劉文鴻 李輝 王雪峰 任俊利 石方圓

摘要： 本文介紹的獨立式智能列車故障診斷系統(tǒng)解決了診斷系統(tǒng)功能、HMI顯示功能和列車控制監(jiān)視功能相互獨立的技術問題。診斷系統(tǒng)程序更新不影響列車控制監(jiān)控程序的正常運行，降低診斷系統(tǒng)更新帶來的意外風險，提高列車運行的安全性。同時該診斷系統(tǒng)更新具有流量少、速度快等特點，通過3G網(wǎng)絡、城域網(wǎng)絡或Wi-Fi實現(xiàn)診斷系統(tǒng)遠程更新的功能，方便列車維護人員對診斷系統(tǒng)更新工作。

【關鍵詞】軌道交通 車載 故障診斷 智能 獨立 多線程

軌道交通為國民出行帶來極大便利的同時，軌道車輛運營安全和車載列車故障診斷系統(tǒng)的研究就顯得越發(fā)重要。車載列車故障診斷系統(tǒng)為司機和維護人員提供寶貴的應急故障處理和維修信息。

當前車載故障診斷系統(tǒng)一般是集成在TCMS列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的CCU中央控制器中，CCU在負責列車控制和監(jiān)控功能外，還負責對列車數(shù)據(jù)進行分析和故障診斷，將符合判斷條件的故障信息通過通訊協(xié)議傳遞給HMI人機交互界面顯示出來。由于診斷系統(tǒng)功能與控制監(jiān)視功能編寫在一個可執(zhí)行文件中，在更新診斷系統(tǒng)功能時，列車控制監(jiān)視程序也被更新，如果控制監(jiān)視程序在編碼或編譯階段發(fā)生意外更改，這樣會對列車的運行安全造成隱患。

本文介紹的診斷系統(tǒng)方案中，ccu不再負責列車的故障診斷功能，在HMI中實現(xiàn)診斷功能，診斷系統(tǒng)的可執(zhí)行文件獨立于其它TCMS軟件，診斷系統(tǒng)程序更新不影響列車控制監(jiān)控程序和HMI顯示程序的正常運行，因此稱之為獨立式智能列車故障診斷系統(tǒng)。1獨立式智能列車故障診斷系統(tǒng)整體技術方案

l.1 TCMS列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)軟件結構

1.1.1 列車控制和監(jiān)視程序

該程序提供列車主要控制邏輯功能，包括對列車狀態(tài)監(jiān)視、列車運行控制以及子系統(tǒng)管理等主要功能。

1.1.2 HMI顯示程序

該程序提供HMI主要的顯示功能、與ccu通信功能、以及故障信息顯示功能。

1.1.3 診斷系統(tǒng)程序

該診斷系統(tǒng)程序提供故障判斷邏輯、故障等級、故障分類、故障詳細描述、故障處理應急方案、以及故障診斷系統(tǒng)版本管理，而且允許診斷系統(tǒng)程序更新采用補丁升級和整體升級的方式。

1.2 獨立式智能列車故障診斷程序更新方式

如圖1所示，更新方式一：整體更新方式即刪除原有的故障診斷配置文件，上載新版配置文件；更新方式二：補丁追加方式為保留原有故障診斷配置文件，而向其中追加需要更新的配置文件。

如圖2所示，在HMI系統(tǒng)中設置了診斷系統(tǒng)程序更新服務器，維護人員客戶端可以通過以太網(wǎng)通信與服務器相連接，為了增加安全性，服務器要求客戶端連接進行密碼驗證，并且記錄客戶端MAC地址、硬盤串號硬件信息，以及客戶端操作記錄等。

當診斷程序需要升級時，例如從1.2.6版本升級到1.2.8版本時，客戶端軟件自動檢測版本差異，并將只有差異的診斷配置文件打包發(fā)布給HMI進行診斷系統(tǒng)的升級，這樣避免由于升級全部文件導致流量大、升級緩慢的情況。當以打補丁的方式進行升級次數(shù)過多時，客戶端會提示進行診斷系統(tǒng)配置文件整體更新，這樣可以解決由于補丁式升級帶來文件瑣碎的不利。

如圖3所示，該設計方案尤其適用于通過3G網(wǎng)絡進行遠程診斷系統(tǒng)更新。

1.3 獨立式智能列車故障診斷系統(tǒng)工作原理

如圖4所示，診斷系統(tǒng)程序直接對MVB總線數(shù)據(jù)進行采集，并分線程輪詢故障判斷邏輯，當故障判斷邏輯成立時，即故障產生時，診斷系統(tǒng)程序將相應的故障信息和處理方案放到HMI共享內容中，此時HMI顯示程序從共享內容中讀取故障信息和處理方案并進行顯示。

1.4 獨立式智能列車故障診斷系統(tǒng)多線程掃描機制

HMI直接采集列車總線上的所有數(shù)據(jù)。依據(jù)故障診斷級別A級、B級、C級，HMI在處理上采用多線程處理，如圖5所示，具體設置3個線程分別對大故障、中故障、小故障進行周期性掃描，對高等級故障掃描線程周期短，以確保對大故障檢測實時性。

1.5 應用實施例

以selctron平臺搭建列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，HMI選用pixy公司的901NC型號的顯示屏，參照本文設計對HMI程序進行CAN網(wǎng)絡通信程序開發(fā)，診斷系統(tǒng)開發(fā)，升級服務器配置。最終車載故障診斷系統(tǒng)完全在HMI中實現(xiàn)，診斷系統(tǒng)的升級不影響到列車控制程序的運行。

2 獨立式智能列車故障診斷系統(tǒng)解決的問題

（1）診斷系統(tǒng)完全在HMI中實現(xiàn)，診斷系統(tǒng)更新不會影響列車控制監(jiān)視功能，降低由于診斷系統(tǒng)更新造成的潛在隱患，即使在車輛運營中也能夠進行診斷系統(tǒng)的更新。

（2）診斷系統(tǒng)更新可以是整體更新方式，也可以是補丁升級的方式，有效縮短系統(tǒng)更新時間，減少更新流量。

（3）通過3G網(wǎng)絡、城域網(wǎng)絡或Wi-Fi網(wǎng)絡，列車司機或維護人員能夠在第一時間快速便捷的升級列車診斷系統(tǒng)。

（4）采用多線程的方式掃描不同級別的故障，實現(xiàn)重大故障先診斷的功能，提高了故障診斷的效率。

參考文獻

[1]邵位，列車故障診斷專家系統(tǒng)智能技術研究[D].大連交通大學，2013.