便携式动车组故障诊断系统设计

马翔宇，魏 佳

（1.中车青岛四方车辆研究所有限公司 技术中心，青岛 266000；2.中车青岛四方车辆研究所有限公司 电气事业本部，青岛 266000）

便携式动车组故障诊断系统设计

马翔宇1，魏 佳2

（1.中车青岛四方车辆研究所有限公司 技术中心，青岛 266000；2.中车青岛四方车辆研究所有限公司 电气事业本部，青岛 266000）

随着大量动车组投入运营，日常检修和维护工作十分艰巨，要求检修人员对故障的判断必须高效而且准确。本文提出一种便携式动车组故障诊断系统的设计理念及实现方案，介绍了系统的主要功能与特点，对软件设计思想进行总体概括，并对系统软件中所涉及的关键技术进行了分析说明。

动车组；系统维护；软件

动车组具有种类繁多、结构复杂、集成度高、科技含量高等诸多特点，对运行维护人员提出了更高的要求。传统运行维护模式主要依靠人工检查及人员经验积累，这种模式已经不能满足现代化动车组运行维护和故障诊断的要求。为了快速准确地执行故障诊断、提供远程技术支持、降低检修人力成本，本文提出一套便携式动车组故障诊断系统的设计方案与实现方法。便携式动车组故障诊断系统的任务是在动车组运行、维护期间向操作和检修人员提供故障处理相关的有效技术支持，使动车组的运营保障、车辆检修工作更加便利、快捷，提高动车组运用、保养维护的效率，为动车组的安全稳定运营创造良好的环境。

1 系统概述

便携式动车组故障诊断系统适用于动车组列车的常见故障诊断，主要用户为动车运用维护的相关人员，系统通过图形、图表，多媒体等交互方式，向其提供直观快捷的技术支持，从而提高动车组的运用效率及可靠性。

系统硬件采用基于 X86架构的定制平板电脑，机身结构经特殊设计，具有IP54等级，具有坚固耐用，抗震动性强等特点。中央处理器采用Intel高性能处理芯片，配备USB和高速无线网络接口，电气性能符合国标电气性能试验相关标准。系统预装Windows7操作系统，符合大多数人操作习惯，性能稳定，且维护方便。

2 系统软件设计

系统软件是系统的人机交互接口，界面设计符合触摸操作习惯，涵盖了系统的所有交互功能。软件主要包含故障信息查询、故障处理方法、故障数据解析、故障记录解析、故障信息录入、技术文档查看6大功能模块，模块间的调用关系如图1所示。

（1）故障信息查询：用户通过列车显示屏观察故障代码，将代码录入系统，可查询得到故障的详细描述，包括故障所属的列车系统，故障说明等文字信息。信息数据采用标准XML格式存储，与车辆数据格式兼容。

图1 系统软件功能图

（2）故障处理方法：用户可以通过选择不同的子系统来查询子系统下的故障信息，点击故障信息后，显示故障信息的详细说明文字，图片等描述。故障处理方法可通过图片、音视频等形式进行演示。系统支持目前主流的图片及音视频文件格式。

（2）故障数据解析：系统支持列车系统故障数据在本地进行解析。操作人员可采集车辆中央控制单元故障数据，人机接口设备故障数据，故障诊断单元故障数据等，通过U盘连接到便携式动车组故障诊断系统，系统可自动识别U盘中列车数据文件进行解析，并显示出故障信息的详细描述。

（4）故障记录解析：便携式动车组故障诊断系统可以通过无线模块接入互联网，操作人员通过登录各种地面监控系统来查看列车实时的故障信息。

（5）故障信息录入：通过无线模块接入互联网，操作人员可登陆地面监控系统，将便携式动车组故障诊断系统记录的故障信息上传到地面监控系统，故障信息通过互联网存储到后台数据库。

（6）技术文档查看：浏览列车各系统原理图，接线图，检修文件，操作说明及其它技术支持文件。便携式动车组故障诊断系统可以支持多种格式的技术文档，供不同操作人员查询及学习列车技术资料。

3 系统软件关键技术实现

3.1 XML处理模块设计

由于列车数据容量大且条目多，为兼容车载设备数据格式，提高查询响应速度，系统软件采用了XML格式进行数据存储。XML格式是W3C的标准，不同平台可以通用，可移植性好，并且根据DOM规范，可以快捷地对XML文件进行各种操作。

