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摘要:針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外高速動(dòng)車組車廂電視的檢測(cè)只能在實(shí)車上進(jìn)行、拆裝配件流程復(fù)雜、效率極低、且存在人為作業(yè)隱患的問(wèn)題。結(jié)合現(xiàn)有高速動(dòng)車組的特點(diǎn),通過(guò)對(duì)車載工業(yè)計(jì)算機(jī)液晶電視的系統(tǒng)組成、網(wǎng)絡(luò)傳輸、播放原理進(jìn)行研究,提出基于智能信息的動(dòng)車組車廂電視檢修試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞:高速動(dòng)車組;車廂電視;工業(yè)計(jì)算機(jī);系統(tǒng)組成;智能信息
伴隨著人民生活水平的提高以及高速動(dòng)車組的迅猛發(fā)展,人們對(duì)動(dòng)車組內(nèi)飾件裝飾也提出了更高的要求。與此同時(shí),動(dòng)車組數(shù)量的不斷增加,使動(dòng)車組部件專業(yè)化廠家的檢修技術(shù)及技術(shù)管理不能滿足動(dòng)車組整車制造產(chǎn)業(yè)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r。高速動(dòng)車組車廂電視作為列車旅客信息、交流、以及娛樂(lè)系統(tǒng)的一部分,在車組信息傳播、旅客舒適度體驗(yàn)方面有者重要作用。動(dòng)車組車廂內(nèi)電視數(shù)量較多,且目前動(dòng)車組車廂電視為換件檢修,對(duì)舊件的利用不高,造成資源浪費(fèi),增大了車組檢修的成本。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于車廂電視的檢測(cè)只能在實(shí)車上進(jìn)行,拆裝配件流程復(fù)雜,效率極低,且存在人為作業(yè)隱患。伴隨著傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,可以利用車載工業(yè)計(jì)算機(jī)采集電視的故障數(shù)據(jù)。如何處理和分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),是高速動(dòng)車組車廂電視故障診斷面臨的挑戰(zhàn)[1]。通過(guò)對(duì)車廂電視檢修試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)研究,可將實(shí)車試驗(yàn)轉(zhuǎn)為地面檢測(cè)維修,簡(jiǎn)化作業(yè)流程,方便修舊利廢工作的有效開(kāi)展,從而達(dá)到節(jié)約檢修成本,提升工作效率的目的。
1動(dòng)車組車廂電視系統(tǒng)組成
車廂電視系統(tǒng)是一種分布在動(dòng)車組上的信息服務(wù)系統(tǒng)[2]。該系統(tǒng)由人機(jī)交互界面、系統(tǒng)控制器、車輛控制器、顯示模塊、GPS天線、GSM天線、信息顯示器、揚(yáng)聲器、視頻監(jiān)控模塊、音視頻娛樂(lè)控制面板、視頻娛樂(lè)機(jī)架、車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊和相關(guān)電纜等組成[3-4]。如圖1所示:
2高速動(dòng)車組車廂電視檢修試驗(yàn)臺(tái)方案選定
為了研發(fā)適合不同類型動(dòng)車組的電視檢修試驗(yàn)臺(tái),必須分析動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)環(huán)境的特點(diǎn)及通信網(wǎng)絡(luò)。還需要評(píng)判動(dòng)車組通信網(wǎng)絡(luò)能否具備電視檢修試驗(yàn)臺(tái)傳輸線路的條件,再選定適合的系統(tǒng)方案[5]。
2.1高速動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)環(huán)境
高速動(dòng)車組通常由8輛電動(dòng)車編組構(gòu)成,采用動(dòng)力分布式設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)的營(yíng)運(yùn)速度為300km/h以上。一般由5動(dòng)車配3拖車或者4動(dòng)車配4拖車,列車可通過(guò)兩組聯(lián)掛方式增至16節(jié)。動(dòng)車組之間的機(jī)械連接是通過(guò)不同類型的車鉤相連,電氣連接是由跨接電纜和風(fēng)管連接器相連。列車通信系統(tǒng)是由地面PIS車載服務(wù)器、無(wú)線網(wǎng)橋和天線、三層網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換機(jī)、饋線電纜等組成,通過(guò)列車總線和車輛總線實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)配置如圖2所示。
