便攜式動車組故障診斷系統設計

馬翔宇，魏 佳

（1.中車青島四方車輛研究所有限公司 技術中心，青島 266000；2.中車青島四方車輛研究所有限公司 電氣事業本部，青島 266000）

便攜式動車組故障診斷系統設計

馬翔宇1，魏 佳2

（1.中車青島四方車輛研究所有限公司 技術中心，青島 266000；2.中車青島四方車輛研究所有限公司 電氣事業本部，青島 266000）

隨著大量動車組投入運營，日常檢修和維護工作十分艱巨，要求檢修人員對故障的判斷必須高效而且準確。本文提出一種便攜式動車組故障診斷系統的設計理念及實現方案，介紹了系統的主要功能與特點，對軟件設計思想進行總體概括，并對系統軟件中所涉及的關鍵技術進行了分析說明。

動車組；系統維護；軟件

動車組具有種類繁多、結構復雜、集成度高、科技含量高等諸多特點，對運行維護人員提出了更高的要求。傳統運行維護模式主要依靠人工檢查及人員經驗積累，這種模式已經不能滿足現代化動車組運行維護和故障診斷的要求。為了快速準確地執行故障診斷、提供遠程技術支持、降低檢修人力成本，本文提出一套便攜式動車組故障診斷系統的設計方案與實現方法。便攜式動車組故障診斷系統的任務是在動車組運行、維護期間向操作和檢修人員提供故障處理相關的有效技術支持，使動車組的運營保障、車輛檢修工作更加便利、快捷，提高動車組運用、保養維護的效率，為動車組的安全穩定運營創造良好的環境。

1 系統概述

便攜式動車組故障診斷系統適用于動車組列車的常見故障診斷，主要用戶為動車運用維護的相關人員，系統通過圖形、圖表，多媒體等交互方式，向其提供直觀快捷的技術支持，從而提高動車組的運用效率及可靠性。

系統硬件采用基于 X86架構的定制平板電腦，機身結構經特殊設計，具有IP54等級，具有堅固耐用，抗震動性強等特點。中央處理器采用Intel高性能處理芯片，配備USB和高速無線網絡接口，電氣性能符合國標電氣性能試驗相關標準。系統預裝Windows7操作系統，符合大多數人操作習慣，性能穩定，且維護方便。

2 系統軟件設計

系統軟件是系統的人機交互接口，界面設計符合觸摸操作習慣，涵蓋了系統的所有交互功能。軟件主要包含故障信息查詢、故障處理方法、故障數據解析、故障記錄解析、故障信息錄入、技術文檔查看6大功能模塊，模塊間的調用關系如圖1所示。

（1）故障信息查詢：用戶通過列車顯示屏觀察故障代碼，將代碼錄入系統，可查詢得到故障的詳細描述，包括故障所屬的列車系統，故障說明等文字信息。信息數據采用標準XML格式存儲，與車輛數據格式兼容。

圖1 系統軟件功能圖

（2）故障處理方法：用戶可以通過選擇不同的子系統來查詢子系統下的故障信息，點擊故障信息后，顯示故障信息的詳細說明文字，圖片等描述。故障處理方法可通過圖片、音視頻等形式進行演示。系統支持目前主流的圖片及音視頻文件格式。

（2）故障數據解析：系統支持列車系統故障數據在本地進行解析。操作人員可采集車輛中央控制單元故障數據，人機接口設備故障數據，故障診斷單元故障數據等，通過U盤連接到便攜式動車組故障診斷系統，系統可自動識別U盤中列車數據文件進行解析，并顯示出故障信息的詳細描述。

（4）故障記錄解析：便攜式動車組故障診斷系統可以通過無線模塊接入互聯網，操作人員通過登錄各種地面監控系統來查看列車實時的故障信息。

（5）故障信息錄入：通過無線模塊接入互聯網，操作人員可登陸地面監控系統，將便攜式動車組故障診斷系統記錄的故障信息上傳到地面監控系統，故障信息通過互聯網存儲到后臺數據庫。

（6）技術文檔查看：瀏覽列車各系統原理圖，接線圖，檢修文件，操作說明及其它技術支持文件。便攜式動車組故障診斷系統可以支持多種格式的技術文檔，供不同操作人員查詢及學習列車技術資料。

3 系統軟件關鍵技術實現

3.1 XML處理模塊設計

由于列車數據容量大且條目多，為兼容車載設備數據格式，提高查詢響應速度，系統軟件采用了XML格式進行數據存儲。XML格式是W3C的標準，不同平臺可以通用，可移植性好，并且根據DOM規范，可以快捷地對XML文件進行各種操作。

