CN107390549A - Crh5型车控制逻辑仿真系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种CRH5型车控制逻辑仿真系统和方法,所述仿真系统包括与列车上的MVB总线连接的数据记录单元,用于实时记录MVB总线上的所有数据;与数据记录单元连接的MVB历史数据数据库,用于接收并记录数据记录单元传输的数据;与MVB历史数据数据库连接的控制逻辑仿真模块,用于按照时间戳逐条读取MVB历史数据数据库中记录的数据,进行仿真运算,计算出控制逻辑的所有中间变量值;与控制逻辑仿真模块连接的数据查询人机界面,用于接收控制逻辑仿真模块计算的结果并进行显示。本发明能够最大程度还原故障发生时刻的列车状态,为动车组排查故障提供依据,有助于快速准确定位故障点,提高故障排查和检修效率,节省人力物力。
Description
技术领域
本发明属于列车网络控制技术领域,涉及动车组网络控制技术,具体地说,涉及一种CRH5型车控制逻辑仿真系统和方法。
背景技术
CRH5型车的网络控制系统(以下简称TCMS)由三部分组成,分别是中央控制单元(以下简称CCU)、受控子系统和通信网络,列车上所有的受控子系统均通过多功能车辆总线(以下简称MVB)与CCU进行实时通信。CRH5型车的CCU在软件架构上分为底层通信软件和应用层控制逻辑软件,其中,底层通信软件主要的功能是实现MVB数据的通信、故障数据记录等功能,应用层控制逻辑软件根据输入的MVB数据信号逻辑运算出输出信号,控制逻辑的输出依赖于MVB输入数据。控制模型如图1所示。
当前CRH5型车的CCU软件故障数据记录的设计为:受控子系统发生故障时,通过MVB通信网络传输给CCU,CCU检测到故障的发生,记录到本身的存储区内,由于存储区容量有限,故障数据仅能记录指定的关键故障并且记录的时间有限。参见图1,若受控子系统A发生故障,故障信息经由MVB通信网络传输至CCU,CCU经逻辑运算后判断到受控子系统A的故障影响受控子系统B的运行,给出受控子系统B关闭的信号。故障发生后,现场状态是受控子系统B由于故障关闭,列车检修和维护人员通过下载CCU记录的故障数据可知,受控子系统A发生了故障导致了受控子系统B的关闭,由于故障发生时刻的列车运行信息包括底层通讯数据值和控制逻辑状态已经消失,受控子系统A故障发生的原因、列车运行时的状态都不可知,对故障发生原因的排查变得十分困难。现行的做法是通过复现故障来定位故障产生的源头,需要单独空载的列车试运行,同时需要研发人员通过CCU维护软件Serlink记录CCU逻辑运行的中间状态值,这种方式只能尽可能模拟故障发生时刻的列车状态,不仅耗费人力物力,而且效率低下。
发明内容
本发明针对现有技术存在故障发生原因排查困难、排查和检修效率低等上述问题,提供了一种CRH5型车控制逻辑仿真系统和方法,能够最大程度还原故障发生时刻的列车状态,为动车组故障排查提供完整信息和可靠依据,有助于快速准确定位故障点,提高故障排查和检修效率。
为了达到上述目的,本发明提供了一种CRH5型车控制逻辑仿真系统,包括:
与列车上的MVB总线连接的数据记录单元,用于实时记录MVB总线上的所有数据;
与所述数据记录单元连接的MVB历史数据数据库,用于接收所述数据记录单元传输的数据,并记录接收的数据;
与所述MVB历史数据数据库连接的控制逻辑仿真模块,用于按照时间戳逐条读取所述MVB历史数据数据库中记录的数据,进行仿真运算,计算出控制逻辑的所有中间变量值;
与所述控制逻辑仿真模块连接的数据查询人机界面,用于接收所述控制逻辑仿真模块计算的结果并进行显示。
优选的,所述数据记录单元将记录的MVB总线上的数据编码成数据包,并在编码过程中插入时间戳。
优选的,所述数据记录单元通过无线网络与所述MVB历史数据数据库进行数据传输。
优选的,所述控制逻辑仿真模块设有由动车组图形化的控制逻辑编译成适用于仿真平台运行的程序代码,通过运行所述的程序代码进行仿真运算;所述的程序代码与中央控制单元CCU运行的程序代码一致。
