有關SS4B型機車無線重聯(lián)裝置測試平臺的探討

摘 要：簡述了自主研發(fā)的SS4B型機車無線重聯(lián)裝置的結構和工作原理，并對其中各個子模塊進行了簡單介紹。設計了一套模擬機車實際運行情況的機車無線重聯(lián)裝置操作及測試系統(tǒng)。闡述了測試平臺的硬件結構設計及由VC++開發(fā)的軟件設計流程。該系統(tǒng)解決了機車無線重聯(lián)裝置中各模塊的故障快速檢測問題，并可以對實際機車無線重聯(lián)裝置分布式控制進行模擬，具有很大的實際應用價值。

關鍵詞：機車無線重聯(lián)；分布式動力控制系統(tǒng)；測試平臺；SS4B型機車

1 引言

隨著鐵路貨運的重載化，開行長大重載組合列車是發(fā)展的方向，而開行重載組合列車首先需要解決機車遠程分布動力牽引控制問題。機車無線重聯(lián)同步控制技術是實現(xiàn)重載組合列車機車遠程分布動力牽引運行的關鍵技術，是重載鐵路牽引運輸?shù)暮诵募夹g之一。

自主研發(fā)的機車無線重聯(lián)同步操縱控制系統(tǒng)于2009年在神華線正式投入使用，因此研制SS4B型機車無線重聯(lián)裝置操作及測試平臺，實現(xiàn)對SS4B型萬噸機車操作模擬以及無線重聯(lián)裝置軟件測試、系統(tǒng)維護具有重要的現(xiàn)實意義。

本文重點介紹一種用于SS4B型電力機車無線重聯(lián)同步控制系統(tǒng)的功能測試，試驗平臺采用VC++編寫自動測試、數(shù)據(jù)監(jiān)控、BCU模擬操作軟件，通過MVB和以太網(wǎng)與機車無線重聯(lián)系統(tǒng)通信，試驗臺之間通過電臺通信模擬SS4B機車萬噸1+1編組或2+2編組模式，實現(xiàn)機車無線重聯(lián)系統(tǒng)分布式動力控制功能和空氣制動控制功能測試，從而為機車無線重聯(lián)裝置維護和測試提供保障。

2 SS4B機車無線重聯(lián)系統(tǒng)操作及測試系統(tǒng)

2.1 測試系統(tǒng)組成原理

目前在線路上運行的SS4B型重載列車由2臺或4臺SS4B型機車共同牽引，每臺機車安裝1套機車無線重聯(lián)裝置。該裝置對分布在一列組合列車中的每一臺機車上，以主控或從控的方式完成對列車的制動或牽引，從而實現(xiàn)多臺臺機車由一名司機同步控制。SS4B的無線重聯(lián)裝置的基本架構和主要構成如圖1所示。

該系統(tǒng)主要由三大部分組成，機車操縱控制單元OCE為中央處理器；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)單元DTE實現(xiàn)多機之間的遠程通訊功能；人機接口單元IDU實現(xiàn)人機交互。

本文所設計的測試平臺為系統(tǒng)測試平臺，即將機車無線重聯(lián)裝置按照機車上實際連線進行連接，對于其中需要外部接口信號的模塊，則通過測試臺機車指令及狀態(tài)模擬器給定實際機車信號，從而使機車無線重聯(lián)系統(tǒng)脫離機車，在實驗室運行，并實現(xiàn)1+1編組模式，或2+2編組模式。

2.2 測試平臺設計

2.2.2 測試平臺硬件組成

系統(tǒng)測試平臺主要包括3部分：電源系統(tǒng)、工控機和機車指令與狀態(tài)模擬器。

工控機用于來完成對測試數(shù)據(jù)的監(jiān)控、指令發(fā)送以及通訊控制。工控機除供Windows操作系統(tǒng)運行的硬件外，還包含MVB通訊板、32通道DIO板卡2塊、16通道AIO板卡2塊。其中，MVB板卡負責模擬讀取和發(fā)送BCU的數(shù)據(jù)；PCI-AIO卡采集網(wǎng)壓、級位等模擬量指令；PCI-DIO卡讀取系統(tǒng)測試臺機車的數(shù)字量指令。

