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摘 要：简述了自主研发的SS4B型机车无线重联装置的结构和工作原理，并对其中各个子模块进行了简单介绍。设计了一套模拟机车实际运行情况的机车无线重联装置操作及测试系统。阐述了测试平台的硬件结构设计及由VC++开发的软件设计流程。该系统解决了机车无线重联装置中各模块的故障快速检测问题，并可以对实际机车无线重联装置分布式控制进行模拟，具有很大的实际应用价值。
关键词：机车无线重联；分布式动力控制系统；测试平台；SS4B型机车
1 引言
随着铁路货运的重载化，开行长大重载组合列车是发展的方向，而开行重载组合列车首先需要解决机车远程分布动力牵引控制问题。机车无线重联同步控制技术是实现重载组合列车机车远程分布动力牵引运行的关键技术，是重载铁路牵引运输的核心技术之一。
自主研发的机车无线重联同步操纵控制系统于2009年在神华线正式投入使用，因此研制SS4B型机车无线重联装置操作及测试平台，实现对SS4B型万吨机车操作模拟以及无线重联装置软件测试、系统维护具有重要的现实意义。
本文重点介绍一种用于SS4B型电力机车无线重联同步控制系统的功能测试，试验平台采用VC++编写自动测试、数据监控、BCU模拟操作软件，通过MVB和以太网与机车无线重联系统通信，试验台之间通过电台通信模拟SS4B机车万吨1+1编组或2+2编组模式，实现机车无线重联系统分布式动力控制功能和空气制动控制功能测试，从而为机车无线重联装置维护和测试提供保障。
2 SS4B机车无线重联系统操作及测试系统
2.1 测试系统组成原理
目前在线路上运行的SS4B型重载列车由2台或4台SS4B型机车共同牵引，每台机车安装1套机车无线重联装置。该装置对分布在一列组合列车中的每一台机车上，以主控或从控的方式完成对列车的制动或牵引，从而实现多台台机车由一名司机同步控制。SS4B的无线重联装置的基本架构和主要构成如图1所示。
该系统主要由三大部分组成，机车操纵控制单元OCE为中央处理器；数据传输系统单元DTE实现多机之间的远程通讯功能；人机接口单元IDU实现人机交互。
本文所设计的测试平台为系统测试平台，即将机车无线重联装置按照机车上实际连线进行连接，对于其中需要外部接口信号的模块，则通过测试台机车指令及状态模拟器给定实际机车信号，从而使机车无线重联系统脱离机车，在实验室运行，并实现1+1编组模式，或2+2编组模式。
2.2 测试平台设计
2.2.2 测试平台硬件组成
系统测试平台主要包括3部分：电源系统、工控机和机车指令与状态模拟器。
工控机用于来完成对测试数据的监控、指令发送以及通讯控制。工控机除供Windows操作系统运行的硬件外，还包含MVB通讯板、32通道DIO板卡2块、16通道AIO板卡2块。其中，MVB板卡负责模拟读取和发送BCU的数据；PCI-AIO卡采集网压、级位等模拟量指令；PCI-DIO卡读取系统测试台机车的数字量指令。
测试平台结构框图如图2所示。
机车指令与状态模拟器用于模拟机车信号。模拟器的拨码开关和旋转按钮，模拟机车指令的外部输入，为系统提供正常运行所需的数字或模拟信号，实现机车实际运行时的各种状态；LED指示灯用于模拟机车运行情况的状态显示。
系统测试台采用交流220V供电，通过隔离变压器分别接至工控机，AC220V/DC110V模块和小功率AC/DC变换器，其中AC220V/DC110V模块为测试台提供各模块工作所需的110V直流电源，小功率AC/DC变换器为测试台内其他接口模块提供电源。
2.2.2 测试功能
测试平台具备以下工作模式用于模拟机车各种工作状态，测试系统性能。
（1）完整功能测试。上位机模拟BCU；机车指令与状态模拟器通过测试线控制主控无线重联系统发送控制指令、监控从控无线重联系统接收的数据；上位机通过以太网接口监控机车无线重联系统的内部数据，从而实现完整功能测试。