进一步的,还包括地面服务器,所述MVB历史数据数据库和所述控制逻辑仿真模块均安装于所述地面服务器中。
为了达到上述目的,本发明另提供了一种CRH5型车控制逻辑仿真方法,含有以下步骤:
每间隔10-110ms记录下当前时刻列车运行过程中MVB总线上的所有数据,编码成数据包,编码过程中插入时间戳,并将数据包传输至地面服务器;
在地面服务器中建立MVB历史数据数据库,所述MVB历史数据数据库将地面服务器接收的的数据包进行解包,并插入至所述MVB历史数据数据库中;
在地面服务器中建立控制逻辑仿真模块,将动车组图形化的控制逻辑编译成适用于仿真平台运行的程序代码,存入所述控制逻辑仿真模块,所述控制逻辑仿真模块从所述MVB历史数据数据库按照时间戳逐条读取所述MVB历史数据数据库的数据,进行逻辑仿真运算,所述MVB历史数据数据库中的每一条数据均产生对应的逻辑运算结果输出;
输出的运算结果通过数据查询人机界面进行显示。
优选的,所述仿真平台为DSP或X86。
优选的,采用simulink开发环境将动车组图形化的控制逻辑编译成适用于DSP或X86仿真平台运行的程序代码。
优选的,所述的程序代码与中央控制单元CCU运行的程序代码一致。
优选的,所述数据查询人机界面显示运算结果的方式为表格、或图形、或图表。
与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于:
(1)本发明提供的仿真系统和方法,通过记录和存储列车上产生的MVB历史数据,并通过控制逻辑仿真模块对数据进行控制逻辑运算,控制逻辑运算的程序代码与中央控制单元CCU运行的程序代码一致,最大程度还原故障发生时刻的列车状态,在工程师和维护人员需要了解动车组网络系统的状态和排查故障发生的原因时,相比于传统监控方式,不需要专用列车复现故障发生的环境,有效提高了效率,节省了人力物力。
(2)本发明提供的仿真系统和方法,通过数据查询人机界面可方便对控制逻辑运算结果进行查询,为动车组故障排查提供依据,有助于快速准确定位故障点,进一步提高故障排查和检修效率。
附图说明
图1为现有中央控制单元CCU控制模型图。
图2为本发明CRH5型车控制逻辑仿真系统结构框图。
图3为本发明CRH5型车控制逻辑仿真方法的流程图。
图中,1、数据记录单元,2、MVB历史数据数据库,3、控制逻辑仿真模块,4、数据查询人机界面。
具体实施方式
下面,通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解,在没有进一步叙述的情况下,一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
参见图2,本发明提供了一种CRH5型车控制逻辑仿真系统,包括:
与列车上的MVB总线连接的数据记录单元1,用于实时记录MVB总线上的所有数据;
与所述数据记录单元1连接的MVB历史数据数据库2,用于接收所述数据记录单元传输的数据,并记录接收的数据;
与所述MVB历史数据数据库2连接的控制逻辑仿真模块3,用于按照时间戳逐条读取所述MVB历史数据数据库中记录的数据,进行仿真运算,计算出控制逻辑的所有中间变量值;
与所述控制逻辑仿真模块3连接的数据查询人机界面4,用于接收所述控制逻辑仿真模块计算的结果并进行显示。
本发明提供的上述仿真系统,通过记录和存储MVB历史数据,并通过设有控制逻辑仿真模块对数据进行控制逻辑运算,最大程度还原故障发生时刻的列车状态,相比于传统监控方式,不需要专用列车复现故障发生的环境,有效提高了效率,节省了人力物力。
作为上述仿真系统的优选设计,为了便于传输MVB总线上的数据,所述数据记录单元将记录的MVB总线上的数据编码成数据包,并在编码过程中插入时间戳。
作为上述仿真系统的优选设计,在列车运行过程中,为了便于传输数据记录单元与MVB历史数据数据库之间的数据,所述数据记录单元通过无线网络与所述MVB历史数据数据库进行数据传输。作为优选方案,所述的无线网络采用GPRS无线网络或WLAN网络,作为替代方案,所述的无线网络不限于GPRS无线网络或WLAN网络,还可以为其他具有无线传输功能的网络。作为另一替代方案,所述数据记录单元与所述MVB历史数据数据库的数据传输还可以采用人工拷贝的方式。