2.2電視檢修試驗(yàn)臺(tái)方案選定
通過(guò)上述分析可知,高速動(dòng)車組多節(jié)車輛的電氣連接是由跨接電纜和風(fēng)管連接器相連。這種連接導(dǎo)致動(dòng)車組車輛,在通信網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)“卡點(diǎn)”,給傳輸信息帶來(lái)?yè)p耗。在高速動(dòng)車組上研發(fā)的車廂電視檢修試驗(yàn)臺(tái),需要考慮以下因素:1)電視檢修試驗(yàn)臺(tái),不能對(duì)高速動(dòng)車組正常安全運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響;2)電視檢修試驗(yàn)臺(tái),在車頂連接的線纜不能太多,排線不能太復(fù)雜無(wú)序,盡可能地排線簡(jiǎn)單;3)電視檢修試驗(yàn)臺(tái),功能和安全性可靠,不能對(duì)檢修人員和相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生不良影響。動(dòng)車組通信網(wǎng)絡(luò),通過(guò)電纜實(shí)現(xiàn)車端與車端之間的聯(lián)系。此方式比較占用空間,也使得信號(hào)產(chǎn)生失真現(xiàn)象。根據(jù)動(dòng)車組通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可知,通過(guò)列車總線進(jìn)行傳輸。車廂電視檢修試驗(yàn)臺(tái)選擇網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)方案。動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)事關(guān)其安全運(yùn)營(yíng)的重要保障,控制列車的牽引制動(dòng)等。車廂檢修試驗(yàn)臺(tái)如果使用該網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào),會(huì)嚴(yán)重影響動(dòng)車組的安全運(yùn)營(yíng)。目前動(dòng)車組通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法滿足車載檢修試驗(yàn)臺(tái)傳輸大容量數(shù)據(jù)信號(hào)的要求,但是可以效仿列車網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)建立電視檢修試驗(yàn)臺(tái)。
3基于智能信息的車廂電視檢修試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
車廂電視檢修試驗(yàn)臺(tái),設(shè)計(jì)不同開(kāi)關(guān)電源,利用轉(zhuǎn)碼設(shè)備將前端設(shè)備等常見(jiàn)的VGA信號(hào)轉(zhuǎn)換為車載視頻所需的基于TCP/IP局域網(wǎng)絡(luò)CVBS信號(hào),連接視頻的輸出接口為BNC高頻信號(hào)接口。
3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能要求
為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)動(dòng)車組車廂電視的修舊利廢,檢修試驗(yàn)臺(tái)需要考慮以下幾方面的功能需求:多模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控,系統(tǒng)可通過(guò)電壓、電流、圖像信號(hào)等,對(duì)車廂電視各個(gè)組成模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并可通過(guò)軟件,確定個(gè)檢測(cè)信號(hào)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。1)多板卡檢測(cè),系統(tǒng)根據(jù)各檢測(cè)信號(hào)對(duì)各板卡功能狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和定位;2)故障元件查詢,系統(tǒng)通過(guò)終端,查詢相關(guān)數(shù)據(jù),將判斷結(jié)果進(jìn)行可視化輸出,輸出故障元件的名稱。實(shí)現(xiàn)修復(fù)配件和故障配件的系統(tǒng)化管理;3)安全可靠,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全性設(shè)計(jì),確保人員安全和設(shè)備安全;4)司機(jī)室和客室可實(shí)時(shí)對(duì)車廂電視的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和查詢。
