动车组检测与故障诊断第二讲ICE 系列新动车用COBRA 诊断系统

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❖ 子系统本身的诊断事件存储在非易失存储器 中。服务接口还允许维修车间人员通过个人 业务计算机当场询问其他有关子系统的重要 诊断事件，以及执行操作功能（例如试验过 程）。
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车辆中央诊断
❖ 车辆中央诊断装置是作为列车范围的诊断主 管单元存在于每一个节点中，主要承担如下 任务：
❖ （1 ）采集和存储经诊断节点输入端进入子 系统及其他诊断节点的诊断事件；
❖ （3）在简洁和真实性方面优化信息。 ❖ 以可靠和足够简洁的形式向目标群提供
重要信息。
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系统结构
❖ 新ICE 动车通过TCN 网络（列车通信网络）进行通 信。所有连接在M V B 多功能车辆总线上的系统和 装置都包括在层级结构的诊断装置中。该诊断装置 是车辆控制的整体组成部分。
❖ （1 ）按目标群显示状态信息； ❖ （2 ）将故障限制在可经济更换的最小单元； ❖ （3 ）技术上可能且合理地抑制后续故障； ❖ （4）诊断真实性和诊断提示符合UIC 557 规定； ❖ （5 ）诊断出现故障或中断时不影响控制功能。
❖ 一个装置故障时，不会造成功能或信息的损 失。虽然司机室通常只用1 台显示器显示诊 断状态信息，但随时可以选择或同时使用司 机室中第2 台显示器的诊断信息。
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❖ 主要通过动车所有子系统采集诊断事件，并按照设 计进行处理和按目标群取向来显示。
❖ 并不是每一个诊断事件对乘务员或维修都关系重大： 例如出现了故障，但由于有冗余而不会直接妨碍牵 引运行，那么乘务员就不必知道这些信息。但对维 修来说却是需要的，以便在紧接着的车间停放时排 除这些故障。
❖ 旅客范围的诊断事件（例如空调装置）就显示在相 关动车的列车员显示器上。
❖ 用于动车组司机和列车员的诊断事件显示结构原则 上是间顺序向动车组司机（以及列车员）显示所有 当时出现的状态信息。每行信息包括车辆编号、被 显示的功能单元名称、简要状态和时间。一样的。 在故障概览中（可通过显示器上的按键来选择）， 按时
❖ 将这些汇编成内容广泛的目录。选用一种缺 陷目录或输入其缺陷号码来鉴别已知的缺陷， 并作为诊断事件加以采集。如同自动采集诊 断事件一样，这些缺陷也有时间标记，通过 数据远程传输一道传输给维修车间。
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COBRA 诊断系统的性能
❖ 车组中分层次的相同类型的诊断节点是 COBRA 诊断系统具有高性能的一个要素。 为此，所有各级都使用了并联工作的装置和 双重数据保持的冗余设计。
❖ 通过输出可提供列车联机系统用的且可写入的设计 数据以及车间维修系统用的补充信息。例如ICE 3 总共设计了约2 800 个各种不同的事件类型。如考 虑到由此构成车辆特有的诊断层级，那么可能的诊 断事件达7 000 多个。
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COBRA 系统的应用
❖ COBRA 系统为最新ICE 系列提供了按目标 群取向的诊断系统，其柔性结构不仅有力支 持了列车乘务员，而且有力支持了车辆的状 态维修。
状态信息。附加通告了符合各诊断事件的环境参数； ❖ ·向维修车间提供的诊断状态信息补充了为事件采集
的维修说明； ❖ ·在动车组司机显示器上显示和筛选了当时待处理的
维修车间用状态信息。
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（2 ）在保证列车可靠运行时支持乘 务员，主要特点是：
❖ ·在驾驶车辆的动车组司机显示器上集中向动车组 司机显示了所需的车组状态信息，在有关动车的列 车员显示器上显示列车员所需的状态信息；
❖ 一方面目标群不会承受过量的信息，另一方 面又为列车员和列检员提供了所有他们工作 所需的重要信息。
❖ COBRA 系统的特性 ：
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（1 ）为作好准备工作，提前向维修部门报告 了部件的技术损坏和需进行维修的信息。
❖ 主要特点是： ❖ ·在减少定期检修的同时，为预防性维修采集和管理
诊断、记录和运行的数据； ❖ ·用数据远程传输装置向维修车间传输与动车有关的
验维修的效果。
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历史数据
❖ 除了维修和排除故障用的重要信息外，数据远程传输还提供 了附加数据，用来作数字统计和制订维修期限和组织流程。 这些附加数据是：
❖ （1 ）事件历史 ❖ 按时间顺序列出自最后一次传输以来的所有诊断事件，以作
