摘 要 为了解决动力集中电动车组在生产组装过程中因为测试验证导致生产组装效率低下的问题，本文设计了一套适用于动力集中电动车组的列车测试系统，该测试系统能模拟动车组中的动力车、控制车、拖车，测试被控车辆的逻辑功能、重联编组功能以及接口功能。实践应用表明，测试系统的应用有效地提高了生产组装效率。

关键词 动力集中电动车组;列车测试系统

The Design of Train Test System for Power Centralized EMU

Zhang Lv

CRRC DALIAN CO.，LTD. ，Dalian Liaoning， 116022， China

Abstract In order to solve the problem of low production and assembly efficiency caused by test and verification in the process of production and assembly of power centralized emu， this paper designs a train test system suitable for power centralized emu， The test system can simulate the mobile car， control car and trailer in the emu， and test the logic function， reconnection marshalling function and interface function of the controlled vehicle. The practical application shows that the application of the test system effectively improves the production and assembly efficiency.

Keyword Power centralized emu; Train test system

引言

时速160km动力集中电动车组是国铁集团与中国中车总牵头，株机公司、大连公司、大同公司等机车主机厂、客车厂以及相关院校联合参与设计，依托八轴快速客运电力机车和既有25T型客车技术平台而研制的，用于加快普速铁路的捷运化升级，提升既有线铁路运输服务品质。动车组采用相对固定编组和双端车头设计，根据应用需求，动车组应用模式分为短编组、长编组以及短编组重联三种应用模式，其中短编组模式为动力车+7节拖车+控制车，长编组模式为动力车+18节拖车+动力车，短编组重联模式为两个短编组动车组通过WTB总线重联组成。动力车为具有司机操作室和提供动力源的车厢，控制车为具有司机操作室但不提供动力源的车厢，拖车为容纳乘客的车厢。

由于动力车与控制车及拖车均有不同的厂家进行生产，具有不同的产品型号，在实际组装的过程中，需要将不同生产厂家生产的动力车、控制车、拖车运输到统一的组装场地进行编组，而根据动车组的试验管理章程，在动车组正式投入使用前，需要对该动车组进行多次编组测试，验证不同生产厂家产品的互联互通以及互控，以确保通信及功能正常，此过程测试步骤繁杂，需要进行多次编组解编调试，从而造成动车组的生产组装效率低下。

为解决上述问题，本文设计实现一种适用于动力集中电动车组的列车测试系统，既可用于机车主机厂生产单台动力车或者控制车过程中的测试，也可用于拖车主机厂组装整列动车组过程中的测试，测试过程中通过模拟被测车辆外围的重联车辆，搭建被测车辆外围通信接口，实现对被测车辆进行逻辑、功能以及性能的测试与验证，以提高生产组装效率。

1动力集中电动车组测试系统

在列车运行控制领域，已开展过仿真测试台相关设计工作，除了进行系统原型的开发外，也对一些控制算法以及运行控制过程进行相关的建模和仿真工作，但目前尚不具备全面测试手段[1-2]。

文献[1]中描述了CRH3动车组半实物仿真测试平台[1]。通过半实物仿真试验台进行列车控制算法和控制逻辑的验证，试验台中的实物设备包括：列车中央控制单元、网关、显示屏、牵引控制单元、辅助控制单元、空调控制器以及旅客信息系统，测试系统存在造价高昂或者测试不充分且拓展性不强的问题。

文献[2]中描述了列车网络控制系统仿真测试平台[2]，该仿真实验平台偏重于控制逻辑测试，测试对象为仿真试验台内部各子系统的逻辑功能，并未涉及重联编组列车的功能以及通信接口测试。

本文设计的列车测试系统可以模拟动力集中电动车组中的动力车、控制车、拖车，采用计算机仿真与车载实物结合的半实物仿真方式，测试被控车辆的逻辑功能、重联编组功能以及接口通信功能。

1.1 列车测试系统结构

动力集中电动车组采用相对固定编组设计，两端为动力车或控制车，中间为拖车。两端车头的动力车/控制车采用TCN二级网络架构，列车骨干网采用绞线式列车总线WTB，车辆网采用多功能车辆总线MVB与实时以太网，两套网络热备冗余，拖车采用Lonworks总线与两端车头通信，并设计列车贯穿线贯穿整列动车组。测试系统需要对被测车辆的逻辑功能、列车及车辆级总线、列车贯穿线等进行全面测试验证，系统拓扑结构示意如图1所示：

测试系统通过电气接口重连线与被测车辆的重联插头相连，主要包括软件仿真测试单元、通信接口单元、贯穿线采集单元、人机接口显示单元等部分。

软件仿真测试单元：硬件采用工业控制计算机，软件采用LabView仿真开发软件，建立拖车网络功能模型、动力车＼控制车功能模型、硬线贯穿线测试模型三大功能模型，其中拖车网络模型主要包括門控系统等功能模型，动力车＼控制车功能模型主要包括司机室等车辆环境、制动控制单元、牵引传动控制单元等功能测试模型。该仿真测试单元通过以太网与测试平台各设备进行数据交互。

硬线贯穿线采集单元：主要由PLC控制系统以及DC110V驱动继电器组成，通过重联插座与被测车辆相连，将仿真软件发出的数字量信号通过PLC控制器驱动继电器转换成DC110V开关量信号，进入被测车辆的输入输出单元。同时也负责将DC110V的开关量信号转换成数字量信号，发送给仿真测试系统。

