侯雪征 张月鹏 郭雪
中车唐山机车车辆有限公司
摘要：动车在现阶段社会发展中有着极为重要的作用，其能够带动资源的沟通与互动，促进我国发展质量与效率。而动车组单车模拟试验器则是进行车辆运行质量检测的重要设备之一，其能够通过车体制造系统、表面处理系统、总组装系统等进行车辆的测试与调试，为车辆的优化提供一定的数据支持。本文在研究的过程中将以动车组单车模拟试验器为研究的中心，分析其硬件与软件的需求，并按照实际情况进行模拟试验器的设计，更好的进行车辆的检查，使车辆能够更安全的投入使用。
关键词：动车组；单车模拟试验器；设计分析
引言：
从现阶段我国发展情况来看，在时代发展的同时，我国对于交通行业的重视程度在不断的提升，而交通行业的飞速发展也带动人才、技术、资金、理念等的流动，极大程度上促进经济、文化、政治等领域的发展与完善。而在“一带一路”工程实施后，我国与国外之间的联系更加的紧密，相互之间的沟通更加的频发，在这种环境之下，我国需要更加关注高速铁路的发展，为高速铁路发展创造更加优质的环境，辅助高速铁路不断的发展与完善。而试验工作则是在高速铁路正式运行前所进行的实践内容，其能够辅助相关人员更加清晰的判断高速铁路应用情况，及时的发展问题，并进行改进与完善。
一、研究的目的与意义
从现阶段社会发展实际情况来看，动车组在现阶段社会发展过程中有着极为重要的地位，而各个国家对于动车组调试工作的重视程度也在不断提升，不断的进行调试技术的优化以及调试设备的研发，进而更高质量的进行动车组调试工作，使动车能够更高效的投入使用。而相比于国外研究情况来看，我国动车组调试相关工作研究较为落后，容存在着较多的不足。我国在动车发展的同时，动车组配套的组装测试调试实验等生产设备与工艺在不断的更新换代，现阶段已经形成较为完善的动车组调试体系，并设计相应的设备。但是从整体情况来看，我国动车组调试工作相关研究仍存在一定的不足，调试设备轻量化与智能化水平仍待进一步提升，而调试数据可追溯性也存在一定的不足。针对本论题进行研究，则能够对现阶段我国动车单车模拟试验器的实际应用情况进行简单分析，为相关研究与优化工作提供一定的数据支持工作，为动车调试工作的进一步优化与改进提供一定的数据支持。
二、硬件设计需求分析
动车组单车调试工作简单的来说就是利用信息化技术模拟动车组运行，并检测相关数据的一种手段。其技术的实现能够在较短时间，较高效的进行车辆的检查，并能够进行检测数据的收集与整理，为后续车辆的改进与优化提供一定的数据支持[1]。动车组单车模拟试验器的研究工作，在时代发展的同时，需要保证调试工作能够解决传统调试工作中纯手工操作，接线凌乱，调试效率低等方面的不足，让调试设备能够进行实时的数据采集，智能监控，检测流程优化等，进而能够更高效的进行调试工作，其在硬件设计的过程中需要满足以下几个方面的需求。，
第一，要求检测设备在实际应用的过程中进行中央处理器的优化，可使用ARM等处理器进行架构的构建，利用其的优势，更高质量的进行电压输入，电压测量等方面数据的控制，使整体检测工作的数据可控。
第二，构建内部组网，使多台信号接收器在实际应用中能够更好的进行信号的接收与发送，更加方便的实现开关量的拓展。
第三，保证设备在实际运用中能够有较为充足的内存，能够进行检测过程的实时监控，并进行数据的采集，为后续的调试工作提供更加丰富的数据支持。
第四，提升检测设备的适用范围，保证检测设备能够在最大程度上实现通用性，能够灵活的应用于多种车型中，进而提升检测设备应用质量与效率。
第五，保证检测设备运行的稳定性，要求在进行设计的过程中需要充分地考虑到检测设备的应用环境，并按照检测设备的实际情况，降低电磁等因素对检测数据的影响，提升检测质量与效率。
三、试验器设计主要组成部分分析
（一）硬件设计部分
1 主控芯片
主芯片是保证其能够高效使用的主要的因素，在进行主芯片选择的过程中，要求主芯片能够有更加丰富的接口，设计能够更加的灵活，资源更加充足，也更加的人性化。
