隨著我國經濟的快速發(fā)展，我國的鐵路事業(yè)正在進行著日新月異的變化。經 過10多年的高速鐵路建設和對既有鐵路的高速化改造，中國目前已經擁有全世界 最大規(guī)模以及最高運營速度的高速鐵路網。截止2010年12月底，中國國內運營 時速200公里以上的高速鐵路里程已經達到8358公里，其中包括既有線提速近 3000公里。另外，中國在建和即將興建的高速鐵路客運專線和城際鐵路里程已達 1.7萬公里。 機車的速度越來越快，在高速行駛狀態(tài)下機車的安全問題也越來越重要。如 何確保鐵路運輸?shù)目煽啃?、安全性和實時性已經成為一項重要的技術。機車是復 雜的機電系統(tǒng)，包括牽引變壓器組、變流機組、電子控制柜、車載(計算機)控制 裝置系統(tǒng)、車載通信網絡及傳感器測量裝置等。車上的設備長期工作在高溫、電 磁干擾的不利條件下，運行環(huán)境比較惡劣，容易出現(xiàn)各種故障。尤其是關系到機 車正常運行的電氣設備一旦發(fā)生故障，可能直接威脅到機車的運行安全，嚴重情 況下造成機破事故，帶來重大的損失。因此，對車上電氣系統(tǒng)進行監(jiān)測與診斷是 關系到行車安全的一項重要措施。

所謂故障診斷，是指在一定工作環(huán)境下查明導致系統(tǒng)某些功能失調的原因， 判斷發(fā)生劣化的部位或部件，以及預測劣化的發(fā)展趨勢等。診斷就是由現(xiàn)象判斷 本質，在工程技術領域，根據(jù)設備各種可測量的物理現(xiàn)象和技術參數(shù)來推斷設備 是否正常運轉，判斷發(fā)生故障的原因與部件，預測潛在故障的發(fā)生等。 國內傳統(tǒng)的故障監(jiān)測與診斷裝置能夠對機車進行故障診斷，但是對于一些偶 發(fā)故障，很難進行故障定位。對于這種偶發(fā)故障，有很多原因，如電器設備運行 過程中出錯、電器設備老化產生的性能下降，突發(fā)性干擾導致網絡傳輸指令錯誤 等等。特別是故障診斷時，判斷依據(jù)是監(jiān)測的設備狀態(tài)信息，對于一些疑難故障， 找不到故障原因，例如網絡的因素，因此在進行故障診斷時需要結合車載網絡傳 輸數(shù)據(jù)進行綜合分析。 本文設計的基于網絡的機車故障檢測及分析系統(tǒng)，對機車上主要電氣設備的 狀態(tài)和網絡數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，當設備出現(xiàn)故障時，能夠記錄下故障前后一段時間內 設備的狀態(tài)信息和網絡傳輸數(shù)據(jù)，作為機車故障診斷和分析的基礎，為機車的檢 修和維護提供依據(jù)。

該系統(tǒng)以高速數(shù)字信號處理器DSP和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA為系統(tǒng)的核心， DSP處理器直接采集機車上主要電氣設備的數(shù)字量，以大容量同步動態(tài)的RAM (SDRAM)來緩存采集的數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)處理的延遲達到最小，以高速大容量 FLASH作為故障數(shù)據(jù)的存儲介質，從而使得系統(tǒng)的運行時間提高了很多。FPGA 實現(xiàn)MVB網卡功能，從MVB總線上接收網絡數(shù)據(jù)，再通過SPI總線將網絡數(shù)據(jù) 傳輸?shù)酱笕萘縁LASH中存儲，從而為機車的故障診斷提供了基礎。 基于網絡的機車故障檢測及分析系統(tǒng)的上位機軟件是整個故障檢測及分析系 統(tǒng)的窗口，它給現(xiàn)場的技術人員提供一個友好的故障瀏覽、查詢、分析和診斷的 界面。采用先進的USB通信接口應用技術，能夠方便快捷地把硬件設備存儲的故 障數(shù)據(jù)傳送到上層PC機上，通過PC機強大的處理能力來完成故障前后設備狀態(tài) 數(shù)據(jù)的分析、故障圖形顯示及故障前MVB網絡數(shù)據(jù)的解析，綜合判斷故障原因， 從而實現(xiàn)基于網絡的機車故障診斷。 基于網絡的機車故障檢測及分析系統(tǒng)是在實驗室以往研究的基礎上建立起來 的，在機車故障檢測方面，即有繼承又有技術改進，具有重要的學術價值和實際 使用意義，也為今后高速列車故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)和設計提供了實踐依據(jù)，擴寬 了思路。