高速动车组音视频系统论文六篇

高速动车组音视频系统论文 篇1

1 设备舱系统需考虑的技术问题

设备舱系统的主要作用就是保护车下设备和改善列车空气动力学性能, 其外形不仅受到各系统设备尺寸的限制, 还要兼顾整列动车组的断面轮廓和流线型的统一, 加上需要综合考虑车体轻量化的要求及恶劣的工作环境, 因此设备舱的设计需要重点考虑如下的技术问题:

1) 根据各车下设备布置情况和车体断面决定设备舱的气动外形、总体结构型式、悬挂方式以及体积重量以及设备舱与底架的机械、电气接口要求;2) 保证动车组安全运行, 满足动车组运行时设备舱的刚度和强度及防火要求;3) 满足车下设备布置的安装要求, 以此为依据确定设备舱系统的具体结构型式;4) 设备舱必须作为一个独立的系统存在, 即与其他部位不存在依存关系, 以方便设备舱自身的安装, 拆卸以及车下设备的检修和维护;5) 因设备舱所处部位为车下, 工作环境恶劣, 而设备舱内部的电气设备需要相对清洁的工作环境, 因此设计时必须考虑设备舱系统的密封性, 以防止雨雪, 空气中的灰尘等杂质进入设备舱。

2 250km/h设备舱系统设计所采用的标准

设备舱系统是动车组整个系统非常关键的系统之一, 因此其在设计中需要对设备舱系统采用较高的标准和严格的要求, 250km/h高速动车组在设备舱设计中主要采用如下标准对其进行规范:

1) 结构要求方面采用DIN EN 12663《铁路应用-铁道车辆车体的结构要求》;2) 焊接标准采用EN 15085-3《铁路应用-铁路车辆和车辆部件的焊接》其中焊缝质量等级执行CP C2级;3) 防火要求按照DIN 5510-2《铁道车辆的防火》的规定为S4, SR2, ST2;4) RAMS执行DIN EN50126《铁路应用-可靠性、实用性、可维护性和安全性的规范和示范》;5) 制件表面粗糙度按照ISO 1302《产品几何量技术规范产品技术文档中表面特征的表示法》执行;6) 公差方面采用ISO 2768《一般公差第1部分:不带单独公差标识的线性和角度尺寸公差》, 公差等级为m K级。

3 250km/h设备舱系统总体结构型式及分析

250km/h型高速动车组设备舱系统总体外形为长弧状箱型结构, 采用全密封式的结构。根据安装设备的需要分为若干模块。图1为设备舱系统在整个车辆中的安装部位及整体布局, 设备舱模块组成如图2所示。

1-车体底架2-车下设备3-设备舱系统

1-裙板组成2-支架组成3-舱底板4-底板锁及锁座5-安装角铁6-弯曲密封梁7-吊架8-上部密封梁9-裙板挂钩10-裙板锁及锁座11-支撑槽

3.1 支架组成

支架组成主要由支架及两侧支撑槽组成, 支架通过吊架安装于车体底架边梁上, 其中支架的数量、结构型式和在车体中的排布位置需要综合考虑车下各类设备的安装及自身刚度与强度的需要, 其中每两个支架之间通过安装角铁与支撑槽联接。支架组成的主要作用是构建设备舱系统的整体框架结构, 保证整个设备舱系统的刚度和强度, 同时也为裙板和舱底板的安装提供必要的载体。

3.2 裙板组成

裙板组成主要由裙板、密封梁、裙板挂钩及裙板锁组成。安装裙板的主要作用既可以起到对内部设备的保护作用, 又可以减小车体在运行过程中的空气阻力。裙板的设计需要综合考虑车辆的断面形状, 支撑槽到底架的高度以及车内设备的安装情况, 裙板下部设计有销孔并与设在支撑槽上的销孔通过销轴安装联接, 裙板的上端通过裙板锁固定在安装于车体底架上的裙板锁座上, 通过采用此方式实现裙板的安装与固定, 同时车体底架下部安装有裙板挂钩以方便裙板在打开状态下实现挂靠。裙板的大小及排布需要根据支架的位置及设备安装的具体情况确定, 同时根据裙板部位所安装设备的散热要求可设置通风格栅, 并在通风格栅采用加装防尘滤网的方式避免灰尘等杂质进入设备舱内部。需要说明的是, 裙板组成考虑了整个设备舱密封性, 通过安装在裙板上的密封条贴合在弯曲密封梁和上部密封梁来实现密封。

