劉紀(jì)龍，吳冬華，苗 欣，李 琳，江守亮，李言民，王 濱，宋慶詳

(中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266000)

0 引言

近年來我國高速鐵路事業(yè)突飛猛進(jìn)，高速鐵路憑借速度快等特點成為人們不可或缺的代步工具，車載設(shè)備安全可靠運(yùn)行成為關(guān)注的重點[1]。隨著現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、微電子技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)等支撐技術(shù)的快速發(fā)展，車載控制設(shè)備數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高性能成為發(fā)展方向[2]。

安全對于軌道交通行業(yè)是個繞不開的話題，因為一旦發(fā)生事故通常都不是小事情，會造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失以及社會負(fù)面新聞等嚴(yán)重不良后果[3]。鐵路通信信號系統(tǒng)是保障鐵路運(yùn)輸安全的基礎(chǔ)之一。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代鐵路通信信號傳輸技術(shù)也向網(wǎng)絡(luò)化、智能化和數(shù)字化方向發(fā)展，實現(xiàn)了鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度指揮，保障列車的安全運(yùn)行，提高了列車運(yùn)行效率和質(zhì)量[4]?，F(xiàn)代通信技術(shù)和計算機(jī)聯(lián)鎖中的容錯、冗余技術(shù)在鐵路通信信號傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用有助于實現(xiàn)鐵路系統(tǒng)調(diào)度通信的一體化[5]。

為使控制及診斷系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，新型車載控制及診斷系統(tǒng)部件采用可編程邏輯控制器設(shè)計，選用成熟可靠的產(chǎn)品，通過冗余架構(gòu)設(shè)計，使其達(dá)到高可靠性。其整體采用組合化及模塊化設(shè)計，使設(shè)備具有較高的可維修性及擴(kuò)展性。并且可以通過編程調(diào)整控制邏輯，利用控制器的診斷系統(tǒng)快速排除故障。

1 系統(tǒng)工作原理及架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)工作原理

車載控制及診斷系統(tǒng)部件是高速磁浮窄車體車載控制及診斷系統(tǒng)中的重要部件，其功能是將來自車載安全計算機(jī)的與安全相關(guān)的控制指令發(fā)送給車輛子系統(tǒng)，并將子系統(tǒng)發(fā)送的狀態(tài)監(jiān)視信號反饋給車載安全計算機(jī)。

車載控制及診斷系統(tǒng)部件作為車載控制系統(tǒng)的底層控制設(shè)備，安裝在車下，用于車載控制系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)采集及控制指令下發(fā)，指令和狀態(tài)監(jiān)視信號主要有：懸浮、導(dǎo)向、渦流制動、車載電網(wǎng)、車門的相關(guān)指令及相應(yīng)狀態(tài)監(jiān)視信號、乘客緊急報警信號、火災(zāi)報警信號。

車載控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示，兩端車的任一車載安全計算機(jī)發(fā)出的指令信號到達(dá)各車的車載控制及診斷系統(tǒng)部件后，經(jīng)過內(nèi)部接線端子分配，將信號同時發(fā)送到本車的兩個車載控制器。車載控制器內(nèi)的冗余PLC間采用總線通訊，主副PLC同步將接收到的指令信號進(jìn)行放大、增強(qiáng)處理后發(fā)送給相應(yīng)的車載設(shè)備。當(dāng)其中一個車載控制器故障時，車載設(shè)備仍能接收到正常的控制指令。

圖1 指令信號數(shù)據(jù)流向

1.2 系統(tǒng)冗余架構(gòu)

車載控制及診斷系統(tǒng)部件所傳輸?shù)目刂浦噶罴盃顟B(tài)信號是高速磁浮窄列車控制及診斷系統(tǒng)的重要信號，該設(shè)備的安全可靠性對于全車的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。本設(shè)計采用冗余架構(gòu)的安全PLC實現(xiàn)邏輯判斷程序及信號傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠[6]。

