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    高速動車組車廂電視檢修試驗臺設計

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    高速動車組車廂電視檢修試驗臺設計

    摘要:針對目前國內外高速車組車廂電視的檢測只能在實車上進行、拆裝配件流程復雜、效率極低、且存在人為作業隱患的問題。結合現有高速動車組的特點,通過對車載工業計算機液晶電視的系統組成、網絡傳輸、播放原理進行研究,提出基于智能信息的動車組車廂電視檢修試驗臺設計方案。

    關鍵詞:高速動車組;車廂電視;工業計算機;系統組成;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展,人們對動車組內飾件裝飾也提出了更高的要求。與此同時,動車組數量的不斷增加,使動車組部件專業化廠家的檢修技術及技術管理不能滿足動車組整車制造產業當前的發展狀況。高速動車組車廂電視作為列車旅客信息、交流、以及娛樂系統的一部分,在車組信息傳播、旅客舒適度體驗方面有者重要作用。動車組車廂內電視數量較多,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,增大了車組檢修的成本。目前國內外對于車廂電視的檢測只能在實車上進行,拆裝配件流程復雜,效率極低,且存在人為作業隱患。伴隨著傳感器技術和計算機網絡技術的快速發展,可以利用車載工業計算機采集電視的故障數據。如何處理和分析監測數據,是高速動車組車廂電視故障診斷面臨的挑戰[1]。通過對車廂電視檢修試驗臺的設計研究,可將實車試驗轉為地面檢測維修,簡化作業流程,方便修舊利廢工作的有效開展,從而達到節約檢修成本,提升工作效率的目的。

    1動車組車廂電視系統組成

    車廂電視系統是一種分布在動車組上的信息服務系統[2]。該系統由人機交互界面、系統控制器、車輛控制器、顯示模塊、GPS天線、GSM天線、信息顯示器、揚聲器、視頻監控模塊、音視頻娛樂控制面板、視頻娛樂機架、車載無線網絡模塊和相關電纜等組成[3-4]。如圖1所示:

    2高速動車組車廂電視檢修試驗臺方案選定

    為了研發適合不同類型動車組的電視檢修試驗臺,必須分析動車組運營環境的特點及通信網絡。還需要評判動車組通信網絡能否具備電視檢修試驗臺傳輸線路的條件,再選定適合的系統方案[5]。

    2.1高速動車組運營環境

    高速動車組通常由8輛電動車編組構成,采用動力分布式設計。其設計的營運速度為300km/h以上。一般由5動車配3拖車或者4動車配4拖車,列車可通過兩組聯掛方式增至16節。動車組之間的機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管連接器相連。列車通信系統是由地面PIS車載服務器、無線網橋和天線、三層網絡轉換機、饋線電纜等組成,通過列車總線和車輛總線實現。系統配置如圖2所示。

    2.2電視檢修試驗臺方案選定

    通過上述分析可知,高速動車組多節車輛的電氣連接是由跨接電纜和風管連接器相連。這種連接導致動車組車輛,在通信網絡上出現“卡點”,給傳輸信息帶來損耗。在高速動車組上研發的車廂電視檢修試驗臺,需要考慮以下因素:1)電視檢修試驗臺,不能對高速動車組正常安全運營產生影響;2)電視檢修試驗臺,在車頂連接的線纜不能太多,排線不能太復雜無序,盡可能地排線簡單;3)電視檢修試驗臺,功能和安全性可靠,不能對檢修人員和相關設備產生不良影響。動車組通信網絡,通過電纜實現車端與車端之間的聯系。此方式比較占用空間,也使得信號產生失真現象。根據動車組通信網絡系統的結構可知,通過列車總線進行傳輸。車廂電視檢修試驗臺選擇網絡視頻系統方案。動車組網絡控制系統事關其安全運營的重要保障,控制列車的牽引制動等。車廂檢修試驗臺如果使用該網絡傳輸信號,會嚴重影響動車組的安全運營。目前動車組通信網絡無法滿足車載檢修試驗臺傳輸大容量數據信號的要求,但是可以效仿列車網絡的結構建立電視檢修試驗臺。