3.3 舱底板

舱底板的设计采用铝蜂窝夹层结构, 由若干底板锁安装在整个设备舱系统的下部, 其主要作用是完成整个设备舱系统的全密封, 有效避免车下激起的碎石等杂物击打及防止灰尘等杂物污染车下设备, 同时也起到平缓车下气流的作用以减小整个动车组列车的风阻。与裙板组成相似, 在设计中需考虑舱底板的密封, 并根据设备的具体散热要求在不同部位增设通风格栅或安装接口开孔。

4 结论

设备舱系统是高速动车组上非常复杂的关键系统之一, 250km/h高速动车组设备舱系统采用严格的标准对其进行了规范化设计, 保证了设计输出的科学合理。目前250km/h高速动车组已成功下线, 其中设备舱系统的安装状态符合设计的要求, 达到了设计的预期, 本文所作的探讨可为今后其它车型的高速动车组和地铁、城轨列车的设备舱系统的开发与研制提供参考。控制系统有许多类似的地方。两者最主要的差别是在卡片与成品库存 (FG) 分离时, 并不是回到最后一台而是回到了第一台加工设备处。然而, 在实际的生产过程中, 两者在处理故障能力上有明显差别。由于混合控制系统有较大的缓冲区域, 为此, 其在出现故障进行处理时, 无需整条生产线停止工作, 人们还可以从成品库存中得到一部分生产产品;而在故障处理完之后, 还会有大量的输入缓冲区的制品, 得到加工来补充成品库存。很显然, 通过这种方式进行生产, 不会增加整个生产线的负荷。与此相对应, 在KANBAN控制中, 如果出现生产故障时, 整条生产线都将不能继续进行生产;而在消除故障后, 整条生产线也只能通过增加工作负荷, 来弥补处理故障所消耗的生产时间。

5 结论

高速动车组音视频系统论文 篇2

关键词：CRH380CL型高速动车组,牵引变流器,牵引冷却系统

0 引言

CRH380CL型高速动车组是为我国时速300 km/h等级的高速铁路设计的车型。该动车组以CRH380BL型高速动车组为基础,在保持编组及车体结构基本不变的前提下,最高设计运营时速由350km/h提高到380 km/h,牵引系统的容量增大,牵引冷却系统的相应容量也应增大。CRH380CL型高速动车组车下部件的结构及吊装与CRH380BL型高速动车组保持基本一致,而且车外噪声限值也要保持一致,这对牵引冷却系统的设计提出了更高的要求。

1 牵引冷却系统设计

1.1 牵引冷却系统组成

牵引系统冷却系统主要包括牵引变流器冷却系统和牵引电机冷却系统。

1.1.1 牵引变流器冷却系统

CRH380CL型动车组为16辆编组,由8个动车和8个拖车组成,8个动车各装有一个牵引变流器。牵引变流器冷却系统采用沸腾冷却强迫通风的方式,功率模块(IGBT)采用沸腾式冷却,并通过冷却风扇对散热片进行通风冷却。如图1所示。

每个牵引变流器配置了3个交流440 V冷却风机,其中2个冷却风机对牵引变流器的整流器进行冷却,1个冷却风机对逆变器进行冷却,参数见表1。

1.1.2 牵引电动机冷却系统

牵引电机由冷却风机进行强迫通风,冷却风机的电机为双速电机,以适应牵引电机在不同情况下对冷却风量的需求。一个冷却风机对每个转向架上的两台牵引电机进行冷却,参数见表2。