控制逻辑仿真模块的运行不仅需要列车上产生的MVB历史数据,同时需要列车环境的基础配置。作为上述仿真系统的优选设计,所述控制逻辑仿真模块设有由动车组图形化的控制逻辑编译成适用于仿真平台运行的程序代码,通过运行所述的程序代码进行仿真运算;所述的程序代码与中央控制单元CCU运行的程序代码一致。控制逻辑仿真模块的运行环境与中央控制单元CCU运行的环境一样,控制逻辑仿真模块从MVB历史数据数据库中读取历史数据,直接进行控制逻辑运算,根据运算结果可最大程度还原故障时刻的列车状态,无需专用列车复现故障发生的环境。
作为上述仿真系统的进一步设计,所述的仿真系统还包括地面服务器,所述MVB历史数据数据库和所述控制逻辑仿真模块均安装于所述地面服务器中。通过地面服务器实现与列车之间的数据传输。
参见图3,本发明另提供了一种动车组控制逻辑仿真方法,含有以下步骤:
步骤S1:每间隔10-110ms记录下当前时刻列车运行过程中MVB总线上的所有数据,编码成数据包,编码过程中插入时间戳,并将数据包传输至地面服务器;
步骤S2:在地面服务器中建立MVB历史数据数据库,所述MVB历史数据数据库将地面服务器接收的的数据包进行解包,并插入至所述MVB历史数据数据库中;
步骤S3:在地面服务器中建立控制逻辑仿真模块,将动车组图形化的控制逻辑编译成适用于仿真平台运行的程序代码,存入所述控制逻辑仿真模块,所述控制逻辑仿真模块从所述MVB历史数据数据库按照时间戳逐条读取所述MVB历史数据数据库的数据,进行逻辑仿真运算,所述MVB历史数据数据库中的每一条数据均产生对应的逻辑运算结果输出;
步骤S4:输出的运算结果通过数据查询人机界面进行显示。
本发明上述仿真方法,通过记录和存储MVB历史数据,并通过建立的控制逻辑仿真模块在列车环境下对数据进行控制逻辑运算,最大程度还原故障发生时刻的列车状态,相比于传统监控方式,不需要专用列车复现故障发生的环境,有效提高了效率,节省了人力物力。
在上述仿真方法中,作为优选方案,步骤S1中,每隔100ms记录下当前时刻列车运行过程中MVB总线上的所有数据,间隔100ms进行记录,记录数据效果最佳。作为替代方案,还可以每隔30ms、50ms、70ms、90ms进行记录,记录的间隔时间可以根据动车组实际需要进行设定。
MVB总线的通信是按照端口发送数据,通常每个端口可容纳32字节的数据缓存区,列车网络中的所有MVB端口按照顺序排列。在上述仿真方法中,作为优选方案,步骤S1中,编码成数据包时,按照如表1的格式编码成数据包。
表1
包头 | 附加数据 | MVB端口数据端口1、端口2... | 校验位 | 包尾 |
如表1所示的数据包开始为包头,包头信息为一组特定的数字,如0xAA 0xAB0xAC,然后插入附加数据,附加数据为当前时刻时间、列车速度、GPS信息,再后面添加MVB的端口数据信息,端口按照指定的顺序排列,如端口地址的大小排列,端口数据存储完成后对附加数据和端口数据进行校验计算,如CRC校验,将校验位排列到端口数据后,最后数据包添加包尾结束,包尾也是一组特定的数字,如0xBA 0xBB 0xBC。
在上述仿真方法中,作为优选方案,步骤S3中所述仿真平台为DSP或X86。在CRH5型车中,列车采用的程序代码运行平台为DSP,而地面服务器采用的程序代码运行平台为X86。通过对动车组图像化的控制逻辑编译,编译成适用于DSP仿真平台或X86仿真平台运行的程序代码,可以直接在列车或服务器环境下运行程序代码,无需专用列车复现故障发生的环境。
为了保证控制逻辑仿真模块具有列车环境的基础配置,实现动车组图形化的控制逻辑编译。在上述仿真方法中,作为优选方案,步骤三中采用simulink开发环境将动车组图形化的控制逻辑编译成适用于DSP或X86仿真平台运行的程序代码。simulink是一种公开的仿真计算工具,是一种可视化框图设计工具,动车组网络控制逻辑是一种控制流框图,该框图可通过simulink工具转换成程序代码,转换程序代码时需要选择运行平台,由于中央控制单元CCU为DSP平台,而地面服务器采用的程序代码运行平台为X86,因此,simulink转换程序代码时选择适于运行平台DSP仿真平台或X86仿真平台运行的程序代码。