列車控制系統(tǒng)為達(dá)到高可靠性，廣泛采用雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)的信號設(shè)備.雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)的安全性由每個通道(單機(jī))的自診斷與故障安全輸入、輸出保證[7]。每個通道的單一處理器模塊診斷該通道是否發(fā)生錯誤，邏輯上存在自己診斷自己的安全“盲點”.為了解決這個問題,可以在傳統(tǒng)雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)的每個通道中設(shè)置雙處理器模塊,雙處理器模塊互為冗余備份,或者相互監(jiān)督,或者構(gòu)成監(jiān)督與被監(jiān)督關(guān)系,在此稱這樣的系統(tǒng)為四模冗余(QMR,quadruplemodular redundant)系統(tǒng)[8]。QMR系統(tǒng)由兩個通道組成,兩個通道互為熱備關(guān)系.每個通道包括雙處理器模塊和輸入/輸出(I/O)模塊。處理器模塊包括中央處理器、存儲器和外圍控制邏輯等[9]。I/O模塊完成數(shù)字量、模擬量、脈沖量輸入輸出功能，還完成各種外部通信功能。一般來說，每個通道使用同一組電源,兩個通道分別使用兩組電源。QMR系統(tǒng)中每個通道的雙處理器模塊互為冗余備份關(guān)系時,可以與雙輸入/單輸出模塊配合[10]。

如圖2所示，每個處理器模塊都設(shè)置輸入模塊,每個通道包含冗余雙處理器模塊與雙輸入/單輸出模塊[11]。每個通道中雙處理器模塊執(zhí)行相同的控制程序,輸入相同,兩個處理器模塊的比較數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù),如果比較數(shù)據(jù)相同,則該通道的輸出模塊正常輸出；如果比較數(shù)據(jù)不同,則安全關(guān)閉該通道的輸出模塊,系統(tǒng)輸出由另一個通道的輸出決定.該結(jié)構(gòu)實際上工作于2乘2取2方式[12]。

圖2 四重冗余結(jié)構(gòu)圖

此結(jié)構(gòu)中,冗余雙處理器模塊能夠工作在時鐘級或任務(wù)級同步方式.鐘級同步時,兩個處理器使用同一時鐘，構(gòu)成緊耦合結(jié)構(gòu)。通過對地址、數(shù)據(jù)總線上信息進(jìn)行數(shù)據(jù)比

較實現(xiàn)2取2[13]。任務(wù)級同步時,兩個處理器運(yùn)行不絕對同步,構(gòu)成耦合冗余結(jié)構(gòu)。由于存在同步容差,對共模錯誤抑制能力高。但系統(tǒng)的容錯和安全管理功能由軟件完成,需要將應(yīng)用程序分成若干任務(wù),分別在每個任務(wù)之后通過通道內(nèi)同步總線交換同步信息,同時進(jìn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)比較來實現(xiàn)2取2[14]。

如圖3所示，新型車載控制及診斷系統(tǒng)部件由兩套冗余架構(gòu)的可編程邏輯控制器組成，形成雙重冗余的架構(gòu)。底層的指令及狀態(tài)分別由四路相互獨(dú)立的通道傳遞，車載安全計算機(jī)通過冗余通訊鏈路與新型車載控制及診斷系統(tǒng)部件的主可編程邏輯控制器通訊。

圖3 車載控制及診斷系統(tǒng)部件架構(gòu)圖

2 車載控制及診斷系統(tǒng)部件設(shè)計

車載控制及診斷系統(tǒng)部件由車載控制器、車載控制分配板及機(jī)箱組成，每個車廂安裝一套車載控制及診斷系統(tǒng)部件，采用定制機(jī)箱結(jié)構(gòu)，安裝在車體夾層的抽屜式設(shè)備安裝箱內(nèi)。

2.1 車載控制器硬件組成

車載控制器由兩套冗余架構(gòu)的車載控制器組成，每套車載控制器由兩組配置相同的可編程邏輯控制器組成。車載控制器選擇德國皮爾茲PSS 4000系列鐵路版本PLC，該系列PLC采用故障-安全型設(shè)計，廣泛應(yīng)用于鐵路領(lǐng)域[15]。

每組可編程邏輯控制器包括：主控模塊、供電模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊以及相關(guān)附件組成，如圖4所示。

圖4 車載控制及診斷系統(tǒng)部件組成架構(gòu)圖

主控模塊是車載控制器的CPU，用于控制程序運(yùn)行，在冗余系統(tǒng)中程序運(yùn)行在主控制器模塊中，當(dāng)主控制器模塊故障時會自動切換到副控制器模塊。

供電模塊為車載控制及診斷系統(tǒng)部件數(shù)字量輸入模塊供電。數(shù)字量輸入模塊用于數(shù)字量信號采集。數(shù)字量輸出模塊用于數(shù)字量指令信號輸出，自帶繼電器。