    3基于智能信息的車廂電視檢修試驗臺設計

    車廂電視檢修試驗臺,設計不同開關電源,利用轉碼設備將前端設備等常見的VGA信號轉換為車載視頻所需的基于TCP/IP局域網絡CVBS信號,連接視頻的輸出接口為BNC高頻信號接口。

    3.1系統設計功能要求

    為了能夠實現對動車組車廂電視的修舊利廢,檢修試驗臺需要考慮以下幾方面的功能需求:多模塊實時監控,系統可通過電壓、電流、圖像信號等,對車廂電視各個組成模塊進行實時監測,并可通過軟件,確定個檢測信號的評判標準。1)多板卡檢測,系統根據各檢測信號對各板卡功能狀態進行準確的判斷和定位;2)故障元件查詢,系統通過終端,查詢相關數據,將判斷結果進行可視化輸出,輸出故障元件的名稱。實現修復配件和故障配件的系統化管理;3)安全可靠,對系統進行安全性設計,確保人員安全和設備安全;4)司機室和客室可實時對車廂電視的健康狀態進行監控和查詢。

    3.2試驗臺總體方案設計

    3.2.1試驗臺系統方案設計根據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。通過對各個模塊故障檢測儀的設計和對各檢測儀的位置布置的優化,設計一種基于智能信息動車組車廂電視檢測維修試驗臺,具體如圖3所示:

    3.2.2電源板模擬電源板工作環境輸出主板需要的各組穩定電壓,精準顯示各組輸出電壓。無需外接電源,數碼管支持2.5~32V的電壓差顯示,設計反接保護,避免線序錯誤損壞測試儀,數碼管測試儀一體設計,增強穩定性,外觀簡潔,由四個數碼管顯示。測試原理:使用待機電壓產生控制電源板和背光板的啟動信號,從而驅動電源板、恒流部分和背光正常工作,由4組數碼管實時顯示電壓、監測電源板的工作狀態,從已經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,可設計一個轉換器,將主板的LVDS信號直接轉換成VGA輸出,并裝配一個顯示屏,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動板和信號發生器二合一,支持LVDS信號,屏參齊全,通過信號類型、分辨率、場頻、顏色位數、顏色模式、分屏模式、上屏電壓等參數即可判斷,采用12V5A適配,自帶升壓板,采用短路保護。

    3.2.5背光板輸入電壓12~45V,輸出24~180V,電流100~640mA,可自適應電壓、電流,不燒燈珠,自動識別燈珠和燈條,設有高低壓轉換,高壓進行燈珠燈條識別,燈珠以低電流測試,全程單片機自動轉換,無需人工干預。

    3.3試驗臺設計創新點

    本試驗臺設計的創新點是在實車測試過程復雜、工作量大的情況下,實現故障模塊的識別、并通過人機交互界面展現,實現對車廂電視的地面監測和修復配件和故障配件的系統化管理。該試驗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,設計了車載電視檢修試驗臺,可將實車試驗轉為地面檢測維修,避免實車試驗帶來的電視拆裝問題,簡化作業流程,實現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,從而達到節約檢修成本、提高工作效率的目的。該車載電視檢修系統在蘭州西動車運用所使用后,經逐步完善數據庫和功能,將來能夠在全路局大量推廣,可以產生可觀的社會效益。

    參考文獻

    [1]胡文濤,孟建軍.基于大數據的動車組故障診斷方法研究[J].工業控制計算機,2020,33(6):31-32,35

    [2]李曉靜.動車組PIS系統介紹[J].時代農機,2018,45(11):222

    [3]厙亞斌.新型動車組旅客信息系統的研制[J].鐵道車輛,2017,55(6):19-21,29,4

    [4]王海芳.高速動車組音視頻系統[J].無線互聯科技,2012(12):64

    [5]苑豐彪,孫少婧,曹春偉,等.高速動車組視頻監控系統設計研究[J].機電一體化,2013,19(2):47-50,77

    作者:蔣永琪 王斌 單位:中國鐵路蘭州局集團有限公司

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