測試平臺結構框圖如圖2所示。

機車指令與狀態(tài)模擬器用于模擬機車信號。模擬器的撥碼開關和旋轉(zhuǎn)按鈕，模擬機車指令的外部輸入，為系統(tǒng)提供正常運行所需的數(shù)字或模擬信號，實現(xiàn)機車實際運行時的各種狀態(tài)；LED指示燈用于模擬機車運行情況的狀態(tài)顯示。

系統(tǒng)測試臺采用交流220V供電，通過隔離變壓器分別接至工控機，AC220V/DC110V模塊和小功率AC/DC變換器，其中AC220V/DC110V模塊為測試臺提供各模塊工作所需的110V直流電源，小功率AC/DC變換器為測試臺內(nèi)其他接口模塊提供電源。

2.2.2 測試功能

測試平臺具備以下工作模式用于模擬機車各種工作狀態(tài)，測試系統(tǒng)性能。

（1）完整功能測試。上位機模擬BCU；機車指令與狀態(tài)模擬器通過測試線控制主控無線重聯(lián)系統(tǒng)發(fā)送控制指令、監(jiān)控從控無線重聯(lián)系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)；上位機通過以太網(wǎng)接口監(jiān)控機車無線重聯(lián)系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)完整功能測試。

（2）控制邏輯測試。上位機通過以太網(wǎng)控制主控無線重聯(lián)系統(tǒng)發(fā)送控制指令，模擬機車輸入信號，同時采集和分析從控無線重聯(lián)系統(tǒng)的輸出信號，以實現(xiàn)控制邏輯的測試。

3 軟件設計

3.1上位機軟件設計思想

本開發(fā)系統(tǒng)基于.net framework 技術的VC++編程語言編寫工控機開發(fā)平臺程序。Visual Studio2008是Microsoft公司推出的面向?qū)ο罂梢暬焖賾贸绦蜷_發(fā)工具。快速應用程序開發(fā)工具是通過使用預制的組件和可視化的編程界面大大簡化了Windows應用程序的設計和實現(xiàn)，提高了應用程序的編制效率，滿足應用程序的快速開發(fā)需求。

整個系統(tǒng)的軟件采用功能模塊化設計結構，便于軟件的功能擴展和維護。軟件的系統(tǒng)主要包括：圖形界面模塊，CRC32位校驗模塊，DIO開關量模塊，AIO數(shù)據(jù)采集模塊，MVB通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊。

3.2人機界面設計

測試平臺人機界面用于模擬列車司控臺輸出控制信號、實時監(jiān)控被測產(chǎn)品的狀態(tài)、顯示測試結果。本系統(tǒng)的界面在設計過程中最大程度上接近列車上的司機操作界面，狀態(tài)顯示界面也與機車上的顯示窗口類似，使得測試平臺可以模擬機車操控過程，測試臺操作主界面如圖3所示。具體包含以下功能：測試模式選擇功能，機車狀態(tài)實時顯示功能，機車編組、解編功能，數(shù)字量信號輸入輸出功能，模擬量信號輸入輸出功能等。

4 結論

本文提出了一種SS4B型機車無線重聯(lián)裝置操作與測試的設計方案，此方案通過試驗平臺的互聯(lián)，模擬SS4B機車萬噸編組模式，實現(xiàn)機車無線重聯(lián)系統(tǒng)分布式動力控制功能和空氣制動控制功能測試，實現(xiàn)了對實際機車無線重聯(lián)分布式控制的模擬，降低機車無線重聯(lián)裝置的檢測與維護費用，也為系統(tǒng)升級和創(chuàng)新提供了重要依據(jù)。

參考文獻

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作者簡介：陳謙，男，1986年4月、漢族、湖南株洲人、產(chǎn)品成本工程師，從事過機車無線重聯(lián)同步控制的研究。