有關SS4B型機車無線重聯裝置測試平臺的探討

摘 要：簡述了自主研發的SS4B型機車無線重聯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裝置操作及測試系統。闡述了測試平臺的硬件結構設計及由VC++開發的軟件設計流程。該系統解決了機車無線重聯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；分布式動力控制系統；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。機車無線重聯同步控制技術是實現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的核心技術之一。

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

本文重點介紹一種用于SS4B型電力機車無線重聯同步控制系統的功能測試，試驗平臺采用VC++編寫自動測試、數據監控、BCU模擬操作軟件，通過MVB和以太網與機車無線重聯系統通信，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，實現機車無線重聯系統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裝置維護和測試提供保障。

2 SS4B機車無線重聯系統操作及測試系統

2.1 測試系統組成原理

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，從而實現多臺臺機車由一名司機同步控制。SS4B的無線重聯裝置的基本架構和主要構成如圖1所示。

該系統主要由三大部分組成，機車操縱控制單元OCE為中央處理器；數據傳輸系統單元DTE實現多機之間的遠程通訊功能；人機接口單元IDU實現人機交互。

本文所設計的測試平臺為系統測試平臺，即將機車無線重聯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模擬器給定實際機車信號，從而使機車無線重聯系統脫離機車，在實驗室運行，并實現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

系統測試平臺主要包括3部分：電源系統、工控機和機車指令與狀態模擬器。

工控機用于來完成對測試數據的監控、指令發送以及通訊控制。工控機除供Windows操作系統運行的硬件外，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送BCU的數據；PCI-AIO卡采集網壓、級位等模擬量指令；PCI-DIO卡讀取系統測試臺機車的數字量指令。

測試平臺結構框圖如圖2所示。

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

系統測試臺采用交流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，測試系統性能。

（1）完整功能測試。上位機模擬BCU；機車指令與狀態模擬器通過測試線控制主控無線重聯系統發送控制指令、監控從控無線重聯系統接收的數據；上位機通過以太網接口監控機車無線重聯系統的內部數據，從而實現完整功能測試。

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

3 軟件設計

3.1上位機軟件設計思想

本開發系統基于.net framework 技術的VC++編程語言編寫工控機開發平臺程序。Visual Studio2008是Microsoft公司推出的面向對象可視化快速應用程序開發工具?？焖賾贸绦蜷_發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，提高了應用程序的編制效率，滿足應用程序的快速開發需求。

整個系統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。軟件的系統主要包括：圖形界面模塊，CRC32位校驗模塊，DIO開關量模塊，AIO數據采集模塊，MVB通信模塊和以太網通信模塊。

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、實時監控被測產品的狀態、顯示測試結果。本系統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，機車狀態實時顯示功能，機車編組、解編功能，數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型機車無線重聯裝置操作與測試的設計方案，此方案通過試驗平臺的互聯，模擬SS4B機車萬噸編組模式，實現機車無線重聯系統分布式動力控制功能和空氣制動控制功能測試，實現了對實際機車無線重聯分布式控制的模擬，降低機車無線重聯裝置的檢測與維護費用，也為系統升級和創新提供了重要依據。

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、產品成本工程師，從事過機車無線重聯同步控制的研究。