（2）控制逻辑测试。上位机通过以太网控制主控无线重联系统发送控制指令，模拟机车输入信号，同时采集和分析从控无线重联系统的输出信号，以实现控制逻辑的测试。
3 软件设计
3.1上位机软件设计思想
本开发系统基于.net framework 技术的VC++编程语言编写工控机开发平台程序。Visual Studio2008是Microsoft公司推出的面向对象可视化快速应用程序开发工具。快速应用程序开发工具是通过使用预制的组件和可视化的编程界面大大简化了Windows应用程序的设计和实现，提高了应用程序的编制效率，满足应用程序的快速开发需求。
整个系统的软件采用功能模块化设计结构，便于软件的功能扩展和维护。软件的系统主要包括：图形界面模块，CRC32位校验模块，DIO开关量模块，AIO数据采集模块，MVB通信模块和以太网通信模块。
3.2人机界面设计
测试平台人机界面用于模拟列车司控台输出控制信号、实时监控被测产品的状态、显示测试结果。本系统的界面在设计过程中最大程度上接近列车上的司机操作界面，状态显示界面也与机车上的显示窗口类似，使得测试平台可以模拟机车操控过程，测试台操作主界面如图3所示。具体包含以下功能：测试模式选择功能，机车状态实时显示功能，机车编组、解编功能，数字量信号输入输出功能，模拟量信号输入输出功能等。
4 结论
本文提出了一种SS4B型机车无线重联装置操作与测试的设计方案，此方案通过试验平台的互联，模拟SS4B机车万吨编组模式，实现机车无线重联系统分布式动力控制功能和空气制动控制功能测试，实现了对实际机车无线重联分布式控制的模拟，降低机车无线重联装置的检测与维护费用，也为系统升级和创新提供了重要依据。
参考文献
[1]李蔚. 重载列车机车无线重联同步控制关键技术研究与应用[D]. 中南大学 2012.
[2]王勇. HX_D1型机车LOCOTROL模块测试平台的研制[D]. 北京交通大学 2011.
[3]李杰. 我国铁路重载运输发展研究[J]. 铁道运输与经济. 2011（01）.
[4]薛继连，胡继代，南杰，郭尽朝，荣林，王飞宽. 神朔铁路SS4B机车无线重联系统技术研究[J]. 神华科技. 2009（01）.
作者简介：陈谦，男，1986年4月、汉族、湖南株洲人、产品成本工程师，从事过机车无线重联同步控制的研究。
关键词：机车无线重联；分布式动力控制系统；测试平台；SS4B型机车
1 引言
随着铁路货运的重载化，开行长大重载组合列车是发展的方向，而开行重载组合列车首先需要解决机车远程分布动力牵引控制问题。机车无线重联同步控制技术是实现重载组合列车机车远程分布动力牵引运行的关键技术，是重载铁路牵引运输的核心技术之一。
自主研发的机车无线重联同步操纵控制系统于2009年在神华线正式投入使用，因此研制SS4B型机车无线重联装置操作及测试平台，实现对SS4B型万吨机车操作模拟以及无线重联装置软件测试、系统维护具有重要的现实意义。
本文重点介绍一种用于SS4B型电力机车无线重联同步控制系统的功能测试，试验平台采用VC++编写自动测试、数据监控、BCU模拟操作软件，通过MVB和以太网与机车无线重联系统通信，试验台之间通过电台通信模拟SS4B机车万吨1+1编组或2+2编组模式，实现机车无线重联系统分布式动力控制功能和空气制动控制功能测试，从而为机车无线重联装置维护和测试提供保障。
2 SS4B机车无线重联系统操作及测试系统
2.1 测试系统组成原理
目前在线路上运行的SS4B型重载列车由2台或4台SS4B型机车共同牵引，每台机车安装1套机车无线重联装置。该装置对分布在一列组合列车中的每一台机车上，以主控或从控的方式完成对列车的制动或牵引，从而实现多台台机车由一名司机同步控制。SS4B的无线重联装置的基本架构和主要构成如图1所示。
该系统主要由三大部分组成，机车操纵控制单元OCE为中央处理器；数据传输系统单元DTE实现多机之间的远程通讯功能；人机接口单元IDU实现人机交互。