3.2試驗(yàn)臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)
3.2.1試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)根據(jù)動(dòng)車組車廂電視的組成模塊,確定車廂電視需要檢測(cè)的模塊主要有電源板、主板、屏幕以及背光板。通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊故障檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)和對(duì)各檢測(cè)儀的位置布置的優(yōu)化,設(shè)計(jì)一種基于智能信息動(dòng)車組車廂電視檢測(cè)維修試驗(yàn)臺(tái),具體如圖3所示:
3.2.2電源板模擬電源板工作環(huán)境輸出主板需要的各組穩(wěn)定電壓,精準(zhǔn)顯示各組輸出電壓。無(wú)需外接電源,數(shù)碼管支持2.5~32V的電壓差顯示,設(shè)計(jì)反接保護(hù),避免線序錯(cuò)誤損壞測(cè)試儀,數(shù)碼管測(cè)試儀一體設(shè)計(jì),增強(qiáng)穩(wěn)定性,外觀簡(jiǎn)潔,由四個(gè)數(shù)碼管顯示。測(cè)試原理:使用待機(jī)電壓產(chǎn)生控制電源板和背光板的啟動(dòng)信號(hào),從而驅(qū)動(dòng)電源板、恒流部分和背光正常工作,由4組數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示電壓、監(jiān)測(cè)電源板的工作狀態(tài),從已經(jīng)測(cè)試的情況來(lái)判斷故障的位置。
3.2.3主板主板需要連屏測(cè)試,為了避免由于主板故障輸出信號(hào)異常而燒壞屏體,可設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)換器,將主板的LVDS信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成VGA輸出,并裝配一個(gè)顯示屏,輸出VGA格式的圖像,選擇5~12V的適配器做為電源輸入,檢測(cè)過(guò)程如圖4所示:3.2.4屏幕屏幕測(cè)試需要將驅(qū)動(dòng)板和信號(hào)發(fā)生器二合一,支持LVDS信號(hào),屏參齊全,通過(guò)信號(hào)類型、分辨率、場(chǎng)頻、顏色位數(shù)、顏色模式、分屏模式、上屏電壓等參數(shù)即可判斷,采用12V5A適配,自帶升壓板,采用短路保護(hù)。
3.2.5背光板輸入電壓12~45V,輸出24~180V,電流100~640mA,可自適應(yīng)電壓、電流,不燒燈珠,自動(dòng)識(shí)別燈珠和燈條,設(shè)有高低壓轉(zhuǎn)換,高壓進(jìn)行燈珠燈條識(shí)別,燈珠以低電流測(cè)試,全程單片機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)換,無(wú)需人工干預(yù)。
3.3試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)
本試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)是在實(shí)車測(cè)試過(guò)程復(fù)雜、工作量大的情況下,實(shí)現(xiàn)故障模塊的識(shí)別、并通過(guò)人機(jī)交互界面展現(xiàn),實(shí)現(xiàn)對(duì)車廂電視的地面監(jiān)測(cè)和修復(fù)配件和故障配件的系統(tǒng)化管理。該試驗(yàn)臺(tái)可適用于不同型號(hào)高速動(dòng)車組平臺(tái)車廂電視的檢修。
4結(jié)束語(yǔ)
本文針對(duì)目前高速動(dòng)車組車廂電視檢修工作比較繁瑣,為了降低檢修檢修成本,設(shè)計(jì)了車載電視檢修試驗(yàn)臺(tái),可將實(shí)車試驗(yàn)轉(zhuǎn)為地面檢測(cè)維修,避免實(shí)車試驗(yàn)帶來(lái)的電視拆裝問(wèn)題,簡(jiǎn)化作業(yè)流程,實(shí)現(xiàn)了車廂電視的功能檢測(cè),對(duì)車廂電視的維修起到了支持作用,方便修舊利廢工作的有效開(kāi)展,從而達(dá)到節(jié)約檢修成本、提高工作效率的目的。該車載電視檢修系統(tǒng)在蘭州西動(dòng)車運(yùn)用所使用后,經(jīng)逐步完善數(shù)據(jù)庫(kù)和功能,將來(lái)能夠在全路局大量推廣,可以產(chǎn)生可觀的社會(huì)效益。
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作者:蔣永琪 王斌 單位:中國(guó)鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司