隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的鐵路事業(yè)正在進(jìn)行著日新月異的變化。經(jīng) 過10多年的高速鐵路建設(shè)和對既有鐵路的高速化改造，中國目前已經(jīng)擁有全世界 最大規(guī)模以及最高運(yùn)營速度的高速鐵路網(wǎng)。截止2010年12月底，中國國內(nèi)運(yùn)營 時(shí)速200公里以上的高速鐵路里程已經(jīng)達(dá)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(yùn)專線和城際鐵路里程已達(dá) 1.7萬公里。 機(jī)車的速度越來越快，在高速行駛狀態(tài)下機(jī)車的安全問題也越來越重要。如 何確保鐵路運(yùn)輸?shù)目煽啃?、安全性和?shí)時(shí)性已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的技術(shù)。機(jī)車是復(fù) 雜的機(jī)電系統(tǒng)，包括牽引變壓器組、變流機(jī)組、電子控制柜、車載(計(jì)算機(jī))控制 裝置系統(tǒng)、車載通信網(wǎng)絡(luò)及傳感器測量裝置等。車上的設(shè)備長期工作在高溫、電 磁干擾的不利條件下，運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，容易出現(xiàn)各種故障。尤其是關(guān)系到機(jī) 車正常運(yùn)行的電氣設(shè)備一旦發(fā)生故障，可能直接威脅到機(jī)車的運(yùn)行安全，嚴(yán)重情 況下造成機(jī)破事故，帶來重大的損失。因此，對車上電氣系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測與診斷是 關(guān)系到行車安全的一項(xiàng)重要措施。

所謂故障診斷，是指在一定工作環(huán)境下查明導(dǎo)致系統(tǒng)某些功能失調(diào)的原因， 判斷發(fā)生劣化的部位或部件，以及預(yù)測劣化的發(fā)展趨勢等。診斷就是由現(xiàn)象判斷 本質(zhì)，在工程技術(shù)領(lǐng)域，根據(jù)設(shè)備各種可測量的物理現(xiàn)象和技術(shù)參數(shù)來推斷設(shè)備 是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，判斷發(fā)生故障的原因與部件，預(yù)測潛在故障的發(fā)生等。 國內(nèi)傳統(tǒng)的故障監(jiān)測與診斷裝置能夠?qū)C(jī)車進(jìn)行故障診斷，但是對于一些偶 發(fā)故障，很難進(jìn)行故障定位。對于這種偶發(fā)故障，有很多原因，如電器設(shè)備運(yùn)行 過程中出錯(cuò)、電器設(shè)備老化產(chǎn)生的性能下降，突發(fā)性干擾導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸指令錯(cuò)誤 等等。特別是故障診斷時(shí)，判斷依據(jù)是監(jiān)測的設(shè)備狀態(tài)信息，對于一些疑難故障， 找不到故障原因，例如網(wǎng)絡(luò)的因素，因此在進(jìn)行故障診斷時(shí)需要結(jié)合車載網(wǎng)絡(luò)傳 輸數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。 本文設(shè)計(jì)的基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車故障檢測及分析系統(tǒng)，對機(jī)車上主要電氣設(shè)備的 狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能夠記錄下故障前后一段時(shí)間內(nèi) 設(shè)備的狀態(tài)信息和網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，作為機(jī)車故障診斷和分析的基礎(chǔ)，為機(jī)車的檢 修和維護(hù)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(jī)車上主要電氣設(shè)備的數(shù)字量，以大容量同步動(dòng)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(dá)到最小，以高速大容量 FLASH作為故障數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)，從而使得系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間提高了很多。FPGA 實(shí)現(xiàn)MVB網(wǎng)卡功能，從MVB總線上接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，再通過SPI總線將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 傳輸?shù)酱笕萘縁LASH中存儲，從而為機(jī)車的故障診斷提供了基礎(chǔ)。 基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車故障檢測及分析系統(tǒng)的上位機(jī)軟件是整個(gè)故障檢測及分析系 統(tǒng)的窗口，它給現(xiàn)場的技術(shù)人員提供一個(gè)友好的故障瀏覽、查詢、分析和診斷的 界面。采用先進(jìn)的USB通信接口應(yīng)用技術(shù)，能夠方便快捷地把硬件設(shè)備存儲的故 障數(shù)據(jù)傳送到上層PC機(jī)上，通過PC機(jī)強(qiáng)大的處理能力來完成故障前后設(shè)備狀態(tài) 數(shù)據(jù)的分析、故障圖形顯示及故障前MVB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的解析，綜合判斷故障原因， 從而實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車故障診斷。 基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車故障檢測及分析系統(tǒng)是在實(shí)驗(yàn)室以往研究的基礎(chǔ)上建立起來 的，在機(jī)車故障檢測方面，即有繼承又有技術(shù)改進(jìn)，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)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(shè)計(jì)提供了實(shí)踐依據(jù)，擴(kuò)寬 了思路。