牵引电机冷却风机带有配套的空气过滤器,安装在动车组车下区域的裙板内,冷却风机从侧裙板吸入必要的冷却空气并把这些冷却空气传送到安装在车体地板的风道,空气通过此风道再经软风道传到牵引电机非驱动端,最后从电机驱动端排出。

1.2 牵引冷却系统控制

1.2.1 牵引变流器冷却风机控制

牵引变流器冷却风机由牵引变流器和列车网络控制系统共同控制。牵引变流器通过安装在内部的若干个温度传感器监测变流器内部的功率模块的温度,变流器的控制单元通过判断功率模块的温度、列车速度及变流器工作模式等条件向列车网络控制系统发出开启冷却风机的指令;列车网络系统在无故障的情况下,根据牵引变流器发出的冷却风机启动指令,并对中压供电及负载管理信号、冷却风机空开和接触器状态等条件进行逻辑判断,最终发出牵引变流器冷却风机启动指令;在列车网络发生通讯故障时,在特定条件下,单车的网络控制器将会发出冷却风机强制启动的信号。

1.2.2 牵引电机冷却风机控制

牵引电机冷却风机有两种工作模式:高速和低速。在保证牵引电机冷却的前提下,根据不同的情况,牵引电机冷却风机进行高低速的切换,以满足在动车组各种运行条件下的噪声及冷却要求。牵引电机冷却风机在对牵引电机进行冷却时,除了要提供冷却所需的风量,还要考虑动车组的运行状态。在列车进站或停车时为了降低动车组的噪声,牵引电机在满足温度限制的条件下需要进入低速模式,以降低噪声。

牵引电机冷却风机也由牵引变流器和列车网络控制系统共同控制。列车网络系统在无故障的情况下,根据牵引变流器发出的逆变器工作信号,对牵引电机温度、列车速度、中压供电及负载管理信号、冷却风机空开和接触器状态等条件进行逻辑判断,最终发出牵引电机冷却风机启动指令;在列车网络发生通讯故障时,在特定条件下,单车的网络控制器将会发出牵引冷却风机高速强制启动的信号。

2 牵引冷却系统试验

牵引变流器装配完成后进行了试验。列车在高速时列车表面负压增大,在进行牵引变流器的地面温升试验时,为模拟列车在高速时的进风量,堵塞了60%的滤网,其试验结果能够满足设计的要求。

牵引电机冷却风机完成技术规范规定的试验项目并合格后,与实际动车组使用的风道组合进行地面组合试验,其试验结果满足动车组运用的需求。图2为牵引电机冷却系统地面试验系统图。

3 结语

本文主要介绍了CRH380CL型高速动车组的牵引冷却系统的设计及试验。2011年5月到2011年12月,CRH380CL型高速动车组在铁道科学研究院的环形铁道线进行了整车试验。期间,在夏季的高温环境下,进行了200 km/h以下速度等级的整车试验。目前,CRH380CL型高速动车组已经完成了30万千米的运营考核试验,试验过程中,牵引冷却系统性能良好,列车从未发生因牵引冷却系统引起的故障,试验结果表明,牵引冷却系统完全满足了设计的要求。

参考文献

[1]刘建强,郑琼林,郭超勇,等.高速动车组牵引变流器热容量[J].电工技术学报,2011(10).

[2]黄先进,张立伟.高速动车组牵引电传动系统集成与优化设计研究[J].变频器世界,2009(10).

[3]李芾,安琪,王华.高速动车组概论[M].成都:西南交通大学出版社.2008.