通信接口单元：列车接口功能试验平台通过模拟被测车辆的重联车辆。根据实际需求，工控机可供选择模拟动力车和车厢、控制车和车厢。当人机交互界面接收到指令信息后，工控机通过以太网将控制指令信息传输给中央控制单元，并通过重联网关发送到被测车辆;同时，工控机模拟被测车辆的自设备状态信息通过重联网关发送到被测车辆.中央控制单元获取被测车辆是否正确接收到重联车辆的指令信息和设备状态信息。

人机接口单元：人机接口单元主界面基于WINDOWS系统，完全仿真车载显示单元主界面，用于测试过程中的信息提示、结果显示等功能。

1.2 试验平台及重联线路搭建

因为列车接口功能试验平台通过对被测车辆进行逻辑、功能以及性能的测试，实现例行试验阶段列车接口功能的验证，不是对试验平台内部设备功能的验证与测试。所以工控机通过仿真软件模拟扳键、按钮等指令发送，以及空调控制器、门控制系统以及旅客信息等系统的状态信息，不需要重联车辆真实设备。

列车接口功能试验平台由WTB网关/中央控制单元、MVB/ETH网关、输入输出单元、交换机、重联交换机、显示单元、工控机、电源和端子排组成，通过以太网实现设备之间的数据传输。重联线路与实际列车电气接口重联线路保持一致。

重联插头至试验平台之间的线缆长度采用长编组时的全列长度，模拟最长编组情况下的信号衰减。线缆长度很长，可以通过添加WTB测试仪检测WTB线路是否断开，并且计算WTB线路断开位置。

被测车辆的车头连接处和车尾连接处有重联插座，测试平台的重联插头与被测车辆车尾连接处重联插座连接。

2功能测试

测试台主要包括网络通信接口测试与基本功能测试功能。

2.1 通信接口测试

当被测车辆内部网络包括以太网，并且以太网的通信方式为广播时，试验平台的中央控制单元通过以太网连接的被测车辆内部以太网交换机。试验平台的中央控制单元的IP地址设置为与被测车辆内部所有设备IP地址不同的IP地址，确保不会因为IP地址相同影响被测车辆内部网络通信;并且试验平台的中央控制单元的IP地址设置为与被测车辆微机相同IP网段内，确保可以接收到被测车辆微机控制系统接收的全部数据信息。

当被测车辆内部网络包括以太网，并且以太网的通信方式为点对点时，试验平台的中央控制单元通过以太网连接的被测车辆内部以太网交换机。将被测车辆的辅微机断电，并且试验平台的中央控制单元的IP地址设置为与被测车辆辅微机的相同的IP地址，确保可以接收到被测车辆微机控制系统接收的全部数据信息。

2.2 基本功能测试

功能测试是指人机交互界面显示可被选择测试的功能，通过鼠标在人机交互界面选择被测试的功能，工控机接收到功能指令后，进入对应的功能测试流程。工控机输出指令信息，并将指令信息通过以太网传输接到中央控制单元，以重联通信的方式将指令信息发送到被测车辆，中央控制单元根据获取的被测车辆信息判断是否发送下一条指令信息，直至被测试功能测试完成或者退出对应的功能测试。整个测试过程中，人机交互界面显示当前测试过程，发送的指令信息和接收到的被测车辆对应功能的状态信息;同时任意时刻都可以选择退出功能测试。整个测试完成，生成对应功能的测试报告，测试报告包括测试车型、测试车号、测试时间、测试功能，测试结果、如果测试失败，显示测试失败原因。

同时在测试系统中设置制动控制模块、总风缸、制动缸、辅助风缸、总风管、列车管，判断被测轨道车厢能否执行与测试系统相同的制动动作，从而实现对被测轨道车厢的制动性能进行测试。在保障安全的情况下，增加全自动测试，通过人机交互界面输入指令，自动完成整个测试过程，并输出测试结果。

拖车测试是指工控机通过MVB/ETH网关与重联交换机相连，在工控机的人机交互界面模拟车门、火灾、制动等车厢信息，通过工控机根据与被测车辆之间的以太网通信线，获取被测车辆是否正确接收到拖车数据信息。

3结束语

针对动力集中电动车组列车测试的需求以及目前生產组装过程中因为测试验证导致生产组装效率低下的问题，本文设计了一套适用于动力集中电动车组的列车测试系统，提出了列车接口功能试验平台通过全列贯穿通信线和硬线与被测车辆重连接口连接，实现指令的发送和数据的接收的总体解决思路，在列车接口功能试验平台在机车车间实际投入使用以来，满足了实际的需求，提升了组装效率，取得了良好的效果。

参考文献

[1] 黄根生，赵红卫，王欣，等.CRH3动车组半实物仿真测试台通信的设计与实现[J].铁道机车车辆，2014， 34（2）：5-9.

[2] 王欣.城轨列车半实物仿真测试台的设计与实现[J].铁道机车车辆，2016， 36（2）：101-106.

[3] 程剑锋，王东，贺广宇.基于仿真平台的列控系统自动测试研究[J].中国铁路，2012（2）：49-51.

作者简介

张律（1983-），男，湖北鄂州人;学历：本科，职称：工程师;现就职单位：中车大连机车车辆有限公司，研究方向：电力机车设计。