以故障信息查询为例，讲解XML操作方法，每一条故障信息数据主要包括故障名称、子系统名称、处理方法、图片文件路径、视频文件路径等信息，故障信息以XML配置文件的形式存储在系统环境中。在XML文件中，对故障名称、子系统名称、处理方法、图片文件名称、视频文件名称字段信息进行分别存储，存储文件格式如下：

故障信息查询根据用户在界面上选择的故障信息内容，由故障信息内容为搜索条件对XML文件进行查询。系统查询调用XML数据处理模块来完成，该模块封装了XML文件操作的所有功能，采用语法解析器MSXML.DLL对XML数据进行操作。XML数据处理模块的主要实现如下：

（1）声明XML DOM对象并载入XML文件到内存，将其翻译为DOM结构树：

（2）通过获取根节点，再获取节点对象的集合，节点的增加、删除和变化都可以通过这个集合对象来操作：

（3）遍历所有节点，通过比较等方法找到相关节点，从而对相关节点进行操作。

3.2 视频文件处理模块设计

便携式动车组故障诊断系统可以处理主流音视频格式文件，运用维护人员可以观看与故障相关的音视频资料，从而快速获取技术信息来指导工作。

系统软件将音视频处理功能封装成独立的软件模块，通过调用接口函数即可完成音视频的播放控制功能。音视频文件处理模块的开发采用基于Windows平台的Directshow开发框架，不同的音视频数据处理功能分别封装成Filter，不同的Filter按照一定顺序连接起来，形成Filter Graph，各个Filter在Graph中协同工作，完成音视频文件的播放。音视频处理模块能接收各种外部控制事件，控制Filter Graph的运行；将Filter Graph的运行状态通过消息机制向外部反馈，音视频文件的播放控制功能。视频处理框图如图2所示。

图2 视频处理模块框图

音视频处理模块的外部接口包括音视频的装载，释放、播放、暂停、停止、快进、快退、全屏显示、抓图等处理功能，系统软件只需要根据需求调用相关功能接口即可，代码如下：

3.3 故障解析模块设计

便携式动车组故障诊断系统的故障解析功能可以对动车组诊断设备的故障记录数据信息进行解析。维护人员将动车组诊断设备记录的故障数据文件存入到U盘，然后插入系统主机，系统能够自动识别U盘，并查找其中的故障记录数据进行解析，将结果显示在软件界面中。

动车组诊断设备包括网络监控主机、数据记录仪等，这些数据都以特定格式存储在文件中，以网络监控主机为例，故障数据以固定的字节数为一个单位进行存储，每个数据单位分别代表时间、故障代码、故障变量等信息。解析故障记录需要依据故障解析配置文件来进行，配置文件中描述了各种各种设备类型、固定字节数、故障代码含义等解析故障记录需要的内容，程序通过读取配置文件就可以对不同类型的故障记录进行解析。

故障解析模块设计主要由识别U盘接入，检测原始故障文件，解析故障文件，转换存储文件4部分组成。如果故障文件存在，则故障解析模块根据解析规则对文件内容进行解析，解析规则存储在配置文件中，解析不同故障记录文件会自动调用相应的解析规则进行解析。用户也可以将解析后的故障数据存储成其他文件格式，以方便保存查看，其他文件格式为txt格式或Excel格式，程序设计流程如图3所示。

4 结束语

本文提出一种便携式动车组故障诊断系统的设计方案，并详细介绍设计过程与实现技术。系统软件基于VC++框架开发，采用微软Directshow多媒体开发技术、基于DOM的XML文件解析技术以及Excel文件处理、存储设备自动识别等相关技术。用户界面基于简洁、庄重的原则进行设计，美观、大方并且符合触摸屏操作习惯。系统测试阶段采用大量音视频数据文件、图片文件、XML数据文件、Excel数据文件、PDF文件、Word文件等进行各种测试，测试期间，软件运行稳定、界面切换快速、视频播放流畅。

Portable EMU Fault Diagnosis System

MA Xiangyu1,WEI Jia2
( 1.Technology Center,CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co.Ltd.,Qingdao 266000,China;2.Electric Business Headquarter,CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co.Ltd.,Qingdao 266000,China)

With a large number of EMUs put into operation,the work of routine inspection and maintenance is very diffcult.Effciently and accurately determining the fault is requested to staffs.This paper presented a design concept and implementation scheme for a portable EMU Fault Diagnosis System,described the main features and characteristics of the System,summarized the overall idea of software design,and analyzed the key technologies involved in the system software.

EMU;system maintenance;software

U266.2∶U269.322

A

1005-8451（2016）05-0048-04

2015-11-17

马翔宇，工程师；魏 佳，工程师。