以故障信息查詢為例，講解XML操作方法，每一條故障信息數據主要包括故障名稱、子系統名稱、處理方法、圖片文件路徑、視頻文件路徑等信息，故障信息以XML配置文件的形式存儲在系統環境中。在XML文件中，對故障名稱、子系統名稱、處理方法、圖片文件名稱、視頻文件名稱字段信息進行分別存儲，存儲文件格式如下：

故障信息查詢根據用戶在界面上選擇的故障信息內容，由故障信息內容為搜索條件對XML文件進行查詢。系統查詢調用XML數據處理模塊來完成，該模塊封裝了XML文件操作的所有功能，采用語法解析器MSXML.DLL對XML數據進行操作。XML數據處理模塊的主要實現如下：

（1）聲明XML DOM對象并載入XML文件到內存，將其翻譯為DOM結構樹：

（2）通過獲取根節點，再獲取節點對象的集合，節點的增加、刪除和變化都可以通過這個集合對象來操作：

（3）遍歷所有節點，通過比較等方法找到相關節點，從而對相關節點進行操作。

3.2 視頻文件處理模塊設計

便攜式動車組故障診斷系統可以處理主流音視頻格式文件，運用維護人員可以觀看與故障相關的音視頻資料，從而快速獲取技術信息來指導工作。

系統軟件將音視頻處理功能封裝成獨立的軟件模塊，通過調用接口函數即可完成音視頻的播放控制功能。音視頻文件處理模塊的開發采用基于Windows平臺的Directshow開發框架，不同的音視頻數據處理功能分別封裝成Filter，不同的Filter按照一定順序連接起來，形成Filter Graph，各個Filter在Graph中協同工作，完成音視頻文件的播放。音視頻處理模塊能接收各種外部控制事件，控制Filter Graph的運行；將Filter Graph的運行狀態通過消息機制向外部反饋，音視頻文件的播放控制功能。視頻處理框圖如圖2所示。

圖2 視頻處理模塊框圖

音視頻處理模塊的外部接口包括音視頻的裝載，釋放、播放、暫停、停止、快進、快退、全屏顯示、抓圖等處理功能，系統軟件只需要根據需求調用相關功能接口即可，代碼如下：

3.3 故障解析模塊設計

便攜式動車組故障診斷系統的故障解析功能可以對動車組診斷設備的故障記錄數據信息進行解析。維護人員將動車組診斷設備記錄的故障數據文件存入到U盤，然后插入系統主機，系統能夠自動識別U盤，并查找其中的故障記錄數據進行解析，將結果顯示在軟件界面中。

動車組診斷設備包括網絡監控主機、數據記錄儀等，這些數據都以特定格式存儲在文件中，以網絡監控主機為例，故障數據以固定的字節數為一個單位進行存儲，每個數據單位分別代表時間、故障代碼、故障變量等信息。解析故障記錄需要依據故障解析配置文件來進行，配置文件中描述了各種各種設備類型、固定字節數、故障代碼含義等解析故障記錄需要的內容，程序通過讀取配置文件就可以對不同類型的故障記錄進行解析。

故障解析模塊設計主要由識別U盤接入，檢測原始故障文件，解析故障文件，轉換存儲文件4部分組成。如果故障文件存在，則故障解析模塊根據解析規則對文件內容進行解析，解析規則存儲在配置文件中，解析不同故障記錄文件會自動調用相應的解析規則進行解析。用戶也可以將解析后的故障數據存儲成其他文件格式，以方便保存查看，其他文件格式為txt格式或Excel格式，程序設計流程如圖3所示。

4 結束語

本文提出一種便攜式動車組故障診斷系統的設計方案，并詳細介紹設計過程與實現技術。系統軟件基于VC++框架開發，采用微軟Directshow多媒體開發技術、基于DOM的XML文件解析技術以及Excel文件處理、存儲設備自動識別等相關技術。用戶界面基于簡潔、莊重的原則進行設計，美觀、大方并且符合觸摸屏操作習慣。系統測試階段采用大量音視頻數據文件、圖片文件、XML數據文件、Excel數據文件、PDF文件、Word文件等進行各種測試，測試期間，軟件運行穩定、界面切換快速、視頻播放流暢。

Portable EMU Fault Diagnosis System

MA Xiangyu1,WEI Jia2
( 1.Technology Center,CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co.Ltd.,Qingdao 266000,China;2.Electric Business Headquarter,CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co.Ltd.,Qingdao 266000,China)

With a large number of EMUs put into operation,the work of routine inspection and maintenance is very diffcult.Effciently and accurately determining the fault is requested to staffs.This paper presented a design concept and implementation scheme for a portable EMU Fault Diagnosis System,described the main features and characteristics of the System,summarized the overall idea of software design,and analyzed the key technologies involved in the system software.

EMU;system maintenance;software

U266.2∶U269.322

A

1005-8451（2016）05-0048-04

2015-11-17

馬翔宇，工程師；魏 佳，工程師。