为了保证控制逻辑仿真模块具有列车环境的基础配置,实现在列车环境下的控制逻辑运算。在上述仿真方法中,作为优选方案,步骤S3中所述的程序代码与中央控制单元CCU运行的程序代码一致。
为了便于查看计算结果。在上述仿真方法中,作为优选方案,步骤S4中所述数据查询人机界面显示运算结果的方式为表格、或图形、或图表。
本发明上述仿真系统和方法,通过控制逻辑仿真模块对记录和存储的MVB历史数据进行读取,并进行控制逻辑运算,运算结果能够最大程度还原故障发生时刻的列车状态,为动车组排查故障提供依据,有助于快速准确定位故障点,无需专用列车复现故障发生的环境,提高了故障排查和检修效率,节省了人力物力。
上述实施例用来解释本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种CRH5型车控制逻辑仿真系统,其特征在于,包括:
与列车上的MVB总线连接的数据记录单元,用于实时记录MVB总线上的所有数据;
与所述数据记录单元连接的MVB历史数据数据库,用于接收所述数据记录单元传输的数据,并记录接收的数据;
与所述MVB历史数据数据库连接的控制逻辑仿真模块,用于按照时间戳逐条读取所述MVB历史数据数据库中记录的数据,进行仿真运算,计算出控制逻辑的所有中间变量值;
与所述控制逻辑仿真模块连接的数据查询人机界面,用于接收所述控制逻辑仿真模块计算的结果并进行显示。
2.如权利要求1所述的CRH5型车控制逻辑仿真系统,其特征在于,所述数据记录单元将记录的MVB总线上的数据编码成数据包,并在编码过程中插入时间戳。
3.如权利要求2所述的CRH5型车控制逻辑仿真系统,其特征在于,所述数据记录单元通过无线网络与所述MVB历史数据数据库进行数据传输。
4.如权利要求1所述的CRH5型车控制逻辑仿真系统,其特征在于,所述控制逻辑仿真模块设有由动车组图形化的控制逻辑编译成适用于仿真平台运行的程序代码,通过运行所述的程序代码进行仿真运算;所述的程序代码与中央控制单元CCU运行的程序代码一致。
5.如权利要求1至4任意一项所述的CRH5型车控制逻辑仿真系统,其特征在于,还包括地面服务器,所述MVB历史数据数据库和所述控制逻辑仿真模块均安装于所述地面服务器中。
6.一种CRH5型车控制逻辑仿真方法,其特征在于,含有以下步骤:
每间隔10-110ms记录下当前时刻列车运行过程中MVB总线上的所有数据,
编码成数据包,编码过程中插入时间戳,并将数据包传输至地面服务器;
在地面服务器中建立MVB历史数据数据库,所述MVB历史数据数据库将地面服务器接收的的数据包进行解包,并插入至所述MVB历史数据数据库中;
在地面服务器中建立控制逻辑仿真模块,将动车组图形化的控制逻辑编译成适用于仿真平台运行的程序代码,存入所述控制逻辑仿真模块,所述控制逻辑仿真模块从所述MVB历史数据数据库按照时间戳逐条读取所述MVB历史数据数据库的数据,进行逻辑仿真运算,所述MVB历史数据数据库中的每一条数据均产生对应的逻辑运算结果输出;
输出的运算结果通过数据查询人机界面进行显示。
7.如权利要求6所述的CRH5型车控制逻辑仿真方法,其特征在于,所述仿真平台为DSP或X86。
8.如权利要求7所述的CRH5型车控制逻辑仿真方法,其特征在于,采用simulink开发环境将动车组图形化的控制逻辑编译成适用于DSP或X86仿真平台运行的程序代码。
9.如权利要求6至8任意一项所述的CRH5型车控制逻辑仿真方法,其特征在于,所述的程序代码与中央控制单元CCU运行的程序代码一致。
10.如权利要求6所述的CRH5型车控制逻辑仿真方法,其特征在于,所述数据查询人机界面显示运算结果的方式为表格、或图形、或图表。
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