人机界面在城轨车辆上的应用

苗 欣 刘 泰 陈 健

（南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心，山东 青岛 266111）

人机界面在城轨车辆上的应用

苗 欣 刘 泰 陈 健

（南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心，山东 青岛 266111）

介绍了应用在城轨车辆上的人机界面所具有的功能，并对各主要功能进行了介绍和示例说明。

人机界面；城轨车辆；应用功能

由于城轨车辆在调试、运行、检修时都会有大量数据需监视、测试、控制和应急处理等，司乘、检修人员以前无法直观地了解城轨车辆运行状态及系统参数，给工作带来诸多不便。因此如果有一个良好的显示、人机交互界面，实现在线提示帮助，将会有效的提高调试、检修、运行效率。

一、人机界面功能概述

城轨车辆网络控制系统中人机界面具有以下功能：与司乘、维护检修人员进行人机交互；与控制器进行通信，接收并实时显示城轨车辆状态信息和参数、运行过程中的相关数据以及记录相应的运行数据、逻辑帮助；运行中出现故障时，向司乘人员提供相关列车故障信息及相应的处理方案；司乘人员通过触摸显示界面的特定区域的触摸按键，可实现控制指令的传送、控制逻辑的更改、车辆参数的修正；地面检修人员可通过对人机界面的触摸使列车诊断自动化，并查询诊断结果、故障代码信息和故障的处理指导。

1.显示功能

（1）功能描述

人机界面可以实时显示整列车的状态和参数信息，可以以指示灯的方式实时显示开关、接触器、继电器、电控阀、电机等设备的通断、启停等状态；也可以以数据显示器的方式实时显示列车速度、电压电流、控制指令等数据。通过不同颜色、形状的组合来进行同一设备不同工作状态的显示，使得状态变化明显，对比鲜明，令观察者一目了然。

（2）功能示例（表1）

表1

2.参数设置功能

（1）功能描述

可在人机界面上设置或修改系统时间、始发/终点站、车轮直径、空簧压力等参数。人机界面将参数传送至控制器，控制器即可将更新后的参数应用到逻辑控制中。运用此功能，通过操作人机界面就可更改控制器逻辑程序中的各项参数，操作简便、快捷。

（2）功能示例

图1

如图1所示时钟设定界面，按日期、时间前面的天蓝色数据输入区（区内数据高亮显示表明已选中），再在右侧的数字按键区输入要更改的数值，按“确定”按键，输入区数据即更改。全部设置完毕后，按人机界面下部的“更新”按键即可更新系统时间。观察界面右上方的当前时间，可看到系统时间确实已更新。

3.控制功能

（1）功能描述

在人机界面上布置列车运行的操作按钮，具有和电气开关相同的作用，点击按钮可直接进行启动/停止电机、开关车门、空调设置、运行方向、运转模式等列车控制。

（2）功能示例

图2

如图2空调设置界面所示，按界面左下方的各空调运转模式按键，可分别将空调设置为“自动”、“全冷”、“半冷”、“通风”、“全暖”、“半暖”模式或停机。右侧的目标温度值修订键可设置空调的设定温度。在界面上进行控制操作后，空调即会按照操作指令进行工作。

4.列车性能试验功能

（1）功能描述

在人机界面上布置列车性能试验按钮，点击按钮可进行相应的试验，在屏幕上显示试验时的相关数据、信息，并将数据、信息记录下来以备查询。

（2）功能示例

制动试验分为自动和手动两种模式：自动模式下，列车会按照制动档位从0到7再到紧急的顺序自动进行制动试验；手动时需由司机按照人机界面上的提示将司控器手柄置于相应的位置上。如图3所示制动试验界面，选择试验模式后，按“开始”键，控制器即会自动控制列车进行相应的制动试验，并将试验得到的各制动档位下的压力数据在屏幕上显示出来。

图3

5.故障帮助功能

（1）功能描述

人机界面可提供以下功能。

①提示故障发生。每当新故障出现时，人机界面弹出新故障发生提示窗口，并说明故障等级，司乘人员可转到故障画面进一步查看故障发生位置和故障详情；

②故障详细信息和处理措施的显示帮助。在屏幕上点击当前存在的故障代码，弹出相应的故障信息窗口，介绍故障设备、故障名称、故障可能的原因以及处理措施；

③故障代码查询。输入故障代码，查询后可弹出相应的故障信息窗口，介绍此代码所代表的故障设备、故障名称、故障可能的原因以及处理措施；

④故障记录查询和记录删除。可查询列车各子系统的故障记录，提供最近发生的100个故障的发生时间、发生地点、故障代码以及故障发生时的列车运行状态。可对故障记录进行删除操作。

（2）功能示例

功能示例见图4、5。

6.逻辑帮助功能

（1）功能描述

在人机界面上用指示灯、数据人机界面等控件做出控制器控制逻辑的梯形图，实时显示各开关量的通断状态和模拟量的数值，为司乘人员和维护检修人员提供在线帮助，便于查找问题，判断故障点。

图4

图5

（2）功能示例

图6

图6所示为列车运行模式帮助界面，界面上显示的是1车运行模式的逻辑图，当左侧的各输入点都闭合时，整条线路呈绿色，则右侧的输出点闭合，输出指示灯点亮。如果某一输入点断开，则界面上此输入点以黄色的断开开关形式显示，其后的线路也显示为黄色，表示此处线路不通，此时输出点指示灯不亮，表示没有输出。

7.用户权限功能

（1）功能描述

人机界面设定不同的用户级别，高级别的用户可查看低级别用户的画面并进行操作，低级别的用户不能查看高级别用户的画面或进行操作。对不同的级别设定不同的密码，按照输入的密码确定操作者的级别和权限。用户可自行设置、更改本级别和低级别的密码。

（2）功能示例

功能示例见图7。

图7

8.列车运行曲线显示功能

（1）功能描述

以曲线图的形式描绘列车运行数据的变化。在一个图里最多可用不同的颜色显示20条曲线并显示相应的数据。可以从控制器中读取数据实时描绘，同时将数据保存在人机界面的存储卡中。所保存的数据可以再读取绘制成历史曲线，也可用电脑将数据读出。曲线图可按比例缩放查看、可前后滚动查看；可选择显示其中数条曲线或全部曲线。

（2）功能示例

功能示例见图8。

图8

9.列车设备实况显示功能

（1）功能描述

人机界面的视频输入模块与安装在列车各处的4个摄像头连接，将监控到的视频图像实时显示到画面上，便于司机及时掌握列车状态。可捕捉瞬时图像保存到人机界面的存储卡中，保存的图像也可在人机界面上重新调出查看或将存储卡装在电脑中读出。

（2）功能示例

功能示例见图9。

图9

10.屏幕捕捉功能

（1）功能描述

人机界面可捕捉瞬时的当前画面并以JPG图片的格式保存在人机界面的存储卡中，图片分辨率与人机界面分辩率相同。屏幕捕捉的最短周期为5s。

（2）功能示例

功能示例见图10。

图10

二、结语

随着城轨列车对人机界面的功能需求越来越多、越来越深化，人机界面的功能完善和细化也变得越来越迫切。今后，城轨列车上的人机界面必将成为一个集显示、检修支持、试验支持、故障检测、在线帮助等于一体的平台。（收稿日期：2015-03-16）

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1671-0711（2015）04-0053-04