標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組互聯(lián)互通功能研究

標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組互聯(lián)互通功能研究

0同型號(hào)動(dòng)車(chē)組的互聯(lián)互通通過(guò)引進(jìn)、消化和吸收，中國(guó)有四個(gè)技術(shù)平臺(tái)：crh1、crh2、crh3和crh5。由于外國(guó)平臺(tái)制造商的翔動(dòng)模式不同，不同型號(hào)的翔動(dòng)在人員、操作界、保護(hù)邏輯、應(yīng)用和維護(hù)界面方面存在較大差異。目前國(guó)外尚無(wú)不同廠家采用不同電氣設(shè)計(jì)、不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備動(dòng)車(chē)組的互聯(lián)互通，甚至同一型號(hào)動(dòng)車(chē)組由于采用軟件版本不同也不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組首次提出互聯(lián)互通要求中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組在互聯(lián)互通設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)地面網(wǎng)絡(luò)通信一致性測(cè)試、地面互聯(lián)互通測(cè)試及實(shí)車(chē)互聯(lián)互通重聯(lián)試驗(yàn)，對(duì)動(dòng)車(chē)組互聯(lián)互通功能和性能進(jìn)行全面驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了不同廠家生產(chǎn)的動(dòng)車(chē)組互聯(lián)互通運(yùn)行。1網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不同廠家生產(chǎn)的動(dòng)車(chē)組能夠重聯(lián)運(yùn)營(yíng)，即要求動(dòng)車(chē)組實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、互通和互操作1.1車(chē)鉤處理機(jī)制互聯(lián)指物理互聯(lián)，是動(dòng)車(chē)組互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，2列動(dòng)車(chē)組通過(guò)統(tǒng)一的前端車(chē)鉤（含機(jī)械接口、氣路接口、電氣連接器）接口實(shí)現(xiàn)機(jī)械接口的連接，前端車(chē)鉤示意見(jiàn)圖1；通過(guò)統(tǒng)一的過(guò)渡車(chē)鉤實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)與被救援中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組的機(jī)械連接，以及實(shí)現(xiàn)不同廠家、不同速度等級(jí)動(dòng)車(chē)組與中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組之間的救援機(jī)械連接，過(guò)渡車(chē)鉤示意見(jiàn)圖2；通過(guò)統(tǒng)一的救援連接器可實(shí)現(xiàn)由救援車(chē)輛向被救援中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組提供DC110V電源，滿足救援時(shí)控制、制動(dòng)等應(yīng)急負(fù)載用電。1.2制動(dòng)指令互通互通指控制互聯(lián)，主要為網(wǎng)絡(luò)控制指令、硬線控制指令、空氣壓力指令。采用統(tǒng)一的列車(chē)級(jí)網(wǎng)絡(luò)初運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議、故障診斷代碼規(guī)范，實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行重聯(lián)動(dòng)車(chē)組的控制指令、狀態(tài)信息的相互貫通，互聯(lián)互通通信機(jī)制示意見(jiàn)圖3；采用統(tǒng)一的列車(chē)級(jí)硬線控制電路、安全環(huán)路，實(shí)現(xiàn)重聯(lián)動(dòng)車(chē)組、相互救援動(dòng)車(chē)組間的關(guān)鍵控制指令及安全監(jiān)控回路的相互貫通；采用統(tǒng)一的BP救援轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)相互救援動(dòng)車(chē)組制動(dòng)指令互通?；ネㄊ侵袊?guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組互聯(lián)互通的難點(diǎn)，也是地面測(cè)試的目標(biāo)，互通包括底層通信和上層應(yīng)用的互通。對(duì)于底層通信，除要求不同廠家采用相同通信類型及標(biāo)準(zhǔn)外，還需保障通信質(zhì)量，所以需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試，主要包括物理信號(hào)、空載和重載時(shí)信號(hào)質(zhì)量、數(shù)據(jù)幀檢查等。