便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)設計

馬翔宇，魏 佳

（1.中車青島四方車輛研究所有限公司 技術(shù)中心，青島 266000；2.中車青島四方車輛研究所有限公司 電氣事業(yè)本部，青島 266000）

便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)設計

馬翔宇1，魏 佳2

（1.中車青島四方車輛研究所有限公司 技術(shù)中心，青島 266000；2.中車青島四方車輛研究所有限公司 電氣事業(yè)本部，青島 266000）

隨著大量動車組投入運營，日常檢修和維護工作十分艱巨，要求檢修人員對故障的判斷必須高效而且準確。本文提出一種便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)的設計理念及實現(xiàn)方案，介紹了系統(tǒng)的主要功能與特點，對軟件設計思想進行總體概括，并對系統(tǒng)軟件中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析說明。

動車組；系統(tǒng)維護；軟件

動車組具有種類繁多、結(jié)構(gòu)復雜、集成度高、科技含量高等諸多特點，對運行維護人員提出了更高的要求。傳統(tǒng)運行維護模式主要依靠人工檢查及人員經(jīng)驗積累，這種模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化動車組運行維護和故障診斷的要求。為了快速準確地執(zhí)行故障診斷、提供遠程技術(shù)支持、降低檢修人力成本，本文提出一套便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)的設計方案與實現(xiàn)方法。便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)的任務是在動車組運行、維護期間向操作和檢修人員提供故障處理相關(guān)的有效技術(shù)支持，使動車組的運營保障、車輛檢修工作更加便利、快捷，提高動車組運用、保養(yǎng)維護的效率，為動車組的安全穩(wěn)定運營創(chuàng)造良好的環(huán)境。

1 系統(tǒng)概述

便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)適用于動車組列車的常見故障診斷，主要用戶為動車運用維護的相關(guān)人員，系統(tǒng)通過圖形、圖表，多媒體等交互方式，向其提供直觀快捷的技術(shù)支持，從而提高動車組的運用效率及可靠性。

系統(tǒng)硬件采用基于 X86架構(gòu)的定制平板電腦，機身結(jié)構(gòu)經(jīng)特殊設計，具有IP54等級，具有堅固耐用，抗震動性強等特點。中央處理器采用Intel高性能處理芯片，配備USB和高速無線網(wǎng)絡接口，電氣性能符合國標電氣性能試驗相關(guān)標準。系統(tǒng)預裝Windows7操作系統(tǒng)，符合大多數(shù)人操作習慣，性能穩(wěn)定，且維護方便。

2 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件是系統(tǒng)的人機交互接口，界面設計符合觸摸操作習慣，涵蓋了系統(tǒng)的所有交互功能。軟件主要包含故障信息查詢、故障處理方法、故障數(shù)據(jù)解析、故障記錄解析、故障信息錄入、技術(shù)文檔查看6大功能模塊，模塊間的調(diào)用關(guān)系如圖1所示。

（1）故障信息查詢：用戶通過列車顯示屏觀察故障代碼，將代碼錄入系統(tǒng)，可查詢得到故障的詳細描述，包括故障所屬的列車系統(tǒng)，故障說明等文字信息。信息數(shù)據(jù)采用標準XML格式存儲，與車輛數(shù)據(jù)格式兼容。

圖1 系統(tǒng)軟件功能圖

（2）故障處理方法：用戶可以通過選擇不同的子系統(tǒng)來查詢子系統(tǒng)下的故障信息，點擊故障信息后，顯示故障信息的詳細說明文字，圖片等描述。故障處理方法可通過圖片、音視頻等形式進行演示。系統(tǒng)支持目前主流的圖片及音視頻文件格式。

（2）故障數(shù)據(jù)解析：系統(tǒng)支持列車系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)在本地進行解析。操作人員可采集車輛中央控制單元故障數(shù)據(jù)，人機接口設備故障數(shù)據(jù)，故障診斷單元故障數(shù)據(jù)等，通過U盤連接到便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)，系統(tǒng)可自動識別U盤中列車數(shù)據(jù)文件進行解析，并顯示出故障信息的詳細描述。

（4）故障記錄解析：便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)可以通過無線模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，操作人員通過登錄各種地面監(jiān)控系統(tǒng)來查看列車實時的故障信息。

（5）故障信息錄入：通過無線模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，操作人員可登陸地面監(jiān)控系統(tǒng)，將便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)記錄的故障信息上傳到地面監(jiān)控系統(tǒng)，故障信息通過互聯(lián)網(wǎng)存儲到后臺數(shù)據(jù)庫。

（6）技術(shù)文檔查看：瀏覽列車各系統(tǒng)原理圖，接線圖，檢修文件，操作說明及其它技術(shù)支持文件。便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)可以支持多種格式的技術(shù)文檔，供不同操作人員查詢及學習列車技術(shù)資料。

3 系統(tǒng)軟件關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

3.1 XML處理模塊設計

由于列車數(shù)據(jù)容量大且條目多，為兼容車載設備數(shù)據(jù)格式，提高查詢響應速度，系統(tǒng)軟件采用了XML格式進行數(shù)據(jù)存儲。XML格式是W3C的標準，不同平臺可以通用，可移植性好，并且根據(jù)DOM規(guī)范，可以快捷地對XML文件進行各種操作。

