动车组维修信息通信系统车载设备可靠性设计及实现

摘要

随着我国高度铁路的建设，越来越多的动车组高速列车投入运行。如何提高列车的维修效率和质量，保证列车的安全运行是一个亟待解决的问题。目前我国的动车组所采用的维修制度不能实时的获取列车运行中的状态和故障信息，这样就不能及时制定维修计划，所以我们需要采用新技术新方法来解决。我们开发了一套基于GPRS无线通信的动车组维修信息车地通信系统，该系统可以实时采集列车运行中的的状态和故障信息，并将其通过GPRS无线通信发送到地面维修中心。这样我们就可以及时制定维修计划，提高维修效率。 本文在此系统的研发中，结合可靠性理论，主要从保障和提高系统的可靠性上展开应用研究。针对列车上的工作环境恶劣、电磁环境复杂，设备平时工作在无人值守的条件下，为了保障系统的正常可靠工作，我们主要从三方面进行了设计与实现。 第一是进行硬件的可靠性设计，根据需求进行了相关部件的选取，并对其中的关键部分电源、机箱等进行了电磁兼容设计和保护，在硬件上提高系统的可靠性。 第二是进行软件的可靠性设计，首先我们采用了在关键点插入检测点的方式对软件运行进行检测。对于严重影响系统运行的故障使用watchdog实现自恢复，其它的检测内容则写入定制的日志文件供远程监控使用。还根据需求配置了防火墙的规则，保护系统的网络安全。 第三引入了远程监控，结合系统的应用环境我们提出了一种远程监控模型，并完成相应的开发工作，这样我们可以在地面维修中心远程登录，实时掌握系统的运行情况，帮助我们分析问题，采取措施，进一步提高了系统的可靠性， 最终所开发的设备通过了电磁兼容的检测，达到了TB/T3034-2002机车车辆电气设备电磁兼容性试验及其限值规定。对远程监控也进行了功能验证。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 引言

1.1 课题研究背景

1.1.1 动车组维修制度现状

1.1.2 车载设备的可靠性

1.2 主要研究内容

1.3 论文结构

2 系统的软硬件平台选取和相关知识介绍

2.1 可靠性工程

2.2 系统硬件平台的选择

2.2.1 工业控制计算机的特点

2.2.2 工业控制计算机的分类

2.3 系统软件平台的选择

2.3.1 Linux系统的特点

2.3.2 Linux系统应用优势

2.4 系统设计其它相关知识介绍

2.4.1 GPRS技术

2.4.2 Web技术基础

3 硬件可靠性设计

3.1 嵌入式工控机主板

3.2 机箱的电磁兼容设计

3.2.1 机箱选材

3.2.2 电磁兼容性设计

3.3 电源的电磁兼容性设计

3.3.1 电源产生的各种干扰

3.3.2 浪涌的防护

3.4 通信接口的设计

3.5 系统的接地设计

4 软件可靠性设计

4.1 设备运行的检测

4.1.1 软件的检测

4.1.2 硬件的检测

4.2 设备运行的记录

4.2.1 系统日志

4.2.2 定制的日志文件

4.3 系统的自恢复

4.3.1 Linux下的 watchdog

4.3.2 Watchdog模块的操作

4.3.3 自恢复功能的实现

4.4 系统的网络安全

4.4.1 网络安全的分析

4.4.2 网络安全的实现

5 设备的远程监控

5.1 设备接入网络的实现

5.2 程序建立网络连接

5.2.1 Socket应用

5.2.2 Socket模块的开发

5.3 http协议的解析

5.4 CGI模块

5.4.1 CGI概述

5.4.2 CGI模块的开发

6 实验验证

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

作者简历