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摘 要：随着我国经济实力的不断增强，对铁路运输业投入的成本逐渐加大，特加是对客运专线的建设力度，其中动车组列车越来越重要，CRH3c型动车组主要特点是时速高，车内环境好，是武广、京津等高铁线路上的重要列车。本文主要针对CRH3c型动车组HM1硬件惯性故障进行分析，并提出整改措施。
关键词：CRH3c型；动车组；人机接口显示飞屏；故障；
中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-12-00-01
近年来，我国客运专线建设正全面展开，而动车组列车在其承担的责任越来越大。动车组在客运专线的运行中，由于运行时间长且环境复杂。CRH3c作为我国高速动车组中最重要的客运动车，其优点是时速快且环境优美，但其所有设备监控、通信与控制系统主要依赖于网络，若网络系统一旦出现问题，对列车运输的正常秩序会造成一定影响。其中动车组人机接口显示屏（human machine lnter-face，简称HMI），其作为组成列车控制网络系统的重要部分，其在列车中主要出现的问题是以太网中断与黑屏等惯性故障，这不仅会导致列车晚发、临停、还会影响列车司机的操控。因此，本文针对惯性故障进行深刻分析，并提出可行性高的整改措施。
一、HMI惯性故障的原因分析
（一）黑屏故障
动车组在正常运行过程中，偶尔引发HMI黑屏，如关机状态并无法自启恢复，该故障引发后，列车司机必须按照操作规程进行依靠处理，且需要占用一定时间才可进行检修恢复，非常容易造成列车临停、晚点现象。该故障出现的原因主要有以下两个方面
其一，该故障出现原因为看门狗失效，看门狗心跳信号的定时更新是通过HMI应用软件实现，以此证明工作正常运行。若HMI应用程序某一处理器出现阻塞，而心跳信号没有得到及时更新，HMI软件会在看门狗控制器的保护作用下进行自动重启，若经过3次重启之后未得到恢复，便需要人工操作进行重新开机，从而造成HMI黑屏故障的出现。
其二，环境控制器通讯出现异常。环境控制器主要功能是控制HMI的显示器背光，环境控制器通讯主要由HMI内部设置的嵌入式计算机的串口实现，若两者通讯出现故障，环境控制器会自动切断显示器背光，从而造成HMI黑屏故障的出现。
（二）HMI问题故障
动车组在正常运行过程中，会出现HMI某子系统如空调、照明、车门与制动等状态无法正常获取，该子系统显示页面会出现问号。当故障发生时，列车司机由于获取不到系统的状态，特别是对行车制动或车门状态的无法正常获取时，司机可能会停车排查故障，若有延误，也会造成列车晚点或临停。该故障出现的原因主要有以下两个方面
其一，HMI是列车诊断的中心系统，需要获取整车诊断信息才能实现综合诊断。不仅要求各个从控单元主屏故障信息向主控单元发送，还要求各从控单元HMI将本单元系统的状态数据向主控单元HMI发送。为了进一步保障列车运行安全，故障信息处理优先等级要高于状态数据。若导致故障信息出现较多时，便使主控单元HMI造成数据通讯阻塞，对列车其他单元的子系统状态无法及时进行更新，从而引起子系统状态无法获取。当列车进行重联运行时，随着牵引单元数量的不断增加与通信延时加大，HMI问题故障发生的概率也会增大。
其二，除主控单元阻塞外，从控单元主屏也会出现黑屏概率，当其发生故障时，传送给主控单元的故障信息与状态数据就会断开，从而导致该单元系统数据在主控单元中心无法显示。
（三）以太网中断
动车组在正常运行过程中，在司机左屏或右屏出会现以太网中断的现象。由于两屏数据同步要通过以太网实行，因此，以太網一旦出现中断，会造成左右屏工作不协调，从而影响列车司机的正常操作。以太网中断的主要原因是由于HMI显示屏当前使用的以太网控制器较传统，驱动软件不稳定。同时，左右屏进行数据同步是由以太网实现，因此，若数据吞吐量出现较大时，很大程度上会造成以太网控制驱动出现崩溃，从而切断以太网通信，甚至引起HMI操作系统退出。