2.2 信號分配板設(shè)計

信號分配卡用于連接航空插頭和PLC模塊，裝有濾波器和直流電壓轉(zhuǎn)換器，使用高密度的J30J連接器與各設(shè)備連接，其功能包括：直流供電濾波、直流電壓轉(zhuǎn)換、供電分配、控制及狀態(tài)信號分配。

由于箱體尺寸限制，機(jī)箱內(nèi)沒有充足的空間安裝電氣線路接線端子，因此設(shè)計了兩個尺寸為300 mm×150 mm的PCB板進(jìn)行信號分配。

車載控制器1和車載控制器2各使用一塊信號分配卡，由于兩組控制器的功能及配置完全相同，因此信號分配卡完全相同。兩組控制器采用相互獨(dú)立的電源供電，任意一路電源斷電不會導(dǎo)致設(shè)備整體癱瘓。

以懸浮指令為例，如圖5所示，通道1懸浮指令進(jìn)入車載控制器1，通道2懸浮指令進(jìn)入車載控制器2，來自前后車的懸浮指令接入主副PLC的DI1通道。按照故障安全原則，車載控制器1的兩個DI采集通道都要接收到前車或后車懸浮信號，PLC即向車載設(shè)備發(fā)出懸浮指令，任何一路DI采集通道沒有接收到懸浮信號，PLC都不會向車載設(shè)備發(fā)出懸浮指令，車載控制器2控制原理相同。

圖5 接收懸浮指令原理圖

如圖6所示，PLC控制數(shù)字量輸出信號向車載設(shè)備發(fā)出懸浮指令：車載控制器1和車載控制器2同時通過通道1和通道2發(fā)出懸浮指令，主副PLC的數(shù)字量輸出通道為串聯(lián)關(guān)系，要同時發(fā)出懸浮指令時懸浮控制器才能接收到信號。接收懸浮指令的車載裝置包括：左側(cè)磁鐵控制器、右側(cè)磁鐵控制器、車載電網(wǎng)控制器、右側(cè)2-1門控器、右側(cè)1-1門控器、左側(cè)1-2門控器和左側(cè)2-2門控器。

圖6 發(fā)出懸浮指令原理圖

2.3 控制軟件設(shè)計

2.3.1 程序設(shè)計

PLC控制系統(tǒng)采用PAS4000軟件開發(fā)平臺，PAS4000覆蓋兩個領(lǐng)域。現(xiàn)在可以在同一個用戶界面上找到安全和自動化功能。自動化和安全功能塊簡化自動化程序的創(chuàng)建。

控制程序在4個PLC主機(jī)模塊中并行運(yùn)行，控制程序包含如下程序塊：主程序塊、網(wǎng)絡(luò)通訊程序塊、時鐘同步判斷程序塊、輸入信號比較程序塊、輸出信號比較程序塊、主/副PLC控制程序塊。

如圖7所示，PLC間隔20 ms會調(diào)用一次主程序塊，主程序塊先調(diào)用主/副PLC控制程序塊，控制程序塊通過調(diào)用調(diào)用時鐘同步判斷功能塊、輸入信號比較功能塊、輸出信號比較功能塊，并為其賦值對應(yīng)輸入通道的數(shù)據(jù)，得出各控制指令及狀態(tài)信號邏輯判斷結(jié)果，將結(jié)果輸出給對應(yīng)的輸出通道。最后調(diào)用網(wǎng)絡(luò)通訊程序塊用網(wǎng)絡(luò)通訊將狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給車載安全計算機(jī)。

圖7 程序執(zhí)行順序圖

主程序塊：用于調(diào)用各子功能塊，使子功能塊能夠正常運(yùn)行。

網(wǎng)絡(luò)通訊程序塊：與車載安全計算機(jī)和相鄰控制器通訊。

主/副PLC控制程序塊：調(diào)用子程序塊進(jìn)行邏輯判斷，并通過數(shù)字量輸出信號輸出判斷結(jié)果。

時鐘同步判斷程序塊：判斷主副PLC時鐘是否同步，如果不同步則禁止數(shù)字量輸出模塊對外發(fā)出信號。

輸入信號比較程序塊：時鐘同步的前提下對數(shù)字量輸入模塊采集的信號進(jìn)行比較，如果相同則輸出比較結(jié)果。

輸出信號比較程序塊：時鐘同步的前提下對主副PLC輸入信號比較，如果相同則輸出比較結(jié)果。

2.3.2 冗余信號判斷比較

根據(jù)控制需求信號分為控制指令及狀態(tài)信號，控制指令包括：懸浮指令、制動指令、允許上電/斷電指令、釋放受流器指令、釋放左側(cè)車門指令、釋放右側(cè)指令。