高速动车组音视频系统论文 篇3

关键词：高速动车组；基础制动系统；夹钳单元；制动盘；闸片 文献标识码：A

中图分类号：U279 文章编号：1009-2374（2015）17-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.17.008

1 概述

基础制动系统是制动系统的重要组成部分，为使铁道车辆安全运营，可靠性高的制动装置是必不可少的。高速列车的制动系统与普通列车制动系统一样，必须满足安全可靠的基本要求，尽管高速列车的动力制动发挥着越来越大的作用力，但各国铁路仍然规定，当动力制动失效时，机械制动必须保证高速列车能在规定的制动距离内停车，以确保行车安全。

新一代高速动车组是我国在引进消化吸收的国外动车组核心技术的基础上，研制的具有完全自主知识产权的高速动车组。基础制动装置采用内冷式盘形制动，在动力轴上设两个轮装制动盘，在非动力轴上设三个轴装制动盘。轮装制动盘和轴装制动盘都采用特殊的铸钢制动盘，制动盘的结构应满足自然冷却的要求，能够快速地将制动所产生的热量散发出去，甚至在制动初速度为380km/h也能够保证接触和承受负荷均匀、性能稳定。空气紧急制动的摩擦系数满足制动距离的设计要求，制动夹钳单元具有闸片间隙自动调整功能，闸片的结构能保证与制动盘表面均匀接触。

2 部件结构及功能

新一代高速动车组的基础制动系统主要由制动盘、制动夹钳单元（包括制动缸、制动杠杆、闸片托等）以及制动管路等组成。

2.1 制动盘

制动盘是基础制动装置的重要组件，制动盘的主要功能是将动能通过摩擦转换为热能，并消耗于大气中。新一代高速动车组的制动盘分为轮装制动盘和轴装制动盘两种。

2.1.1 轮装制动盘。轮装制动盘由两个盘体（摩擦片）组成，这种摩擦片由一个具有相应厚度的摩擦环和散热肋片组成。散热肋片除了散热外，还在摩擦片与车轮之间起着支撑的作用。

轮装制动盘在制动时由于与制动闸片摩擦而发热，通过车轮转动时引起的气流可以使其冷却。空气从制动盘与车轮隔片之间流过，通过径向排布的散热肋片将热量排走。

2.1.2 轴装制动盘。轴装制动盘由带浇铸散热肋片的摩擦片和轮毂组成。摩擦片厚度和散热肋片大小的设计使得在制动时不会出现过热现象。在设计摩擦片的同时，还考虑了最小整体重量的因素。横置的散热肋片将热量导出，并同时保证摩擦带上热量均衡。

与传统的径向叶片式散热肋片相比，摩擦环散热通道中的横置圆形散热肋片所需的空气流量较少，同时热交换性能也更好，也就是说，流入空气和流出空气的温差更大。

2.1.3 制动盘热负荷要求。作为最可靠的制动手段，盘形制动是高速列车最基本的基础制动方式，其制动能力的发挥主要取决于制动盘和闸片承受制动热负荷的能力。制动时制动盘承受高温载荷，制动功率达到极限，会出现热裂纹，闸片的磨损也会大大加剧。闸片和制动盘磨耗的快慢，制动盘形成裂纹与裂纹扩展的速度都与闸片和制动盘的温升有关。经过模拟计算以及线路型式试验验证，新一代高速动车组的制动盘表现出了以下优点：良好的机械性能，摩擦系数稳定，受热均匀，制动盘表面未出现异常磨耗，也未发生紧固件松动等失效现象；良好的耐热疲劳性能，制动盘表面未产生热裂纹；良好的散热性能，制动盘摩擦面最高温度值始终没有超过制动盘所允许的最高极限值，有利于提高制动盘的使用寿命。因此新一代高速动车组的制动盘符合高速列车对制动盘的要求。

2.2 制动夹钳单元

制动夹钳单元是制动系统的执行部件，通过与制动盘产生的摩擦力实现制动。新一代高速动车组共有4种夹钳单元，即：动力轴有两种夹钳单元（二者除进气口位置不同，其余均相同），非动力轴有一种不带停放制动的夹钳单元和一种带停放制动的夹钳单元。

制动夹钳单元的结构和功能，主要考虑了以下设计理念：（1）不同磨耗下上闸时间一致——间隙调整装置；（2）车辆需要长期停放——停放制动；（3）车辆无风压——手缓解装置；（4）闸片快速更换——丝杠复位机构。

