基于多功能车辆总线的CRH3型动车组单车电气调试系统.pdf

第35卷,第5期
中国铁道科学
Vol 35 No 5
2014年9月
CHINA RAILWAY SCIENCE
September, 2014
文章编号:1001-4632(2014)05-0140-05
基于多功能车辆总线的CRH3型动车组
单车电气调试系统
尹怀仙2,姚放,王欣
(1.青岛大学科研处,山东青岛266071;2.北京交通大学交通运输学院,北京10004
3.中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081)
摘要:根据对CRH型动车纽网络控制系统结构的分析,研制基于多功能车辆总线(MWB)的CRH3型
动车组单车电气调试系统。该系统由硬件和软件两部分组成:硬件部分采用可移动式机箱,具有易散热、高强
度和易操作的优点,且使用第4类MVB通信网卡替代中央控制单元,实现总线管理功能,并利用MVB信号判
断动车组电气线路连接是否正确,对各车载设备功能做初步测试;软件部分采用模型一视图一控制器(MVC)
框架设计,釆用 Visual C++语言设计用户界面,利用图标动态反映当前被测车体的电气连接状态。该单车电气
调试系统不但接口简单,移动方便,通信接口及功能可配置,能够大大提高CRH型动车组的电气调试效率,
有嫩降低调试时的出错概率,还可通过变更接口和功能配置文件,使其适用于列车网络基于TCN的其他型号动
车组的调试。
关键词:多功能车辆总线;高速动车组;单车调试;电气调试
中图分类号:U260.2:U269.32文献标识码:B
doi:10.3969/.issn-1001-4632.2014.05.20
高速动车组调试系统是动车组制造系统的重术,研制基于多功能车辆总线( Multifunction V
要组成部分,主要用于完成动车组单车静态的电气 hicle Bus,MVB)2的CRH3型动车组单车电气调
调试、机械调试、称重和单车淋雨试验,以及整列试系统
车的编组、静态调试、动态调试、淋兩试验和限界
试验等。单车静态调试的核心是单车电气调试,也1CRH3型动车组网络控制系统结构
是列车静态调试前的重要步骤,其作用一方面是保分析
证车上电气线路的正常连接,另一方面是对各车载
设备功能做初步测试,以保证它们能够正常工作。
CRHJ型动车组网络控制系统采用列车通信网
作为高速动车组调试系统子系统之一的单车电气调络( Train Communication Network,TCN)技术
试系统,目前国内主要以外置可移动的接口箱为调标准的,其通信网络由绞线式列车总线(Wire
试工具,通过冗余的硬线将单车的电气线路与接口 Train Bus,WTB)和多功能车辆总线两级组成,
箱连接,打开接口箱上的开关向单车的电气线路发其拓扑结构如图1所示。由图1看出:CRH3型动
送控制信号,根据接口箱上的信号灯或发光二极管车组的MVB管理器为中央控制单元( Central
的显示,判断单车电气线路的连接状态是否正常。 Control Unit,CCU),车上受控且功能复杂的各
这种调试方式的优点是控制和判断方式直观,容易子系统(如牵引、制动、辅助供电、空调和车门等
掌握;缺点是接线方式较复杂,且形式不灵活,需子系统)具有单独的智能控制单元(如牵引控制单
要为每种被测车型分别搭建测试环境,工作量大,元TCU,制动控制单元BCU等),通过MVB网
不易更改。因此,为了克服目前单车电气调试系统络接∏连接到车辆的MVB网络上,而一些功能和
的不足,利用车载网络控制技术和以太网通信技接口相对简单的子系统(如照明、火灾报警、厨房
收稿日期:2014-04-10;修订日期:2014-06-05
基金项目:国家科技支撑计划项目(2011 BAGO5BO2)
作者简介:;尹怀仙(1981-),女,山东青岛人,高级工程师。
第5期
基于多功能车辆总线的CRH3型动车组单车电气调试系统
设备及列车硬线信号等子系统)则通过通用网络接MVB迅速反馈到中央控制单元。因此,CRH3型
口设备连接到MVB网络上,这样车上出现的大到动车组的单车电气调试系统可充分利用MVB技术
子系统故障、小到继电器线圈粘连都可以通过的这种优势完成单车电气调试
关
MVB
继中
中继器
中继器
中继器
中器
中绯器中继器
辅助
牵引
制动
入输出
入辁出
入输出
个期
回??吗「??に?「m
制动
输出
图1CRH3型动车组网络控制系统通信网络拓扑结构图
在MVB中,设备可划分为6类,不同类别的门控制单元工作正常。同时调试系统也通过MVB
设备承载不同的功能和服务。等级越高功能越强与车辆上的分布式输入输出工作站、温度采集模块
大,其中第4类设备为MIVB中的主设备,完成主等设备进行通信,通过输人输出工作站控制继电器
帧发送、设备扫描、时间仲裁和主权转移等功能,动作,完成相应的控制功能,同时读取继电器状态
从而实现MVB网络中数据的传输。因此,和线路状态,并通过温度采集模块读取电机、轴承
CRH3型动车组单车电气调试系统可使用1块与温度,完成照明系统、火灾系统、卫生系统、转向
TCN技术标准一致的MVB通信网卡,使其不仅架、电气线路、温度传感器等不带有控制单元功能
具备总线管理功能,还具有收发MVB过程数据及简单子系统的调试,例如通过输入输出工作站控制
消息数据的功能。
冷却系统的风扇启停和高低速切换等。
2.2硬件平合
2基于MVB的CRH3型动车组单车
调试系统的机箱采用金属材质,设计时兼顾易
电气调试系统
散热、高强度和易操作性等要求。机箱设计规格为
900mmX600mn×900mm,颜色选用国际流行
2.1工作原理
灰。机箱的四壁都设有散热孔,能够有效地降低其
基于MVB的CRH3型动车组单车电气调试系内部温度;机箱的前、后门和侧门均设计为可拆卸
统(简称调试系统)相当于可移动的中央控制单元式,同时在后门开有高100mm、宽450mm、且
和人机界面显示屏( Human Machine Interface,带有翻盖式盖板的长方形孔槽,以方便电源线和
HM),图2为其工作原理。由图2看出:在进行MVB网线等设备的安装和拆除;机箱的底部设计
单车调试时,首先要为被测车厢提供基本的外部环安装4个带刹车的脚轮,方便在调试厂房里移动,
境,如提供外部供电和为列车管供气等,然后将调同时还设有4个固定脚钉,以备需要长期固定于某
试系统与被测车体通过MVB通信电缆连接,调试点时使用。
系统通过MVB与带有控制单元的功能复杂子系统
调试系统的硬件载体采用工控机( Industrial
直接通信,采用调试系统软件模拟中央控制单元的PC,IPC),其具有高可靠性、高实时性、高扩充
应用软件功能向MVB发送控制指令,接收反馈信性和高兼容性等特点,耐粉尘、烟雾、高/低温、
号完成牵引、制动、车门、空调和旅客信息等子系潮湿、震动、腐蚀,可维护性极强;输入、输出设
统的调试工作。例如通过指令来控制车门的打开和备采用ICD电脑切换器( Keyboard Video Mouse,
关闭操作,如果车门动作和反馈均正确,则代表车KVM),整合了ICD、笔记本式键盘和平板鼠标,