为状态改变（产生/ 出现事件）的清单。 ❖ （2 ）记录数据 ❖ 动车组司机所选择的处理（例如操作车门解锁、信号灯⋯⋯）
❖ 由于及时报告了诊断状态，维修车间能在列车进段 之前为必要的维修作业准备好维修人员和材料。
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维修车间数据
❖ 维修车间在列车进段之前就已经知道哪些是 有待处理的诊断事件、哪些事件只是短时出 现的以及自最后一次传输以来出现了多少次 事件。
❖ 对于其他信息和辅助查找故障，还补充了 “环境数据”。这些数据是来自本身子系统 的或由M V B 车辆总线来的过程值形式的附 加信息，它们经数据远程传输直接同其诊断 事件一道发送。
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诊断数据库中的信息：
❖ （1 ）维修状态：准确描述故障； ❖ （2 ）维修优先权：分别按其紧迫性、区分待处理
以及易逝事件的维修优先权，作为排除故障的说明； ❖ （3 ）维修指南：给维修技术人员的简单帮助； ❖ （4 ）可经济更换的最小单元：这些结构件的数据
说明，由此知道事件的原因； ❖ （5 ）检验：故障排除后应进行的工作，用它来检
以及系统状态的改变（例如达到了规定的速度、快速制动 ⋯⋯）。 ❖ （3 ）运行数据 ❖ 运行小时数、操作循环和许多装置的计数状态以及功能，以 此作为状态维修和数字统计的基础。
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诊断数据设计
❖ 按报告的事件和类型来采集数据： ❖ （1 ）对相同的事件只采集一次数据，且与来自列
车中哪一节车辆的诊断事件无关（例如代码、符号、 形成规则⋯⋯）； ❖ （2 ）事件特有的数据，也就是说与诊断事件来自 动车组中哪节车辆有关，是按车辆采集的。
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COBRA 的基本原理
❖ COBRA 诊断系统工作原理的基础是：将车 组中收集到分层结构诊断节点中的信息，按 预定的规划进行加工并在准备好的“输出信 道”上传输给用户。
❖ 在车组各牵引单元的诊断节点中分散采集各 种系统和装置的诊断事件。按设计对它们进 行加工（例如构成新的有关联的事件），必 要时通过诊断节点层级树中继传输。这种处 理结束后，要显示的各重要事件按定义的顺 序（动车组司机/ 列车员显示、数据远程传输、 维修显示⋯⋯）送到输出信道。
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诊断节点工作原理
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❖ （1 ）在车列运行方向的占用司机室中的司 机显示器上为司机显示故障一览；
❖ （2 ）在相关动车的列车员显示器上为列车 员显示故障一览；
❖ （3 ）在相关动车的传输缓冲器中的数据远 距离传输装置上显示；
❖ （4 ）在有关动车的司机显示器上为司机显wk.baidu.com示维修一览。
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功能划分
❖ ICE 列车诊断功能划分为： ❖ （1 ）子系统诊断； ❖ （2 ）车辆中央诊断； ❖ （3 ）上一级诊断。 ❖ 上述要求主要是通过子系统，也就是通过在M V B
多功能车辆总线上通信的控制器中的诊断功能来满 足的。那么COBRA 诊断系统及其“车辆中央诊断” 和“上一级诊断”的分功能是以通过统一接口显示 的诊断事件为基础的。
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诊断的分层结构
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子系统诊断
❖ 所有子系统（例如中央控制器、传动控制器、 空调控制器、车门控制器⋯⋯）对其硬件部 分和功能进行自诊断。为避免后续故障，通 过M V B 车辆总线向子系统集中说明系统、 供电的实际状况，必要时还提供局部计算用 的其他信息。
❖ （1 ）迅速和可靠地识别和判定故障位置。 尽可能在出现故障或故障苗头就识别出来， 自动采集并将故障原因、后果清楚地通告重 要目标群。
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❖ （2）就信息的深度和理解性协调各目标群。 诊断信息的目标群，对车务人员（动车组司 机、列车员、列检员）来说是故障信息和可 能补救的信息；对维修（车间人员）来说是 说明已出现的故障；对运营部门来说是故障 的原因研究、经济性监督和下一步的计划。
❖ ·所有显示器显示的状态信息有不同的语言文字，并 能随时转换；
❖ ·显示与地点（位置）有关的各种辅助文本（文本与 车辆有关）；
❖ ·显示与状态有关的各种辅助文本（例如与电压系统 有关的文本）；
❖ ·动车组司机用辅助文本中插入的功能键，直接释放 与辅助有关的操作处理。