狀態(tài)信號包括：懸浮已啟動狀態(tài)、導(dǎo)向已啟動狀態(tài)、制動檢測通過、服務(wù)站無強(qiáng)制停車、車載電網(wǎng)無故障、車載電網(wǎng)無強(qiáng)制停車、車載電網(wǎng)功能檢測通過、火災(zāi)報警、車門已關(guān)閉、乘客報警、懸浮狀態(tài)、導(dǎo)向狀態(tài)。

如圖8所示，通過時鐘同步信號使主副可編程序控制器可以協(xié)同運(yùn)行，時鐘同步狀態(tài)判斷貫穿輸入信號比較、邏輯控制程序、輸出信號比較的全過程，該設(shè)計使得主副PLC在信號處理時達(dá)到完全同步。

圖8 車載控制及診斷系統(tǒng)部件軟件冗余原理圖

當(dāng)主副PLC接收到冗余信號輸入時，輸入信號比較功能塊會對主副PLC輸入信號進(jìn)行比較，主副PLC輸入信號相同且時鐘同步的情況下調(diào)用邏輯控制程序。邏輯控制程序?qū)斎胄盘栠M(jìn)行邏輯控制，主副PLC時鐘同步的情況下控制數(shù)字量輸出信號輸出。輸出信號比較功能塊對主副PLC輸出信號進(jìn)行比較，主副PLC輸出信號相同且時鐘同步的情況下輸出信號。

邏輯可靠性設(shè)計如下：主副PLC通訊正常，時鐘同步正常時數(shù)字量輸出信號才能發(fā)出信號。主副PLC數(shù)字量輸入信號全部接收高電平時，數(shù)字量輸出信號才能發(fā)出高電平信號，否則保持低電平輸出。主副PLC的數(shù)字量輸出信號要同步輸出高電平信號，不能單臺PLC輸出高電平信號。

2.3.3 故障診斷

為了將PLC設(shè)備的停機(jī)時間降到最低。皮爾茲PLC軟件自帶的故障診斷系統(tǒng)提供所有必要信息，以快速修復(fù)故障、防止故障以及分析機(jī)器狀態(tài)。

在運(yùn)行期間，PLC將系統(tǒng)消息和過程消息輸入診斷列表，每個設(shè)備都有自己的設(shè)備診斷列表。診斷服務(wù)器將項目中所有設(shè)備的設(shè)備診斷列表合并，形成項目診斷列表[16]。診斷列表僅包含當(dāng)前消息。一旦錯誤得到修復(fù)，該消息就從診斷列表中刪除。診斷信息出現(xiàn)的順序是由診斷信息的優(yōu)先級決定的[17]。可以很容易找到最重要的信息。在系統(tǒng)診斷中，對第一個故障和隨后故障做了區(qū)分。僅報告第一個故障。這避免了診斷列表中出現(xiàn)不必要的消息[18]。除了描述已發(fā)生的事件并指明其位置，診斷信息還包含建議的解決方法。這些信息可以告訴操作員采取什么措施、哪個區(qū)域受到影響以及由誰負(fù)責(zé)糾正問題。

2.4 外部通訊

PLC側(cè)接口只支持Modbus TCP通訊協(xié)議，而整車通訊只有實時以太網(wǎng)協(xié)議(TRDP)或CAN總線[19]。因此配置協(xié)議轉(zhuǎn)換器將Modbus TCP通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換為TRDP協(xié)議，實現(xiàn)PLC與車載診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。兩套車載控制器，每套配備一臺通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)冗余的通訊，實時與車載診斷系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，保證系統(tǒng)可靠性[20]。

DUAGON公司型號為D507的第三方網(wǎng)關(guān)，帶有兩個硬件以太網(wǎng)接口。網(wǎng)關(guān)集成在安裝在DIN導(dǎo)軌上的不銹鋼外殼中。該設(shè)備直接由車輛電池供電。

3 試驗驗證及分析

新型車載裝置控制及診斷系統(tǒng)部件分設(shè)備結(jié)構(gòu)測試和控制及狀態(tài)反饋驗證試驗。

設(shè)備結(jié)構(gòu)測試是對設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行低溫工作/貯存、交變濕熱(12 h+12 h循環(huán))、沖擊和振動、仿真分析等，以驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性。