對(duì)于上層應(yīng)用，制定《時(shí)速350km中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組列車(chē)級(jí)數(shù)據(jù)傳送規(guī)范》《時(shí)速350km中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)故障代碼編制規(guī)則及故障代碼》等，在數(shù)據(jù)通信層面定義了網(wǎng)絡(luò)配置方式、列車(chē)級(jí)數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容及格式；在控制功能層面定義了與互聯(lián)互通相關(guān)的控制邏輯，包括司機(jī)室占用、方向管理、換端、運(yùn)行模式管理、聯(lián)掛、解編控制，以及列車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、車(chē)門(mén)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架監(jiān)控系統(tǒng)等控制功能；在硬線控制方面定義了列車(chē)重聯(lián)線及安全環(huán)等控制電路；在人機(jī)接口方面定義了與互聯(lián)互通相關(guān)的8個(gè)司機(jī)屏主界面及故障代碼編制規(guī)則，以保證主控動(dòng)車(chē)組與重聯(lián)動(dòng)車(chē)組對(duì)其中每一字節(jié)、每一位傳輸含義理解一致，對(duì)列車(chē)指令響應(yīng)一致，在此基礎(chǔ)上通過(guò)地面互聯(lián)互通測(cè)試驗(yàn)證并完善互通性能。1.3控制指令輸出的互操作互操作是中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組互聯(lián)互通的最終目標(biāo)。采用統(tǒng)一的司乘操作布局、主要人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)司乘操作界面的互操作，統(tǒng)一的顯示界面示意見(jiàn)圖4；采用統(tǒng)一的控制指令輸出設(shè)備、操作方式，實(shí)現(xiàn)主要控制指令輸出的互操作；采用統(tǒng)一的重聯(lián)、救援、回送、調(diào)車(chē)、洗車(chē)等工作模式的功能定義、實(shí)現(xiàn)方式、操作流程，實(shí)現(xiàn)各種工作模式的互操作；采用統(tǒng)一的自動(dòng)限速控制策略，實(shí)現(xiàn)重聯(lián)動(dòng)車(chē)組故障時(shí)的降級(jí)限速控制互操作。2tcn一致性測(cè)試列車(chē)網(wǎng)絡(luò)通信一致性關(guān)系到所有與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的子系統(tǒng)，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)自不同廠家，為了保證設(shè)備的兼容性，建立互聯(lián)互通一致性自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。該平臺(tái)將原有TCN測(cè)試方式通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)程序，控制測(cè)試切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)電路匹配，將測(cè)試設(shè)備和IUT組成規(guī)定的測(cè)試電路，根據(jù)測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行程控，將原有繁瑣的測(cè)試條目集成到統(tǒng)一的平臺(tái)軟件上進(jìn)行自動(dòng)執(zhí)行，提高了測(cè)試效率，減少了人為干擾誤差，保證了測(cè)試精度和測(cè)試穩(wěn)定性，并且增加了ESD相關(guān)測(cè)試、WTB接收器行為測(cè)試等項(xiàng)目，對(duì)TCN一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋度進(jìn)行了完善。TCN一致性測(cè)試平臺(tái)主要包括人機(jī)交互層、測(cè)試執(zhí)行層、測(cè)試設(shè)備層三部分（見(jiàn)圖5）。人機(jī)交互層主要為測(cè)試管理軟件；測(cè)試執(zhí)行層為具體的測(cè)試執(zhí)行軟件，主要包括物理層測(cè)試、中繼器測(cè)試和功能測(cè)試三部分；測(cè)試設(shè)備層為整個(gè)測(cè)試平臺(tái)的硬件組成部分。TCN一致性測(cè)試主要包括MVB網(wǎng)絡(luò)及WTB網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試兩方面。MVB網(wǎng)絡(luò)及WTB網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試符合IEC61375-3-2—2012及GB/T28029.2—2011標(biāo)準(zhǔn)要求，測(cè)試主要內(nèi)容見(jiàn)表1、表2。按照標(biāo)準(zhǔn)要求細(xì)化了測(cè)試方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。以“MVB穩(wěn)定性測(cè)試”為例，其測(cè)試原理見(jiàn)圖6,TE通過(guò)200m長(zhǎng)網(wǎng)線與被測(cè)設(shè)備相連，配置好TE及被測(cè)設(shè)備端口、地址，進(jìn)行200萬(wàn)幀通信，MVB分析儀持續(xù)監(jiān)測(cè)通信狀態(tài)，測(cè)試期間，被測(cè)設(shè)備A路、B路無(wú)丟幀情況，測(cè)試通過(guò)。3地面測(cè)試平臺(tái)為了在地面全面測(cè)試不同廠家生產(chǎn)的動(dòng)車(chē)組互聯(lián)互通性能，建立了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組地面互聯(lián)互通測(cè)試平臺(tái)。該測(cè)試平臺(tái)采用與實(shí)車(chē)相同的總線連接方式，將列車(chē)主要系統(tǒng)（如門(mén)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)等）在功能系統(tǒng)軟件仿真模型中集中實(shí)現(xiàn)，接入核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如中央控制單元，列車(chē)顯示屏等），其他被測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也可以實(shí)物方式存在，測(cè)試平臺(tái)可根據(jù)需求增加或減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過(guò)調(diào)整軟件仿真系統(tǒng)的配置，實(shí)現(xiàn)分布式控制。