本文所设计的测试平台为系统测试平台，即将机车无线重联装置按照机车上实际连线进行连接，对于其中需要外部接口信号的模块，则通过测试台机车指令及状态模拟器给定实际机车信号，从而使机车无线重联系统脱离机车，在实验室运行，并实现1+1编组模式，或2+2编组模式。
2.2 测试平台设计
2.2.2 测试平台硬件组成
系统测试平台主要包括3部分：电源系统、工控机和机车指令与状态模拟器。
工控机用于来完成对测试数据的监控、指令发送以及通讯控制。工控机除供Windows操作系统运行的硬件外，还包含MVB通讯板、32通道DIO板卡2块、16通道AIO板卡2块。其中，MVB板卡负责模拟读取和发送BCU的数据；PCI-AIO卡采集网压、级位等模拟量指令；PCI-DIO卡读取系统测试台机车的数字量指令。
测试平台结构框图如图2所示。
机车指令与状态模拟器用于模拟机车信号。模拟器的拨码开关和旋转按钮，模拟机车指令的外部输入，为系统提供正常运行所需的数字或模拟信号，实现机车实际运行时的各种状态；LED指示灯用于模拟机车运行情况的状态显示。
系统测试台采用交流220V供电，通过隔离变压器分别接至工控机，AC220V/DC110V模块和小功率AC/DC变换器，其中AC220V/DC110V模块为测试台提供各模块工作所需的110V直流电源，小功率AC/DC变换器为测试台内其他接口模块提供电源。
2.2.2 测试功能
测试平台具备以下工作模式用于模拟机车各种工作状态，测试系统性能。
（1）完整功能测试。上位机模拟BCU；机车指令与状态模拟器通过测试线控制主控无线重联系统发送控制指令、监控从控无线重联系统接收的数据；上位机通过以太网接口监控机车无线重联系统的内部数据，从而实现完整功能测试。
（2）控制逻辑测试。上位机通过以太网控制主控无线重联系统发送控制指令，模拟机车输入信号，同时采集和分析从控无线重联系统的输出信号，以实现控制逻辑的测试。
3 软件设计
3.1上位机软件设计思想
本开发系统基于.net framework 技术的VC++编程语言编写工控机开发平台程序。Visual Studio2008是Microsoft公司推出的面向对象可视化快速应用程序开发工具。快速应用程序开发工具是通过使用预制的组件和可视化的编程界面大大简化了Windows应用程序的设计和实现，提高了应用程序的编制效率，满足应用程序的快速开发需求。
整个系统的软件采用功能模块化设计结构，便于软件的功能扩展和维护。软件的系统主要包括：图形界面模块，CRC32位校验模块，DIO开关量模块，AIO数据采集模块，MVB通信模块和以太网通信模块。
3.2人机界面设计
测试平台人机界面用于模拟列车司控台输出控制信号、实时监控被测产品的状态、显示测试结果。本系统的界面在设计过程中最大程度上接近列车上的司机操作界面，状态显示界面也与机车上的显示窗口类似，使得测试平台可以模拟机车操控过程，测试台操作主界面如图3所示。具体包含以下功能：测试模式选择功能，机车状态实时显示功能，机车编组、解编功能，数字量信号输入输出功能，模拟量信号输入输出功能等。
4 结论
本文提出了一种SS4B型机车无线重联装置操作与测试的设计方案，此方案通过试验平台的互联，模拟SS4B机车万吨编组模式，实现机车无线重联系统分布式动力控制功能和空气制动控制功能测试，实现了对实际机车无线重联分布式控制的模拟，降低机车无线重联装置的检测与维护费用，也为系统升级和创新提供了重要依据。
参考文献
[1]李蔚. 重载列车机车无线重联同步控制关键技术研究与应用[D]. 中南大学 2012.
[2]王勇. HX_D1型机车LOCOTROL模块测试平台的研制[D]. 北京交通大学 2011.
[3]李杰. 我国铁路重载运输发展研究[J]. 铁道运输与经济. 2011（01）.
[4]薛继连，胡继代，南杰，郭尽朝，荣林，王飞宽. 神朔铁路SS4B机车无线重联系统技术研究[J]. 神华科技. 2009（01）.
作者简介：陈谦，男，1986年4月、汉族、湖南株洲人、产品成本工程师，从事过机车无线重联同步控制的研究。