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提高诊断和维修效果的措施
❖ （1 ）借助数据远程传输装置与车辆在线观测通道 相连接
❖ 目前可通过热线有效支持动车组司机。由内行的和 富有经验的人员来进行该项工作。目的是避免行车 中断引起的晚点，并将其限制到最小程度。
❖ 如果出现了动车组司机个人不能解决的问题，或者 他对车辆或对线路作了非同寻常的观测，他可以求 得热线帮助。按情况有时还需要其他信息，以便能 给动车组司机提出合适的建议。
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❖ 通过UND（“与”）、ODER（“或”）、 NICHT（“非”）以及“极限值”和“置予 优先的触发器电路”功能的逻辑运算，由子 系统的诊断事件形成上一级新事件。
❖ 这些新事件可在子系统级、车辆级、牵引单 元级、动车组级上形成，其处理和加工可像 子系统各故障事件一样来设计。
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❖ 作为功能的补充，COBRA 系统中集成了缺 陷处理能力，这可用于手动采集和管理列车 中不可自动鉴别和采集的、但对维修是重要 的状态、缺陷和故障。
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❖ 每一子系统通过M V B 多功能车辆总线向其 牵引单元的车辆中央诊断装置报告诊断的主 要事件。所有诊断事件都有时间标记。
❖ 高效率的子系统带来这些说明，否则COBRA 就会对事件补充时间说明。
❖ 同样对称之为环境数据的附加过程信息也应 有时间说明。
❖ 这些环境数据可以以过程值形式作为附加信 息报告给维修人员。维修作业中产生的诊断 事件作为分析结果。
❖ （2 ）按设计规定，通过各事件的逻辑运算 协调上一级形成的结论（见上一级诊断）；
❖ （3 ）激活所设计的功能；
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（4 ）将事件传输到设计的输出信道上：
❖ ·在诊断节点层级中继续传输； ❖ ·在司机显示器和/ 或列车员显示器上显示； ❖ ·提供数据远程传输用的故障数据和历史数据； ❖ ·提供数据远程传输用的记录数据和运行数据； ❖ ·释放信息调用，必要时向列车员手机发短信息； ❖ ·在停放时释放辅助呼叫。
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维修人员用的诊断信息
❖ 以动车方式采集维修用的诊断事件，并借助数据远 距离传输（D F U），经移动通信全球系统（G S M） 的调制解调器预先通告铁路公司的“ICE 故障预告 和工作准备车间系统”，该维修车间系统自动与规 定的列车运行地点连接，手动与动车组司机的任意 时间点连接。
❖ 具有决定性意义的数据集中收集在数据库中，维修 车间可以检索、按需要准备和计算分析。
❖ 如果出现了故障，但由于没有冗余或已使用了冗余 仍限制了功能，或可能立刻引起限制功能的话，乘 务员就要立即了解这些限制的功能以及引起危险的 信息，并提供技术和运行方面的帮助。与此同时， 维修车间也应知道这些信息。
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乘务员用的诊断信息
❖ 整理那些主要是对牵引运行很重要的事件，并显示 在车组范围内驾驶车辆的司机显示器上。
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上一级诊断
❖ 通过“上一级诊断”功能，可在不同层级的 诊断节点中把下一级的诊断事件合乎逻辑的 相互联系起来，以便尽可能准确鉴定故障的 主要原因、清楚显示故障及其原因和后果， 以及避免一个原因的多次显示（= 抑制后续 故障）。
❖ 如果子系统由于信息错误而不能清晰诊断事 件时，这种联系就更有意义了。
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❖ 可按位置和状态来设计补救措施的显示。如 果各车辆的故障或损坏情况互有区别，那么 总是给出相应的位置。向动车组司机以及列 车员显示的只是适用于报告事件车辆的补救 措施。
❖ 除了按位置的补救措施外，也可使用与状态 有关的补救措施。与状态有关的补救与动态 变化的边界条件有关，例如与运行的路网 （德国铁路、荷兰铁路、瑞士联邦铁路 ⋯⋯）、电压系统（交流、直流）或列车端 部（驾驶和被驾驶的）有关。
ICE 系列新动车用COBRA 诊断系统
❖ COBRA 诊断系统建立在ICE 1 和ICE 2 诊断 系统经验的基础上，并考虑了德国铁路公司 的附加规定。
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使用COBRA 诊断系统的目的
❖ 诊断应向车务人员、维修和运营部门提供各 列车以及整个车队的状态和使用情况的广泛 信息，并及时提供帮助，以便将动车的停用 时间和维修费用降低到最小。