高速动车组车厢电视检修试验台设计

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摘要：针对目前国内外高速动车组车厢电视的检测只能在实车上进行、拆装配件流程复杂、效率极低、且存在人为作业隐患的问题。结合现有高速动车组的特点，通过对车载工业计算机液晶电视的系统组成、网络传输、播放原理进行研究，提出基于智能信息的动车组车厢电视检修试验台的设计方案。

关键词：高速动车组；车厢电视；工业计算机；系统组成；智能信息

伴随着人民生活水平的提高以及高速动车组的迅猛发展，人们对动车组内饰件装饰也提出了更高的要求。与此同时，动车组数量的不断增加，使动车组部件专业化厂家的检修技术及技术管理不能满足动车组整车制造产业当前的发展状况。高速动车组车厢电视作为列车旅客信息、交流、以及娱乐系统的一部分，在车组信息传播、旅客舒适度体验方面有者重要作用。动车组车厢内电视数量较多，且目前动车组车厢电视为换件检修，对旧件的利用不高，造成资源浪费，增大了车组检修的成本。目前国内外对于车厢电视的检测只能在实车上进行，拆装配件流程复杂，效率极低，且存在人为作业隐患。伴随着传感器技术和计算机网络技术的快速发展，可以利用车载工业计算机采集电视的故障数据。如何处理和分析监测数据，是高速动车组车厢电视故障诊断面临的挑战［1］。通过对车厢电视检修试验台的设计研究，可将实车试验转为地面检测维修，简化作业流程，方便修旧利废工作的有效开展，从而达到节约检修成本，提升工作效率的目的。

1动车组车厢电视系统组成

车厢电视系统是一种分布在动车组上的信息服务系统［2］。该系统由人机交互界面、系统控制器、车辆控制器、显示模块、GPS天线、GSM天线、信息显示器、扬声器、视频监控模块、音视频娱乐控制面板、视频娱乐机架、车载无线网络模块和相关电缆等组成［3－4］。如图1所示：

2高速动车组车厢电视检修试验台方案选定

为了研发适合不同类型动车组的电视检修试验台，必须分析动车组运营环境的特点及通信网络。还需要评判动车组通信网络能否具备电视检修试验台传输线路的条件，再选定适合的系统方案［5］。

2．1高速动车组运营环境

高速动车组通常由8辆电动车编组构成，采用动力分布式设计。其设计的营运速度为300km／h以上。一般由5动车配3拖车或者4动车配4拖车，列车可通过两组联挂方式增至16节。动车组之间的机械连接是通过不同类型的车钩相连，电气连接是由跨接电缆和风管连接器相连。列车通信系统是由地面PIS车载服务器、无线网桥和天线、三层网络转换机、馈线电缆等组成，通过列车总线和车辆总线实现。系统配置如图2所示。

2．2电视检修试验台方案选定

通过上述分析可知，高速动车组多节车辆的电气连接是由跨接电缆和风管连接器相连。这种连接导致动车组车辆，在通信网络上出现“卡点”，给传输信息带来损耗。在高速动车组上研发的车厢电视检修试验台，需要考虑以下因素：1）电视检修试验台，不能对高速动车组正常安全运营产生影响；2）电视检修试验台，在车顶连接的线缆不能太多，排线不能太复杂无序，尽可能地排线简单；3）电视检修试验台，功能和安全性可靠，不能对检修人员和相关设备产生不良影响。动车组通信网络，通过电缆实现车端与车端之间的联系。此方式比较占用空间，也使得信号产生失真现象。根据动车组通信网络系统的结构可知，通过列车总线进行传输。车厢电视检修试验台选择网络视频系统方案。动车组网络控制系统事关其安全运营的重要保障，控制列车的牵引制动等。车厢检修试验台如果使用该网络传输信号，会严重影响动车组的安全运营。目前动车组通信网络无法满足车载检修试验台传输大容量数据信号的要求，但是可以效仿列车网络的结构建立电视检修试验台。

3基于智能信息的车厢电视检修试验台设计

车厢电视检修试验台，设计不同开关电源，利用转码设备将前端设备等常见的VGA信号转换为车载视频所需的基于TCP／IP局域网络CVBS信号，连接视频的输出接口为BNC高频信号接口。

