高速動車組車廂電視檢修試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)

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摘要：針對目前國內(nèi)外高速動車組車廂電視的檢測只能在實(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)隱患的問題。結(jié)合現(xiàn)有高速動車組的特點(diǎn)，通過對車載工業(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車組車廂電視檢修試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：高速動車組；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車組的迅猛發(fā)展，人們對動車組內(nèi)飾件裝飾也提出了更高的要求。與此同時(shí)，動車組數(shù)量的不斷增加，使動車組部件專業(yè)化廠家的檢修技術(shù)及技術(shù)管理不能滿足動車組整車制造產(chǎn)業(yè)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r。高速動車組車廂電視作為列車旅客信息、交流、以及娛樂系統(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。動車組車廂內(nèi)電視數(shù)量較多，且目前動車組車廂電視為換件檢修，對舊件的利用不高，造成資源浪費(fèi)，增大了車組檢修的成本。目前國內(nèi)外對于車廂電視的檢測只能在實(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)測數(shù)據(jù)，是高速動車組車廂電視故障診斷面臨的挑戰(zhàn)［1］。通過對車廂電視檢修試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)研究，可將實(shí)車試驗(yàn)轉(zhuǎn)為地面檢測維修，簡化作業(yè)流程，方便修舊利廢工作的有效開展，從而達(dá)到節(jié)約檢修成本，提升工作效率的目的。

1動車組車廂電視系統(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、音視頻娛樂控制面板、視頻娛樂機(jī)架、車載無線網(wǎng)絡(luò)模塊和相關(guān)電纜等組成［3－4］。如圖1所示：

2高速動車組車廂電視檢修試驗(yàn)臺方案選定

為了研發(fā)適合不同類型動車組的電視檢修試驗(yàn)臺，必須分析動車組運(yùn)營環(huán)境的特點(diǎn)及通信網(wǎng)絡(luò)。還需要評判動車組通信網(wǎng)絡(luò)能否具備電視檢修試驗(yàn)臺傳輸線路的條件，再選定適合的系統(tǒng)方案［5］。

2．1高速動車組運(yùn)營環(huán)境

高速動車組通常由8輛電動車編組構(gòu)成，采用動力分布式設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)的營運(yùn)速度為300km／h以上。一般由5動車配3拖車或者4動車配4拖車，列車可通過兩組聯(lián)掛方式增至16節(jié)。動車組之間的機(jī)械連接是通過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)臺方案選定

通過上述分析可知，高速動車組多節(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)”，給傳輸信息帶來損耗。在高速動車組上研發(fā)的車廂電視檢修試驗(yàn)臺，需要考慮以下因素：1）電視檢修試驗(yàn)臺，不能對高速動車組正常安全運(yùn)營產(chǎn)生影響；2）電視檢修試驗(yàn)臺，在車頂連接的線纜不能太多，排線不能太復(fù)雜無序，盡可能地排線簡單；3）電視檢修試驗(yàn)臺，功能和安全性可靠，不能對檢修人員和相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生不良影響。動車組通信網(wǎng)絡(luò)，通過電纜實(shí)現(xiàn)車端與車端之間的聯(lián)系。此方式比較占用空間，也使得信號產(chǎn)生失真現(xiàn)象。根據(jù)動車組通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可知，通過列車總線進(jìn)行傳輸。車廂電視檢修試驗(yàn)臺選擇網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)方案。動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)事關(guān)其安全運(yùn)營的重要保障，控制列車的牽引制動等。車廂檢修試驗(yàn)臺如果使用該網(wǎng)絡(luò)傳輸信號，會嚴(yán)重影響動車組的安全運(yùn)營。目前動車組通信網(wǎng)絡(luò)無法滿足車載檢修試驗(yàn)臺傳輸大容量數(shù)據(jù)信號的要求，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。

3基于智能信息的車廂電視檢修試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)

車廂電視檢修試驗(yàn)臺，設(shè)計(jì)不同開關(guān)電源，利用轉(zhuǎn)碼設(shè)備將前端設(shè)備等常見的VGA信號轉(zhuǎn)換為車載視頻所需的基于TCP／IP局域網(wǎng)絡(luò)CVBS信號，連接視頻的輸出接口為BNC高頻信號接口。

3．1系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能要求

為了能夠?qū)崿F(xiàn)對動車組車廂電視的修舊利廢，檢修試驗(yàn)臺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)可通過電壓、電流、圖像信號等，對車廂電視各個(gè)組成模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并可通過軟件，確定個(gè)檢測信號的評判標(biāo)準(zhǔn)。1）多板卡檢測，系統(tǒng)根據(jù)各檢測信號對各板卡功能狀態(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)臺總體方案設(shè)計(jì)

3．2．1試驗(yàn)臺系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)根據(jù)動車組車廂電視的組成模塊，確定車廂電視需要檢測的模塊主要有電源板、主板、屏幕以及背光板。通過對各個(gè)模塊故障檢測儀的設(shè)計(jì)和對各檢測儀的位置布置的優(yōu)化，設(shè)計(jì)一種基于智能信息動車組車廂電視檢測維修試驗(yàn)臺，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)誤損壞測試儀，數(shù)碼管測試儀一體設(shè)計(jì)，增強(qiáng)穩(wěn)定性，外觀簡潔，由四個(gè)數(shù)碼管顯示。測試原理：使用待機(jī)電壓產(chǎn)生控制電源板和背光板的啟動信號，從而驅(qū)動電源板、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)測電源板的工作狀態(tài)，從已經(jīng)測試的情況來判斷故障的位置。

3．2．3主板主板需要連屏測試，為了避免由于主板故障輸出信號異常而燒壞屏體，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，檢測過程如圖4所示：3．2．4屏幕屏幕測試需要將驅(qū)動板和信號發(fā)生器二合一，支持LVDS信號，屏參齊全，通過信號類型、分辨率、場頻、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，自動識別燈珠和燈條，設(shè)有高低壓轉(zhuǎn)換，高壓進(jìn)行燈珠燈條識別，燈珠以低電流測試，全程單片機(jī)自動轉(zhuǎn)換，無需人工干預(yù)。

3．3試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

本試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)是在實(shí)車測試過程復(fù)雜、工作量大的情況下，實(shí)現(xiàn)故障模塊的識別、并通過人機(jī)交互界面展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對車廂電視的地面監(jiān)測和修復(fù)配件和故障配件的系統(tǒng)化管理。該試驗(yàn)臺可適用于不同型號高速動車組平臺車廂電視的檢修。

4結(jié)束語

本文針對目前高速動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，可將實(shí)車試驗(yàn)轉(zhuǎn)為地面檢測維修，避免實(shí)車試驗(yàn)帶來的電視拆裝問題，簡化作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)了車廂電視的功能檢測，對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)在蘭州西動車運(yùn)用所使用后，經(jīng)逐步完善數(shù)據(jù)庫和功能，將來能夠在全路局大量推廣，可以產(chǎn)生可觀的社會效益。

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作者：蔣永琪 王斌 單位：中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司