電氣原理設(shè)計(jì)或線路搭建時(shí)存在的問題，同時(shí)也提高了靜態(tài)調(diào)試工藝作業(yè)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]周浩尚.基于MVB和TRDP的列車主控雙網(wǎng)冗余設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2018（05）.