按照实际需求，在进行主芯片选择的过程中可选择STM32F103Z等芯片。
2 以太网模块电路设计
现阶段，在进行以太网模块设计的过程中较为常见的W5500，其应用时间较长，各方面发展较为完善，基本能够满足多数工作的实际需求，而在进行动车组单车模拟试验器设计的过程中，使用W5500后，用户只需要使用Socket就能够进行以太网的使用[2]。
3 MVB模块电路设计
MVB模块电力设计在实际应用中最为主要的目的是进行信息的传递，在选择的过程中可按照实际情况进行选取，如在进行MVB模块设计中可选择Duagon公司的D013MVB板卡进行使用，进而对相关的集成以及消息数据进行处理。
4 CAN模块电路设计
CAN模块的实际能够实现内部组网，其在设计的过程中需要按照实际需求进行设计，如将MCU与CAN控制器连接后，通过CAN线路的设计连接其与其他组成部分，进而进行信息的传递，而CAN模块在实际应用中最为主要的目的就是进行信息的接收以及发送，进而实现信息的传递。以及其在实际应用中能够同时对多种信息进行处理，符合现阶段动车发展实际需求。
5 串口接口电路设计
在上述几个部分设计完成之后，则需要进行串口接口电路设计，这部分的设计主要是保证主控芯片，能够通过串口设备之间的电路控制其他设备，或者是进行信息的传递。一般情况下，工业设计中较为常见的接口为RS485接口，这种接口在实际应用中主要是由两线制、半双工网络以及多点通信所共同组成。
6 存储电路设计
存储电路在实际设计的过程中，需要按照单车模拟实验器的实际需求进行电路的设计，如，要求电路至少配备16GB的数据储存能力，做电路的设计过程中可以使用CH375文件管理控制芯片MC又进行连接，后者在实际应用中会通过SPI接口与SD卡进行连接，进而保证设备在实际应用中能够进行信息的储存以及读取。
7 电源电路设计
在进行电源电路设计时，首先需要明确实验的要求，如，实验要求系统中需要有24V、5V、3.3V的直流稳压电源供电，则需要在设计的过程中按照其实际情况进行电路的设计工作，需要注意的是，在进行电源电路设计的过程中，需要保证线路中有稳压装置，以保证电源电路运行的稳定性。
（二）软件设计部分
1 下位机软件设计
下位机软件在实际设计的过程中，需要保证其流程基本如下，在进入主程序之后，能够进行系统初始化，之后才需要进行外设初始化，进而进行参数初始化工作，所有初始化工作完成后，则需要系统进行自检程度的运作，并在检查完成之后，设置其处理标志位，若是其标志位数为1，则进行处理程序，反之，则需要重新进行标志位的确定。
2 上位机软件设计
上位机软件在实际设计的过程中，首先需要设置上位机的主界面，之后则根据实际情况，将其分成启动、登录、功能、设置、维护、注销，推出等几个组成部分，在之后，则需要对其进行进一步的细化，如，将启动部分分成设备注册、设备验证、生命信号启动、界面加载、状态回复几个组成部分。而需要将登录部分细化成用户验证与管理两个组成部分，将功能部分细化成单车试验部分，并将其进一步的细化成为进行实验、实验查看、试验交验几个组成部分，最后则需要将维护部分，细分成为数据库维护部分。
四、结束语
动车在现阶段我国发展中有着极为重要的作用，能够在极大程度上提升我国经济、文化等方面的发展质量效率。而动车组单车模拟实验则是进行动车组检验的重要手段之一，影响动车组应用质量。而从现阶段研究实际情况来看，其中存在较多的不足，需要相关人员进行进一步的探索与完善，保证模拟测试工作能够更高质量的进行动车的检测。
参考文献：
[1]康瑛, 张红星, 杨冠军,等. 高速动车组单车模拟试验台的研究[J]. 轨道交通装备与技术, 2013, 000(002):13-15.
[2]景建辉, 白彦超, 安超. 我国高速动车组型式试验标准体系研究[J]. 机械工业标准化与质量, 2013(12):30-33.