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摘要：CRH5和CRH3系列动车组的成功运营证明，故障诊断系统的设计达到了预期目的，故障诊断系统信息的3种传输方式各有优缺点，将上述3种息传输方式有机结合，能够实时，可靠的传输大量的故障信息，确保列车的安全运行，有效地预防了故障反生带来的安全隐患，提高了高速动车组运行的可靠性，节省了维护成本。
关键词：故障诊断；故障诊断结构；故障诊断信息；故障诊断数据传输
列车故障诊断系统的作用是提高列车运行安全及运行效率、便于列车维修维护、保证列车运营的可靠性.操作指示信息的及时传输，可以为列车人员提供操作依据；故障信息完全准确的记录，可以为地面维修人员提供维修依据，为列车设计人员提供优化依据.
一、高速动车组故障诊断分析
（一）系统结构
1、地面故障诊断系统
因为列车空间有限，所以在车上配置大型计算机设备不可能实现，其次由于有些数据的实时性要求高，车载计算机不能完成大量的逻辑推理和运算，因此需要地面故障诊断系统协助车载诊断系统完成诊断任务.其主要功能有：第一，分析和处理来自列车的信息，对故障数据进行实时诊断，给司机发出操作指令。第二，记录列车运行数据，进行地面分析和处理，为EMU设计、制造和维修维护提供决策依据。第三，对列车进行外部诊断，如：轮对故障诊断、轴温红外线监测等。第四，将到地面的检测数据，进行分析和处理，得到诊断结果，为列车的段内维修维护提供依据。第五，接收来自无线传输的故障信息，达到列车在线诊断的目的。
2、车载故障诊断系统
EMU的控制、监测、与诊断系统车载分布式的计算机网络系统，该系统实时运行以便对故障进行检测与诊断，其优点是控制精准、数据传输量大、车载设备能够进行状态监测与自诊断：第一，列车诊断中心：列车诊断中心是整个列车的主诊断装置，用于整列车的状态监测和诊断.高速动车组的列车诊断中心部署在司机室内的中央控制单元（Central Con-trol Unit CCU）上[3].各节车辆的工作状态和故障事件通过列车总线（WTB）传输到列车诊断中心，列车诊断中心对获得的信息进行分析处理，如果发现需要立即处理的故障，向列车人员提示相关的处理对策，同时记录故障信息。第二，设备诊断单元。设备诊断具有自诊断功能，该单元的监测对象可以是一个部件、一个功能模块或者一个子系统.设备诊断单元监视与列车控制系统的各个子系统相关的元件和功能，识别故障和故障原因，可根据外部基础条件尽可能的防止连续故障的发生.将故障原因进行自身存贮并将故障代码和处理建议由MVB传输到车辆诊断装置，如需要进一步分析，可以进行转储。
（二）故障诊断任务
1、故障诊断原则及诊断内容
车载故障诊断的原则是：第一，进行单一故障考虑，考虑和描述诊断事件时应假设若没有此事件列车应该是无故障的。第二，车载诊断连续监视在所有操作模
式下的动车组功能，一旦有故障马上报告列车诊断中心。第三，从控制系统到所有设备诊断单元的信息流动是单向的，诊断事件不会回送到控制系统，即诊断与控制是互相独立工作的。
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2、故障诊断任务
第一，故障检测.通过在列车上装传感器等手段，来检测列车重要部件和系统工作是否正常。第二，故障识别.根据故障检测信息，判断出被检测部件是否存在故障，以及故障类型和严重程度等。第三，故障隔离故障隔离是判断故障发生部位，由于高速动车组的元器件数量大，所以一般将故障隔离到可更换单元或者相应模块上。
二、故障诊断信息传输方式分析
目前我国的高速动车组诊断系统大部分采用不间断作用的分级结构.故障诊断数据传输按照诊断系统分级结构进行传输，其优先级顺序是：子系统--车辆诊断装置--MVB所连接的电子控制单元网关--列车组（WTB），
（一）显示屏信息传输
在端车的司机室内，配置两个监视器，一个是诊断监视器（TD），一个主监视器（TS），这两个监视器与TCMS通过MVB链接.TD和TS互为备份，当其中之一出现故障时，司机可以手动操作切换两个显示器的功能.这两个显示器主要传输的是司机信息，包括：警报，状态，命令，故障概要和处理对策，以及一些仪器的显示.如图3就是列车运行时牵引力在司机室的HMI上的显示。
诊断系统配置满足UIC557- 1998的RS232接口，这些接口设置在车内可接近的元件附近，允许列车与具有服务程序的标准PC进行对话.使得维修人员可以使用PC设备通过该数据接口采集和分析相关设备的故障数据和工作状态。
（二）其他记录方式
当需要进行地面维修的信息出现时，该信息将会被永久地记录在一个诊断主单元内部的非易失性区域（FLASH）.该区域的构造是为了确保用户任何时候都有最少256 Kbyte的数据空间可用，足够保存已经发生的大多数的最新故障.在这个256Kbyte区域中，大约可以存储9 300个记录。根据诊断文件系统实现高速动车组的诊断数据评估和输出目标定位.诊断文件系统是记录高速动车组故障信息及故障处理方案的知识管理系统。
该方式的优点是能够永久的保存故障信息；缺点是需要占用车载计算机大量的存储空间，不能够实时的将故障信息在线传输给专家，与地面诊断系统通信的实时性差，只能为离线诊断提供决策依据。
（三）故障诊断信息无线传输
如果故障严重程度超过车载计算机设备的处理能力，出于故障信息处理实时性和可靠性考虑，则应该使用在线诊断，利用基于通用分组无线服务技术GPRS的远程数据传输RDT系统传送诊断数据到远程服务器，远程数据服务器一般设置在高速动车组的制造企业。这样做的目的是让动车组方面的专家能够提前查看和下载列车的状态数据，利用地面诊断系统处理复杂的故障数据，达到地面与列车双向通信，提前识别可能会发生的潜在故障，给司机和列车员预先提供操作指导。
3种传输方式是对信息传输而言是互相补充的关系，例如：无线传输的缺点可以由显示屏信息传输和信息记录弥补，同时这3种方式各有其优劣，所以在列车设计制造时在列车上同时设置这3种传输方式的硬件和软件装置，列车运行中将会依据故障等级和故障严重程度分类，根据接口事先设定的信息分类，采取不同的传输方式，将列车故障诊断信息经由列车设备安全、可靠、准确、完全、及时的传输给司机，列车人员，地面专家和故障诊断处理单元.保证列车能够在无故障的状态下安全，可靠的运营。
结语：
本文就我国高速动车组车载故障诊断系统的结构和诊断任务，阐述了车载诊断各个组成部分的功能；说明了根据故障等级分类，不同的信息选择不同的传输方式；分析了显示屏信息传输，故障信息记录和存储方式，以及无线传输这3种传输方式的优缺点，利用这3种方式的有机结合可以达到故障诊断信息实时，可靠，完全的传输。
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[5]金思勤，赵永强，李枫，林新海.高速动车组齿轮箱加载试验及故障诊断研究[J].机车车辆工艺，2014（04）.
论文作者:黄允斌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
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