3．1系统设计功能要求

为了能够实现对动车组车厢电视的修旧利废，检修试验台需要考虑以下几方面的功能需求：多模块实时监控，系统可通过电压、电流、图像信号等，对车厢电视各个组成模块进行实时监测，并可通过软件，确定个检测信号的评判标准。1）多板卡检测，系统根据各检测信号对各板卡功能状态进行准确的判断和定位；2）故障元件查询，系统通过终端，查询相关数据，将判断结果进行可视化输出，输出故障元件的名称。实现修复配件和故障配件的系统化管理；3）安全可靠，对系统进行安全性设计，确保人员安全和设备安全；4）司机室和客室可实时对车厢电视的健康状态进行监控和查询。

3．2试验台总体方案设计

3．2．1试验台系统方案设计根据动车组车厢电视的组成模块，确定车厢电视需要检测的模块主要有电源板、主板、屏幕以及背光板。通过对各个模块故障检测仪的设计和对各检测仪的位置布置的优化，设计一种基于智能信息动车组车厢电视检测维修试验台，具体如图3所示：

3．2．2电源板模拟电源板工作环境输出主板需要的各组稳定电压，精准显示各组输出电压。无需外接电源，数码管支持2．5～32V的电压差显示，设计反接保护，避免线序错误损坏测试仪，数码管测试仪一体设计，增强稳定性，外观简洁，由四个数码管显示。测试原理：使用待机电压产生控制电源板和背光板的启动信号，从而驱动电源板、恒流部分和背光正常工作，由4组数码管实时显示电压、监测电源板的工作状态，从已经测试的情况来判断故障的位置。

3．2．3主板主板需要连屏测试，为了避免由于主板故障输出信号异常而烧坏屏体，可设计一个转换器，将主板的LVDS信号直接转换成VGA输出，并装配一个显示屏，输出VGA格式的图像，选择5～12V的适配器做为电源输入，检测过程如图4所示：3．2．4屏幕屏幕测试需要将驱动板和信号发生器二合一，支持LVDS信号，屏参齐全，通过信号类型、分辨率、场频、颜色位数、颜色模式、分屏模式、上屏电压等参数即可判断，采用12V5A适配，自带升压板，采用短路保护。

3．2．5背光板输入电压12～45V，输出24～180V，电流100～640mA，可自适应电压、电流，不烧灯珠，自动识别灯珠和灯条，设有高低压转换，高压进行灯珠灯条识别，灯珠以低电流测试，全程单片机自动转换，无需人工干预。

3．3试验台设计创新点

本试验台设计的创新点是在实车测试过程复杂、工作量大的情况下，实现故障模块的识别、并通过人机交互界面展现，实现对车厢电视的地面监测和修复配件和故障配件的系统化管理。该试验台可适用于不同型号高速动车组平台车厢电视的检修。

4结束语

本文针对目前高速动车组车厢电视检修工作比较繁琐，为了降低检修检修成本，设计了车载电视检修试验台，可将实车试验转为地面检测维修，避免实车试验带来的电视拆装问题，简化作业流程，实现了车厢电视的功能检测，对车厢电视的维修起到了支持作用，方便修旧利废工作的有效开展，从而达到节约检修成本、提高工作效率的目的。该车载电视检修系统在兰州西动车运用所使用后，经逐步完善数据库和功能，将来能够在全路局大量推广，可以产生可观的社会效益。

参考文献

［1］胡文涛，孟建军．基于大数据的动车组故障诊断方法研究［J］．工业控制计算机，2020，33（6）：31－32，35

［2］李晓静．动车组PIS系统介绍［J］．时代农机，2018，45（11）：222

［3］厍亚斌．新型动车组旅客信息系统的研制［J］．铁道车辆，2017，55（6）：19－21，29，4

［4］王海芳．高速动车组音视频系统［J］．无线互联科技，2012（12）：64

［5］苑丰彪，孙少婧，曹春伟，等．高速动车组视频监控系统设计研究［J］．机电一体化，2013，19（2）：47－50，77

作者：蒋永琪 王斌 单位：中国铁路兰州局集团有限公司