控制及狀態(tài)反饋驗證試驗是在正常及故障情況下測試控制及反饋的狀態(tài)信號是否正確，以驗證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)測試

設(shè)計驗證階段通過模擬仿真進(jìn)行箱體模態(tài)分析、隨機(jī)振動分析和熱傳導(dǎo)仿真推演。后期將通過開展環(huán)境適應(yīng)性試驗，以評價車載控制及診斷系統(tǒng)部件適應(yīng)自然和誘導(dǎo)環(huán)境的能力；開展驗證工作，用以檢驗新研制的車載控制及診斷系統(tǒng)部件具備穩(wěn)定可靠的工作效能并具備原有設(shè)備的功能指標(biāo)。根據(jù)任務(wù)需求方要求，車載控制及診斷系統(tǒng)部件主要試驗內(nèi)容包括：低溫工作/貯存、高溫工作/貯存、交變濕熱(12 h+12 h循環(huán))、鹽霧、外殼防護(hù)等級、靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌(沖擊)抗擾度、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度、工頻磁場抗擾度、沖擊和振動。

3.1.1 模態(tài)分析

由圖9可見，結(jié)合前6階頻率和振型分析，可以看出前6階振動主要是機(jī)箱蓋板的振型，機(jī)箱內(nèi)部PLC模塊的固有頻率高于100 Hz以上，具有良好的剛度。

圖9 整機(jī)前6階振型

3.1.2 隨機(jī)振動分析

根據(jù)GB/T 21563—2018《軌道交通機(jī)車車輛設(shè)備沖擊和振動試驗》1類B級設(shè)備在垂直Y方向施加隨機(jī)振動激勵，振動曲線如圖10所示，頻率范圍5～150 Hz，ASD量級1.857 g2/Hz。

圖10 機(jī)箱變形圖

從機(jī)箱內(nèi)外部的變形圖可以看出，在外部隨機(jī)振動激勵作用下，設(shè)備整體的最大變形1.81e～8 mm，變形量很小，主要集中在機(jī)箱箱體蓋板及兩側(cè)板；模塊最大的變形約為2.1e～9 mm。

從圖11可以看出，在外部隨機(jī)振動激勵作用下，設(shè)備最大應(yīng)力8.9e～5 MPz，應(yīng)力很小，主要集中在機(jī)箱結(jié)構(gòu)上；模塊應(yīng)力可以忽略。

圖11 機(jī)箱應(yīng)變分布圖

根據(jù)上述分析，在該隨機(jī)振動激勵下，設(shè)備具有良好的剛度及強(qiáng)度。

3.1.3 熱傳導(dǎo)仿真推演

條件設(shè)置：控制單元內(nèi)大功率設(shè)備主要為4組PLC，控制單元內(nèi)設(shè)備最大總功耗418 W，正常工況下使用功耗為300 W。

外部溫度為25 ℃情況下，通過合理結(jié)構(gòu)設(shè)計以及內(nèi)外部風(fēng)扇布局，最終設(shè)備溫升不超過30 ℃，如圖12所示。

圖12 箱體內(nèi)部溫度分布云圖一

通過對箱體模態(tài)分析、隨機(jī)振動分析和熱傳導(dǎo)仿真推演，箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠達(dá)到相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2 控制及狀態(tài)反饋驗證試驗

3.2.1 試驗設(shè)置

為保障控制及狀態(tài)信號穩(wěn)定可靠，車載控制及診斷系統(tǒng)部件采用冗余架構(gòu)設(shè)計，根據(jù)該架構(gòu)設(shè)計了驗證試驗。

1)設(shè)備運(yùn)行正常情況下信號可靠性試驗:

通過航空插頭將車載控制及診斷系統(tǒng)部件與車載控制及診斷系統(tǒng)相連，車載控制及診斷系統(tǒng)向車載控制及診斷系統(tǒng)部件發(fā)出控制指令，根據(jù)電氣設(shè)計圖、邏輯關(guān)系圖及軟件控制程序檢查各控制器(電網(wǎng)控制器、懸浮控制器、導(dǎo)向控制器和制動控制器)動作是否正確，緊急信號是否正確響應(yīng)，被控對象應(yīng)能正確響應(yīng)控制指令。同時數(shù)字量輸出信號及TRDP通訊向外輸出的狀態(tài)信號應(yīng)為正確狀態(tài)。

2)設(shè)備故障情況下信號可靠性試驗:

(1)將任意一組數(shù)字量輸入信號接頭拔掉，模擬任意一組數(shù)字量輸入信號線路斷開的情況下，車載控制及診斷系統(tǒng)向車載控制及診斷系統(tǒng)部件發(fā)出控制指令，檢查各控制器(電網(wǎng)控制器、懸浮控制器、導(dǎo)向控制器和制動控制器)動作是否正確，緊急信號是否正確響應(yīng)，被控對象應(yīng)能正確響應(yīng)控制指令。同時數(shù)字量輸出信號及TRDP通訊向外輸出的狀態(tài)信號應(yīng)為正確狀態(tài)。

(2)將任意一組數(shù)字量輸出信號接頭拔掉，模擬任意一組數(shù)字量輸出信號線路斷開的情況下，車載控制及診斷系統(tǒng)向車載控制及診斷系統(tǒng)部件發(fā)出控制指令，檢查各控制器(電網(wǎng)控制器、懸浮控制器、導(dǎo)向控制器和制動控制器)動作是否正確，緊急信號是否正確響應(yīng)，被控對象應(yīng)能正確響應(yīng)控制指令。同時數(shù)字量輸出信號及TRDP通訊向外輸出的狀態(tài)信號應(yīng)為正確狀態(tài)。

(3)將任意一組控制器供電接頭拔掉的情況下，模擬任意一組PLC故障或斷電的情況下，車載控制及診斷系統(tǒng)向車載控制及診斷系統(tǒng)部件發(fā)出控制指令，檢查各控制器(電網(wǎng)控制器、懸浮控制器、導(dǎo)向控制器和制動控制器)動作是否正確，緊急信號是否正確響應(yīng)，被控對象應(yīng)能正確響應(yīng)控制指令。同時數(shù)字量輸出信號及TRDP通訊向外輸出的狀態(tài)信號應(yīng)為正確狀態(tài)。

3)試驗通過標(biāo)準(zhǔn):

4組試驗中，車載安全計算機(jī)發(fā)出指令，經(jīng)車載控制及診斷系統(tǒng)部件下發(fā)給底層設(shè)備，觀察底層設(shè)備動作與指令一致。車載安全計算機(jī)觀察車載控制及診斷系統(tǒng)部件反饋的底層設(shè)備狀態(tài)與指令一致。

服務(wù)站無強(qiáng)制停車、車載電網(wǎng)無故障、車載電網(wǎng)無強(qiáng)制停車、車載電網(wǎng)功能檢測通過、火災(zāi)報警和乘客報警均為狀態(tài)信號，通過人為改變狀態(tài)信號，在車載安全計算機(jī)觀察狀態(tài)信號要與改變的狀態(tài)信號一致。

4組試驗中所有信號全部檢測通過才可視為試驗通過。

3.2.2 試驗結(jié)果分析

如表1所示，通過4組試驗，得出設(shè)備在正常及故障情況下，各控制器(電網(wǎng)控制器、懸浮控制器、導(dǎo)向控制器和制動控制器)動作正確，緊急信號正確響應(yīng)，被控對象能正確響應(yīng)控制指令，狀態(tài)信號反饋正確。同時數(shù)字量輸出信號及TRDP通訊向外輸出的狀態(tài)信號為正確狀態(tài)。

表1 系統(tǒng)試驗測試表

車載控制及診斷系統(tǒng)部件通過冗余架構(gòu)，在各種工況下能夠安全可靠的實現(xiàn)控制指令下發(fā)及狀態(tài)傳輸?shù)墓δ堋?/p>

4 結(jié)束語

磁懸浮列車是高速運(yùn)行的交通工具，其車載設(shè)備必須具有高安全可靠性。車載控制及診斷系統(tǒng)部件采用可編程邏輯控制器設(shè)計，選用成熟可靠的產(chǎn)品，通過冗余架構(gòu)設(shè)計，使得車載控制及診斷系統(tǒng)部件達(dá)到高可靠性。其整體采用組合化及模塊化設(shè)計，使設(shè)備具有較高的可維修性及擴(kuò)展性。并且可以通過編程調(diào)整控制邏輯，利用控制器的診斷系統(tǒng)快速排除故障。車載控制及診斷系統(tǒng)部件通過車載試驗及試驗結(jié)果分析，驗證了設(shè)備滿足設(shè)計要求，能夠在磁懸浮列車上穩(wěn)定可靠運(yùn)行。