制动夹钳单元的主要组成部件有制动缸、制动杠杆和闸片托，制动夹钳单元借助三点支承固定在车辆的转向架上。

制动时，制动缸充风，将制动闸片托连同制动闸片压在制动盘上，由此形成制动力。缓解时，制动缸排风，制动缸中的复位弹簧驱使制动夹钳杠杆进入缓解

位置。

间隙调整装置通过离合器的切换配合充分发挥了丝杠的特点，即：离合器闭合时候传递力，打开时候传递运动。通过丝杠直线运动和螺母旋转的相互转化进行间隙调整。

制动缸的单动间隙调节器在工作时不受因制动力而异的制动杆弹性延伸量的影响。在制动过程中，间隙调节器可快速自动地修正通过磨损而增大的制动盘和闸片之间的间隙。这样在整个调节范围内，制动盘和闸片的间隙不会扩大，使得在制动缓解时，正常运行所必需的间隙几乎保持恒定。

2.3 停放制动夹钳单元

停放制动夹钳单元与不带停放的制动夹钳单元的显著区别就是停放制动夹钳单元有一个弹簧储能缸，在执行停放制动时，弹簧储能器排风，闸瓦借储能弹簧的力压在制动盘上。弹簧储能器充风（制动缓解压力），停放制动器缓解。储能弹簧张紧时，制动杆被推入缓解

位置。

如果没有缓解压力，则可以借助机械紧急缓解装置手动将弹簧储能制动器缓解。手动缓解后，将丧失停放功能，除非再次充入总风压力。

2.4 闸片

闸片摩擦块的形状、数量和排列方式的设计宗旨是确保制动盘温度分布均匀。

新一代高速动车组的闸片由多个摩擦块构成，这些摩擦块通过静态的力分布使制动盘上的表面压力达到均衡，故称为ISOBAR闸片。

ISOBAR闸片相对于标准烧结材料制动闸片来说，表面承压加以改善，可减小制动盘出现裂纹的情况。以此使得盘式制动器的能量和功效显著提高。ISOBAR闸片可以减少制动盘和螺栓25%的负荷。

3 检查与维护

制动盘主要从紧固件、散热筋、裂纹、磨耗等方面进行检查与维护，如：（1）检查散热肋片是否脏污，必要时可用压缩空气清除；（2）查看螺母松动标志，如果出现松动现象，必须认真检查，同时用扭矩扳手给予紧固，并做库检纪录存档。检查螺母是否有裂纹，若有，必须进行更换；（3）若有裂纹，根据制动盘裂纹分类对制动盘提出不同的检修要求；（4）根据制动盘磨耗情况对制动盘提出不同的检修要求；（5）其他检查还包括热斑、沟槽划痕等。

对于夹钳单元，主要是检查排风口是否畅通以及可运动部件的功能等。对闸片要重点检查其磨耗情况，是否偏磨、裂纹；检查闸片与制动盘的间隙，要在最小间隙处测量；检查闸片卡簧磨损情况，是否有断裂、脱落。如果闸片的缺陷无法修复，则需更换闸片。

4 结语

本文介绍了新一代高速动车组基础制动系统的结构和功能，分析了制动盘的结构和热负荷状况，不带停放制动夹钳单元和带停放制动夹钳单元的工作机理，介绍了新一代高速动车组闸片的特点以及基础制动装置的相关检查与维护工作，对了解新一代高速动车组基础制动原理与维护具有重要意义。

参考文献

[1] 李和平，林祜亭.高速列车基础制动系统的设计研究[J].中国铁道科学，2003，24（2）.