以故障信息查詢?yōu)槔?，講解XML操作方法，每一條故障信息數(shù)據(jù)主要包括故障名稱、子系統(tǒng)名稱、處理方法、圖片文件路徑、視頻文件路徑等信息，故障信息以XML配置文件的形式存儲在系統(tǒng)環(huán)境中。在XML文件中，對故障名稱、子系統(tǒng)名稱、處理方法、圖片文件名稱、視頻文件名稱字段信息進行分別存儲，存儲文件格式如下：

故障信息查詢根據(jù)用戶在界面上選擇的故障信息內(nèi)容，由故障信息內(nèi)容為搜索條件對XML文件進行查詢。系統(tǒng)查詢調(diào)用XML數(shù)據(jù)處理模塊來完成，該模塊封裝了XML文件操作的所有功能，采用語法解析器MSXML.DLL對XML數(shù)據(jù)進行操作。XML數(shù)據(jù)處理模塊的主要實現(xiàn)如下：

（1）聲明XML DOM對象并載入XML文件到內(nèi)存，將其翻譯為DOM結(jié)構(gòu)樹：

（2）通過獲取根節(jié)點，再獲取節(jié)點對象的集合，節(jié)點的增加、刪除和變化都可以通過這個集合對象來操作：

（3）遍歷所有節(jié)點，通過比較等方法找到相關(guān)節(jié)點，從而對相關(guān)節(jié)點進行操作。

3.2 視頻文件處理模塊設計

便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)可以處理主流音視頻格式文件，運用維護人員可以觀看與故障相關(guān)的音視頻資料，從而快速獲取技術(shù)信息來指導工作。

系統(tǒng)軟件將音視頻處理功能封裝成獨立的軟件模塊，通過調(diào)用接口函數(shù)即可完成音視頻的播放控制功能。音視頻文件處理模塊的開發(fā)采用基于Windows平臺的Directshow開發(fā)框架，不同的音視頻數(shù)據(jù)處理功能分別封裝成Filter，不同的Filter按照一定順序連接起來，形成Filter Graph，各個Filter在Graph中協(xié)同工作，完成音視頻文件的播放。音視頻處理模塊能接收各種外部控制事件，控制Filter Graph的運行；將Filter Graph的運行狀態(tài)通過消息機制向外部反饋，音視頻文件的播放控制功能。視頻處理框圖如圖2所示。

圖2 視頻處理模塊框圖

音視頻處理模塊的外部接口包括音視頻的裝載，釋放、播放、暫停、停止、快進、快退、全屏顯示、抓圖等處理功能，系統(tǒng)軟件只需要根據(jù)需求調(diào)用相關(guān)功能接口即可，代碼如下：

3.3 故障解析模塊設計

便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)的故障解析功能可以對動車組診斷設備的故障記錄數(shù)據(jù)信息進行解析。維護人員將動車組診斷設備記錄的故障數(shù)據(jù)文件存入到U盤，然后插入系統(tǒng)主機，系統(tǒng)能夠自動識別U盤，并查找其中的故障記錄數(shù)據(jù)進行解析，將結(jié)果顯示在軟件界面中。

動車組診斷設備包括網(wǎng)絡監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)記錄儀等，這些數(shù)據(jù)都以特定格式存儲在文件中，以網(wǎng)絡監(jiān)控主機為例，故障數(shù)據(jù)以固定的字節(jié)數(shù)為一個單位進行存儲，每個數(shù)據(jù)單位分別代表時間、故障代碼、故障變量等信息。解析故障記錄需要依據(jù)故障解析配置文件來進行，配置文件中描述了各種各種設備類型、固定字節(jié)數(shù)、故障代碼含義等解析故障記錄需要的內(nèi)容，程序通過讀取配置文件就可以對不同類型的故障記錄進行解析。

故障解析模塊設計主要由識別U盤接入，檢測原始故障文件，解析故障文件，轉(zhuǎn)換存儲文件4部分組成。如果故障文件存在，則故障解析模塊根據(jù)解析規(guī)則對文件內(nèi)容進行解析，解析規(guī)則存儲在配置文件中，解析不同故障記錄文件會自動調(diào)用相應的解析規(guī)則進行解析。用戶也可以將解析后的故障數(shù)據(jù)存儲成其他文件格式，以方便保存查看，其他文件格式為txt格式或Excel格式，程序設計流程如圖3所示。

4 結(jié)束語

本文提出一種便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)的設計方案，并詳細介紹設計過程與實現(xiàn)技術(shù)。系統(tǒng)軟件基于VC++框架開發(fā)，采用微軟Directshow多媒體開發(fā)技術(shù)、基于DOM的XML文件解析技術(shù)以及Excel文件處理、存儲設備自動識別等相關(guān)技術(shù)。用戶界面基于簡潔、莊重的原則進行設計，美觀、大方并且符合觸摸屏操作習慣。系統(tǒng)測試階段采用大量音視頻數(shù)據(jù)文件、圖片文件、XML數(shù)據(jù)文件、Excel數(shù)據(jù)文件、PDF文件、Word文件等進行各種測試，測試期間，軟件運行穩(wěn)定、界面切換快速、視頻播放流暢。

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

馬翔宇，工程師；魏 佳，工程師。