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組地面互聯(lián)互通測(cè)試平臺(tái)針對(duì)2列8輛編組動(dòng)車(chē)組架構(gòu)實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)圖7），分為A型動(dòng)車(chē)組地面測(cè)試平臺(tái)、B型動(dòng)車(chē)組地面測(cè)試平臺(tái)和重聯(lián)控制柜。A、B型動(dòng)車(chē)組地面測(cè)試平臺(tái)可各自實(shí)現(xiàn)1列8輛編組動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)功能，可為各列動(dòng)車(chē)組子系統(tǒng)控制器提供網(wǎng)絡(luò)及電氣接口，為系列化動(dòng)車(chē)組測(cè)試提供專用接口；測(cè)試平臺(tái)間通過(guò)重聯(lián)控制柜進(jìn)行列車(chē)重聯(lián)控制。在測(cè)試平臺(tái)上采用軟件仿真提供全列車(chē)的運(yùn)行環(huán)境，為各列車(chē)控制功能互聯(lián)互通測(cè)試提供試驗(yàn)?zāi)M條件。重聯(lián)控制柜實(shí)現(xiàn)A、B型動(dòng)車(chē)組地面測(cè)試平臺(tái)之間網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和電氣信號(hào)的連接、斷開(kāi)控制。通過(guò)地面互聯(lián)互通測(cè)試平臺(tái)，全面驗(yàn)證不同廠家生產(chǎn)的動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)配置、監(jiān)測(cè)、保護(hù)和診斷邏輯等功能，確保動(dòng)車(chē)組間實(shí)現(xiàn)互通。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組地面互聯(lián)互通測(cè)試內(nèi)容見(jiàn)表3。根據(jù)測(cè)試需求，細(xì)化了各個(gè)項(xiàng)點(diǎn)的測(cè)試方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。以“故障保護(hù)試驗(yàn)（降弓故障子項(xiàng)點(diǎn)）”中主控車(chē)不降弓、從控車(chē)降弓工況為例，測(cè)試方法為將A型動(dòng)車(chē)組激活，方向前向、升弓、合主斷、牽引手柄置于牽引1級(jí)，然后在B型動(dòng)車(chē)組上模擬1個(gè)牽引系統(tǒng)的嚴(yán)重故障（需降弓）。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為B型動(dòng)車(chē)組發(fā)布本列降弓指令，A型動(dòng)車(chē)組不發(fā)布降弓指令，B型動(dòng)車(chē)組降弓，A型動(dòng)車(chē)組受電弓保持。4地面試驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)車(chē)組互聯(lián)、互通、互操作的設(shè)計(jì)及地面互聯(lián)互通測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)車(chē)組間互聯(lián)互通的功能，但由于地面無(wú)法模擬實(shí)車(chē)運(yùn)行的電磁、傳輸?shù)拳h(huán)境，還需通過(guò)實(shí)車(chē)互聯(lián)互通重聯(lián)試驗(yàn)系統(tǒng)性地驗(yàn)證動(dòng)車(chē)組重聯(lián)后各系統(tǒng)運(yùn)行性能及網(wǎng)絡(luò)邏輯一致性，確保動(dòng)車(chē)組互聯(lián)互通重聯(lián)運(yùn)行的指標(biāo)滿足要求。實(shí)車(chē)互聯(lián)互通重聯(lián)試驗(yàn)主要分為網(wǎng)絡(luò)邏輯驗(yàn)證試驗(yàn)和性能試驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)邏輯驗(yàn)證與地面互聯(lián)互通采用軟件模擬不同，通過(guò)動(dòng)車(chē)組真實(shí)故障設(shè)置、手柄操縱等方式進(jìn)行直接驗(yàn)證；性能試驗(yàn)則在2列動(dòng)車(chē)組牽引、制動(dòng)、弓網(wǎng)、輔助等主要系統(tǒng)布置測(cè)點(diǎn)，并采用GPS同步采集設(shè)備時(shí)鐘，按照試驗(yàn)大綱要求對(duì)重聯(lián)動(dòng)車(chē)組各系統(tǒng)的運(yùn)行性能、響應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行全面驗(yàn)證，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組實(shí)車(chē)互聯(lián)互通重聯(lián)試驗(yàn)主要項(xiàng)點(diǎn)見(jiàn)表4。2015年8月在北京環(huán)行鐵道試驗(yàn)線、2015年12月—2016年2月在大西高鐵高速綜合試驗(yàn)段對(duì)CRH-0207(CR400AF樣車(chē)）和CRH-0503(CR400BF樣車(chē)）2列時(shí)速350km中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組進(jìn)行了互聯(lián)互通重聯(lián)試驗(yàn)由圖9和圖10可以看出，2列動(dòng)車(chē)組電氣參數(shù)對(duì)操作指令的響應(yīng)一致，運(yùn)行性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2016年7月在鄭徐高鐵綜合試驗(yàn)中，CRH-0207與CRH-0503兩列擬運(yùn)營(yíng)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組在世界上首次實(shí)現(xiàn)了以420km/h互聯(lián)互通重聯(lián)運(yùn)行5中