标准动车组单车网络智能调试设备设计与应用

周鹏

摘要：随着我国社会经济的发展，动车投入不断增加，为人们的出行提供了更多的便利。为了保证人们出行的安全，各大机车厂都在对动车组网络内容进行调试，特别是单车网络控制系统的调试方法较繁琐，依靠人工调试将不断增加其劳动强度。因此，需使用智能设备，减轻工人的劳动压力。

关键词：标准动车组;单车网络;智能调试

实现动车组的自动调试是高速铁路装备制造向智能化方向发展的趋势。为解决高速动车组静态调试时无法建立列车网络、无法检测单车功能的问题，我国早在2013年就引进了SIMIT试验台，通过MVB车辆总线与单车建立网络通信，实现车辆功能调试。随着我国高铁产能的不断升级，现有移动工作台调试平台需根据例行测试项点文件逐项手动进行，牵引制动、辅助电源、门控、灯控等多个子系统的功能调试需投入大量时间，而且这些调试平台是针对单个车型定制的，在扩展多个速度等级车型时很难迭代创新。基于此，本文重点论述了标准动车组单车网络智能调试设备设计与应用。

一、调试工装设计需求

调试工装作为调试技术人员操作的控制设备，首先，实现动力集中型动车组在无动力车下的拖车（包括控制车）调试;其次，应满足操作简单、安全、维护方便等要求。工装在控制中应实现以下功能：①模拟动力车与控制车之间的WTB总线数据交互功能;②模拟动力车与拖车之间LonWorks总线交互的数据通信;③模拟接收到的控制车信息和拖车状态信息的界面显示功能;④模拟动力车发送的控制指令和机车相关子系统的通信故障信息源;⑤模拟动力车的本地数字量输入输出源。

二、标准动车组单车网络智能调试设备设计与应用

1、MVB总线通信机制。在单车网络调试试验中，由于每辆车都解编，因此涉及的列车通信网络（TCN）主要采用MVB车辆总线，该总线为串行数据通信总线，主要用于具有互操作性及互换性要求的互联设备间的数据通信，通过网络能实现车内数据采集及控制。每个时刻，MVB总线通信系统由一个总线主设备作为通信发起者和其他设备作为总线从设备。总线传输数据分为周期性数据及非周期性数据。由于MVB网络是一个静态配置网络，总线主设备根据应用程序预先配置的周期扫描表（主要是周期数据请求）发送主帧，定期轮询从设备的源端口，接收轮询的源端口将以从帧的形式向总线发送预先寄存的周期数据，相应的宿端口将读取分析这些数据。

2、硬件方案设计。硬件设计部分包括：便携式一体机、MVB网卡和MVB通信线缆。结合国内相关高铁制造企业现有单车网络测试装置的优缺点，以及生产调试车间在大量实际调试工作中遇到的问题，单车网络智能调试设备的硬件选择应满足以下要求：①整个设备轻量化、集成度高，监控主机显示屏一体;②主机配备PCI-E、PCI104、USB扩展口等;③MVB网卡冗余设计，通信性能稳定;④通信介质能有效抵抗电磁等因素的干扰。为了方便用户方便、高效地进行试验工作，在便携式一体机的外型尺寸选择长×宽×高为370×270×80mm，质量≤7kg机型。由于MVB网卡需直接从计算机主板接入电源，因此应选择与计算机主板工作电压相同或相近的MVB网卡;MVB网卡通电时，网卡内需自启动初始化处理，而且网卡需支持4096个过程变量端口（源端口与宿端口），16～256位可配置。MVB通信线缆为符合铁路行业标准的EMD屏蔽双绞线，线缆的结构特点能防止信号串扰，保证网络数据传输的准确性。

3、变量、消息服务。实时协议是一种提供车辆内或车辆间通信的协议，它指定了两种主要的应用通信服务：变量、消息服务。变量服务：为解决时间紧迫数据或过程变量可快速发送的问题而制定，过程变量由短数据组成，二进制布尔型变量只有一位或两位，模拟变量有十六位或三十二位，若过程变量逐个传输效率低，则将多个数据帧组合成一个过程数据帧发送。有时列车通信网络上许多地方的其他设备同时需要一处过程数据，因此过程数据通常以广播的形式发送，在传输过程数据时使用源地址标识，因此称为源寻址广播。过程数据的通信过程由总线主机启动，总线主机启动一个主帧，其中包含过程数据标识符（源地址），总线上的所有从设备接收此主帧，并将其与自己的源地址進行比较，若相同则此设备作为源设备广播一个从帧，总线上的其他从设备应接收该从帧，此时一轮通信完成。

4、EEMU动态调试。EEMU动车组的动态例行试验与高速动车组的动态例行试验主要不同为：①接触网供电时混合动车组的动态性能。混合动力动车组除需测试在接触网供电时的动态性能外，还需测试动力蓄电池在动态过程中的充电能力和制动过程中电制动反馈能量的吸收性能。②动力蓄电池供电时混合动力动车组的动态性能。当混合动力动车组在无接触网供电时，动力蓄电池可向车辆牵引和辅助系统供电，此时混合动力动车组各系统的动态性能应与接触网供电时相同，并应研究蓄电池的储能能力和制动时电制动反馈能量的吸收性能。

5、多车型通信测试。依次选择TC01、M02、TP03、M04单车，通过带电气接口，长度30m（满足单车长度）的EMD屏蔽双绞线与智能调试设备连接测试。首先，车上调试人员根据测试项点要求，闭合车上直流柜或控制柜内相应设备的继电器开关，并在上位机的测试监控记录界面上观察测试结果的反馈输出;其次，在上位机测试监控界面上切换手动测试模式，选择需要指令控制输出的测试项点，操作完成后，车上调试人员观察相应线号继电器的吸合状态，而且操作的反馈输出也可在测试界面上观察到。

总之，随着我国经济的快速发展和社会的不断进步，我国的综合国力显著增强。为改善我国标准动车组制造检修过程中单车网络控制系统（TCMS）功能调试模式繁琐、调试过程人员劳动强度高等问题，针对不同速度等级的网络工艺调试，研究设计单车网络智能调试设备。与原同类调试设备相比，该设备的便携性得到了充分提高。在手动监控测试模式的基础上，创新性地增加了智能自动测试模式。该智能调试设备在实际生产中的应用表明，它不仅能稳定地实现与单列车的网络通信，有效帮助调试人员排查网络控制系统电气原理设计或线路搭建时存在的问题，同时也提高了静态调试工艺作业效率。

参考文献：

[1]周浩尚.基于MVB和TRDP的列车主控双网冗余设计与实现[J].机车电传动，2018（05）.