二、HMI故障整改措施
综合上述的故障分析，并结合CRH3c长期运用经验，提出以下可行性高的整改措施。
（一）升级操作系统与软件
在CRH3c型动车组设计HMI软件时，对设备自我保护过多的考虑，这种设计思路已经适应不了我国高铁的要求。因此，在原有设计思路上，将看门狗的激活时间进行延长，降低喂狗时间不及时而导致HMI关闭的概率；同时，为了避免列车操作系统出现崩溃而导致HMI故障，采用嵌入式操作系统QNX，对HMI应用软件进行重新研发，从而保障系统软件的可靠运行。
（二）优化通讯控制
为了防止数据通讯因拥塞而造成子系统状态无法正常显示，必须对HMI通信机制进行优化，在原有各牵引单元定时故障同步的基础上，制定响应式故障数据更新机制，只有本单元发生故障信息时，才可向主控HMI发送数据，并压缩同步发送的数据，大大降低数据通讯的负载，减少数据拥塞的发生率。
（三）自主化HMI硬件的研制与使用
高铁运输部门在工业级嵌入式计算机的基础上，融合嵌入式实时操作系统，对自主化HMI硬件进行研制，且采用新型工业控制的以太网控制芯片。从而解决以太网控制器不稳定引发的故障，并减少HMI硬件质量维修成本。
综上所述，CRH3c型动车组出现的惯性故障主要有黑屏故障、HMI问题故障、以太网中断。根据这此故障现象分析出故障原因，并提出其可行性高的整改措施，即升级操作系统与软件、优化通讯控制、自主化HMI硬件的研制与使用。这些整改措施不仅可以提高动车运行的稳定与安全，并能提高乘客出行的快捷与方便。
参考文献：
[1]钱卿，周文.CRH_（3C）型动车组人机接口显示屏惯性故障分析及整改措施[J].铁道机车车辆，2015，02：107-109+114.
[2]梁开源，关璐璐.浅谈新一代CRH3型高速动车组自身安全保障功能[A].中国智能交通协会.第八届中国智能交通年会论文集[C].中国智能交通协会：，2013：10.
[3]谢志勇.南车时代电气动车事业部营销案例研究[D].西南交通大学，2013.
[4]王术合.高速动车组不断电自动过分相的研究[D].北京交通大学，2012.
[5]阮毅.铁路编组站调度系统安全可靠性分析[D].西南交通大学，2013.
关键词：CRH3c型；动车组；人机接口显示飞屏；故障；
中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-12-00-01
近年来，我国客运专线建设正全面展开，而动车组列车在其承担的责任越来越大。动车组在客运专线的运行中，由于运行时间长且环境复杂。CRH3c作为我国高速动车组中最重要的客运动车，其优点是时速快且环境优美，但其所有设备监控、通信与控制系统主要依赖于网络，若网络系统一旦出现问题，对列车运输的正常秩序会造成一定影响。其中动车组人机接口显示屏（human machine lnter-face，简称HMI），其作为组成列车控制网络系统的重要部分，其在列车中主要出现的问题是以太网中断与黑屏等惯性故障，这不仅会导致列车晚发、临停、还会影响列车司机的操控。因此，本文针对惯性故障进行深刻分析，并提出可行性高的整改措施。
一、HMI惯性故障的原因分析
（一）黑屏故障
动车组在正常运行过程中，偶尔引发HMI黑屏，如关机状态并无法自启恢复，该故障引发后，列车司机必须按照操作规程进行依靠处理，且需要占用一定时间才可进行检修恢复，非常容易造成列车临停、晚点现象。该故障出现的原因主要有以下两个方面
其一，该故障出现原因为看门狗失效，看门狗心跳信号的定时更新是通过HMI应用软件实现，以此证明工作正常运行。若HMI应用程序某一处理器出现阻塞，而心跳信号没有得到及时更新，HMI软件会在看门狗控制器的保护作用下进行自动重启，若经过3次重启之后未得到恢复，便需要人工操作进行重新开机，从而造成HMI黑屏故障的出现。
其二，环境控制器通讯出现异常。环境控制器主要功能是控制HMI的显示器背光，环境控制器通讯主要由HMI内部设置的嵌入式计算机的串口实现，若两者通讯出现故障，环境控制器会自动切断显示器背光，从而造成HMI黑屏故障的出现。