作者简介：史鹏（1981-），男，唐山轨道客车有限责任公司工程师，研究方向：轨道车辆的检修维护。

高速铁路动车计划编制系统研究 篇4

铁道部信息技术中心 王先科

北京交通大学 朱涛 铁道部信息技术中心 俞飒

摘要：文章对动车计划编制系统的架构设计、功能设计及数据流程进行了分析和研究，介绍了高铁动车计划、高铁调度命令的分类以及如何综合利用各种数据源自动编制动车计划。讨论了高铁动车计划与调度命令的关系。关键词：信息技术 动车计划 计划编制 调度命令

1.引言

铁路是一个庞大而复杂的系统，而高速铁路是集各项最先进的铁路技术、运营管理方式的系统工程。其中信息技术在高速铁路的运营组织、机车配属、站车管理过程中扮演着重要的作用。

高速铁路动车计划编制系统利用信息化手段，综合运用高铁列车和车辆的运行规律、车辆的检修规律、乘务的排班规律，以自动编制和手工辅助调整相结合的方式形成动车的各类计划。保证动车组开行、车底运用状态与编组在动态调整中的准确性和及时性，保证在动车开行过程中，调度相关部门能及时获取相关信息，出现异常情况时，能迅速做出正确决策，为调度部门提供强有力的信息管理手段。

2.系统结构

系统采用面向服务（SOA）的设计理念，基于J2EE平台架构体系，服务器端采用EJB3.0技术，客户端采用C/S结构富客户端技术，嵌入浏览器支持B/S结构报表。根据铁道部、铁路局和站段不同管理需要，形成分别部署在部、局和站段的三级应用系统。系统以TMIS网络为依托，其网络拓扑结构示意图如图1。

数据库服务器消息服务器WEB服务器铁道部办公网生产网防火墙 TMIS骨干网传输通道办公网生产网防火墙 办公网生产网防火墙 数据库服务器消息服务器应用服务器......防火墙 数据库服务器消息服务器应用服务器铁路局站段级传输通道铁路局站段、动车基地（动车所）...站段、动车基地（动车所）图1 系统网络拓扑示意图

系统的铁道部级模块主要功能是编发各类命令、查询各类动车计划和各类统计报表；路局级模块主要功能是请求、收发各类动车命令、编制各类动车计划和接收、上报数据；站段级模块主要功能是请求、接收各类动车命令和查询、上报各类数据。该系统的运行结果要为铁道部和铁路局的调度、运输、客运、车辆、机务、车站、公安等部门和单位起辅助决策功能，对站段工作起指导作用。系统采用统一的数据处理平台和消息传输平台，在进行登录验证时采用统一的安全平台，数据传输时采用统一的网络传输平台。系统总体架构图2。

其它调度工种的应用系统动车计划编制系统铁道部调度命令模块基本图发布模块基本图、计划图、实际图查询模块车辆系统统计报表模块铁路局动车计划（开行计划、交路计划、车辆分配计划、乘务计划、车辆检修计划）编制模块调度命令模块数据上报及接收模块基础数据维护模块TD结合运行图编制系统安全平台统计报表模块LAIS系统站段调度命令模块数据上报及接收模块统计报表模块数据处理平台消息传输平台数据传输平台图2 系统总体架构图