（二）HMI问题故障
动车组在正常运行过程中，会出现HMI某子系统如空调、照明、车门与制动等状态无法正常获取，该子系统显示页面会出现问号。当故障发生时，列车司机由于获取不到系统的状态，特别是对行车制动或车门状态的无法正常获取时，司机可能会停车排查故障，若有延误，也会造成列车晚点或临停。该故障出现的原因主要有以下两个方面
其一，HMI是列车诊断的中心系统，需要获取整车诊断信息才能实现综合诊断。不仅要求各个从控单元主屏故障信息向主控单元发送，还要求各从控单元HMI将本单元系统的状态数据向主控单元HMI发送。为了进一步保障列车运行安全，故障信息处理优先等级要高于状态数据。若导致故障信息出现较多时，便使主控单元HMI造成数据通讯阻塞，对列车其他单元的子系统状态无法及时进行更新，从而引起子系统状态无法获取。当列车进行重联运行时，随着牵引单元数量的不断增加与通信延时加大，HMI问题故障发生的概率也会增大。
其二，除主控单元阻塞外，从控单元主屏也会出现黑屏概率，当其发生故障时，传送给主控单元的故障信息与状态数据就会断开，从而导致该单元系统数据在主控单元中心无法显示。
（三）以太网中断
动车组在正常运行过程中，在司机左屏或右屏出会现以太网中断的现象。由于两屏数据同步要通过以太网实行，因此，以太網一旦出现中断，会造成左右屏工作不协调，从而影响列车司机的正常操作。以太网中断的主要原因是由于HMI显示屏当前使用的以太网控制器较传统，驱动软件不稳定。同时，左右屏进行数据同步是由以太网实现，因此，若数据吞吐量出现较大时，很大程度上会造成以太网控制驱动出现崩溃，从而切断以太网通信，甚至引起HMI操作系统退出。
二、HMI故障整改措施
综合上述的故障分析，并结合CRH3c长期运用经验，提出以下可行性高的整改措施。
（一）升级操作系统与软件
在CRH3c型动车组设计HMI软件时，对设备自我保护过多的考虑，这种设计思路已经适应不了我国高铁的要求。因此，在原有设计思路上，将看门狗的激活时间进行延长，降低喂狗时间不及时而导致HMI关闭的概率；同时，为了避免列车操作系统出现崩溃而导致HMI故障，采用嵌入式操作系统QNX，对HMI应用软件进行重新研发，从而保障系统软件的可靠运行。
（二）优化通讯控制
为了防止数据通讯因拥塞而造成子系统状态无法正常显示，必须对HMI通信机制进行优化，在原有各牵引单元定时故障同步的基础上，制定响应式故障数据更新机制，只有本单元发生故障信息时，才可向主控HMI发送数据，并压缩同步发送的数据，大大降低数据通讯的负载，减少数据拥塞的发生率。
（三）自主化HMI硬件的研制与使用
高铁运输部门在工业级嵌入式计算机的基础上，融合嵌入式实时操作系统，对自主化HMI硬件进行研制，且采用新型工业控制的以太网控制芯片。从而解决以太网控制器不稳定引发的故障，并减少HMI硬件质量维修成本。
综上所述，CRH3c型动车组出现的惯性故障主要有黑屏故障、HMI问题故障、以太网中断。根据这此故障现象分析出故障原因，并提出其可行性高的整改措施，即升级操作系统与软件、优化通讯控制、自主化HMI硬件的研制与使用。这些整改措施不仅可以提高动车运行的稳定与安全，并能提高乘客出行的快捷与方便。
参考文献：
[1]钱卿，周文.CRH_（3C）型动车组人机接口显示屏惯性故障分析及整改措施[J].铁道机车车辆，2015，02：107-109+114.
[2]梁开源，关璐璐.浅谈新一代CRH3型高速动车组自身安全保障功能[A].中国智能交通协会.第八届中国智能交通年会论文集[C].中国智能交通协会：，2013：10.
[3]谢志勇.南车时代电气动车事业部营销案例研究[D].西南交通大学，2013.
[4]王术合.高速动车组不断电自动过分相的研究[D].北京交通大学，2012.
[5]阮毅.铁路编组站调度系统安全可靠性分析[D].西南交通大学，2013.