3.系统外部接口

3.1 与运行图编制系统的接口

系统需要运行图编制系统提供文本或Excell格式的基本图相关数据。3.2 与TD结合系统的接口

系统需要TD结合系统提供实际图数据。实际图数据与基本图数据匹配，自动计算正晚点。

3.3 与LAIS系统的接口

系统需要LAIS系统提供动车运行状态信息和在途列车正晚点信息，供铁道部和路局级系统查询。

3.4 与TDMS4.0的接口

系统需要与TDMS4.0客调子系统共享开行计划数据，需要与TDMS4.0施工调 度子系统提供施工维修信息。

3.5 与车辆系统接口

系统需要与车辆系统提供动车车辆基础信息，作为该系统的基础数据。

4.功能设计

系统功能包括基础数据、动车调度命令、动车计划编制和统计上报与查询等主要功能。功能模块在铁道部、路局及站段有不同的操作及查询权限。其应用功能结构图如图3。

基础数据维护基本图管理基本图发布基本图维护基本交路维护基本编组维护调度台维护区段维护站名字典维护动车组基础资料维护动车加开命令动车停运命令径路维护基础字典维护开行类命令更换车底命令动车计划编制系统动车调度命令出入厂回送令试验列车令分解运行令专运列车命令动检车命令其它令编制开行计划命令编辑命令发布命令会签命令预览打印命令查询动车计划编制加载基本运行图解析临客调度命令自动编制交路计划手工调整交路计划自动编制车辆分配计划手工调整车辆分配计划自动编制乘务计划手工调整乘务计划自动编制检修计划手工编制检修计划晚点时分上报晚点原因上报编制交路计划编制车辆分配计划编制乘务计划编制车辆检修计划正晚点上报三乘信息上报上座率上报运行监控动车组状态查询动车综合信息查询动车开行情况查询数据上报与统计查询在途晚点监控始发晚点监控终到晚点监控实时故障监控检修查询备用查询动态信息查询基础信息查询配属查询当日开行查询历史开行查询交路查询 图3 系统功能结构图

4.1 基础数据维护

系统自动读取运行图编制系统生成文本或Excell格式的基本图相关数据，生成数据库格式的基本运行图数据、基本交路图数据及基本编组数据，更新全路基本图库，实现基本图的按方案管理。其实现界面如图4。

图4 基本图维护界面

其它基础数据维护包括调度台基础数据维护、区段基础数据维护、车站基础数据维护、径路基础数据维护以及动车组基础资料维护等。

4.2 调度命令编发

调度命令模块分为铁道部级、铁路局级、站段级（包括动车基地、动车所、车站等）三级。各级部门具有不同的操作权限和查询权限。铁道部级系统具有接收局级请求、审核调令、会签调令、发送调令和查询调令等功能；路局级系统具有接收站段请求、向铁道部请令、审核调令、会签调令、发送调令和查询调令等功能；站段级系统具有向路局请令、接收路局调令和查询调令等功能。其流程图如图5。

铁道部部机调部辆调部客调部电调部工务调会签总体决策部动车调下达命令加停更开运换令令车底局机调...注意事项提交申请局辆调局客调局电调局工务调会签抄送局动车调提交申请值班主任局客运处局车辆处局机务处局公安处局运输处下达加换开车令底更令...注意事项命令申请单动机客车车车车务运基所车辆站段段地站段）动拟写申请（图5 动车命令基本流程图

4.3 编制动车计划

动车计划主要包括动车开行计划、动车交路计划、动车车辆分配计划、乘务计划与动车维修计划等五大子计划，各个计划之间既相互独立又相互关联。4.3.1 动车开行计划

动车开行计划由基本运行图数据和动车加开、停运调度命令自动生成。动车加开、停运调度命令自动上图，生成次日的开行日计划。

4.3.2 动车交路计划

动车交路计划由动车开行计划和基本交路匹配自动生成，并辅助于手工修改的手段，如遇异常情况，可以手工勾画、修改和删除交路图。

4.3.3 动车车辆分配计划

动车车辆分配计划是动车计划的核心，它可以由系统自动生成，并辅助于手工修改的手段，遇异常情况，可以根据调度命令手工修改车组号。自动分配车底的依据是：当日交路计划、前一日车辆分配计划、更换车底调度命令、车辆状态、动车编组与动车检修计划。系统综合以上数据源，自动对相应交路分配车组号，形成车辆分配计划，如图6所示。

图6 车辆分配计划界面

4.3.4 乘务计划

乘务计划分为乘务月计划和乘务日计划。乘务月计划由基本交路和客运段上报的乘务信息自动生成，日计划可以根据月计划和当日交路情况自动生成，并辅助于手工修改的手段。

4.3.5 动车车辆检修计划

动车基地（动车所）综合动车的运行里程、状态等信息和故障信息，编制动车检修计划请求，上报到路局车辆处，车辆处核实后生成动车车辆检修计划。

4.4 数据上报与统计查询

数据上报包括路局向铁道部上报正晚点信息、三乘人员信息和上座率信息等；站段向路局上报动车检修信息、乘务信息等。

报表统计与查询主要包括运行监控信息查询、动车组状态信息查询、动车组综合信息查询与动车开行情况统计查询等。

系统根据动车计划自动生成每日的班计划命令文本，通过命令平台发送到相关站段和业务处室。

系统数据流程图如图7所示。

调令查询铁道部全路调度命令库全路基本图库全路动车车辆库计划查询调令统计调令查询基本图调度命令基本交路车辆状态车辆编组临客命令交路计划开行计划车辆计划乘务计划铁路局检修计划路局调度命令库班计划邻局调令统计更换车底命令站段、动车所调度命令检修信息乘务信息 图7 系统数据流程图

5.结束语

高速动车组音视频系统论文 篇5

1 视讯技术发展回顾和展望

80年代,CITT(ITU-T前身)制定了H.200系列建议,规定了统一的视频输入输出标准、算法标准、误码校验标准及一系列互通的模式转换标准,解决了不同厂家的设备互通问题,为后来的视频技术的发展和应用奠定了基础。

80年代末H.320标准发布以及H.261图像编码标准完成,统一了视频会议的标准,极大地促进了视频会议相关技术及产业的发展。在我国90年代初期出现了第一次视频会议建设高潮。

90年代中期以来,计算机互联网的飞速发展对电信业产生了巨大而深刻的影响,在IP网上基于包交换网络的视音频通信技术逐渐成为通信技术发展的方向。Internet工程任务组(IETF)开发出实时传输协议(RTP)、资源预留协议(RSVP)等。ITU-T H.323建议的形成,标志着视频通信正式进入了一个全新时代。

2 高清视频会议系统升级改造背景

为了实现信息化,保证信息的快速、高效的传输,高速公路管理部门已经建设了基于SDH的通信传输系统。并利用现有的标清视频通讯技术,实现语音、视频的视频稳定传输,提高宽带网络的利用率和办公效率,并减少了日常会晤费用、差旅费用的支出,并为实时的沟通创造了条件。

随着IP通信技术的高速发展,承载网络质量逐步优化,视讯系统向视频高清晰、音频高保真方向迅速发展。而且由于视频会议业务建设的需要,现有的标清系统完全不能满足业务发展、远程交流、视频会议、远程教学以及远程PPT共享的需求,因此,对当前视频会议系统扩容建设高清视频会议系统势在必行。

高清1080P(1920×1080)图像格式为16∶9的屏幕宽度,而4CIF的图像格式为4∶3,相比之下采用相同的分辨率,1080P的视野范围更加宽广,满足不同的高清视频会议应用场景需要,为视频会议图像提供专业级的效果保证,实现真正的超一流动态图像质量,达到前所未有的视觉体验。

3 高清视频会议系统业务带宽需求

根据高速公路现状,通信传输网通常同时负责收费业务、OA业务、图像业务、监控业务等流量数据的传输,由于视频会议及时交互性的特点决定了视频会议要求网络速率上下行对等,所以必须保证视频会议有固定带宽保障,为了确保视频会议召开期间,会议带宽的稳定性,首先应当在网络设备层面,开通流量管理等QoS保障手段,保证视频会议有足够固定的带宽,尤其是在高清(1080P)视频效果的情况下,每个分会场的传输带宽不应小于2M;其次在构建视频会议传输专用网络时,在传输设备层面会议电视业务应与其他业务独立分开,以保证良好的网络质量,并且要求丢包率要求不超过3%。

IP网络的带宽是可视异地会商系统运行质量的关键,因为图像、声音所需要的传输带宽要远大于普通数据的所需带宽,如果没有足够的网络带宽资源,那么将难以保证会议图像、声音的质量。通常,MCU平台的汇聚带宽为MCU下挂的会场终端带宽以及级联的下级MCU所占用带宽需求总和的1.2倍。(如:有18个2M终端,则10个会场同时开会时,MCU侧应至少为2M×1.2×10=16.8M的带宽,约合25M带宽资源。而且会场速率是指纯视音频数据,而IP网络的带宽指全部的数据,包括IP的包头等信息,一般一个768K会议的终端在理想状况下使用的IP带宽要1M左右。)

4 高清视频会议系统升级改造方案

高速公路现有视频会议系统通常是基于H.320标准的E1端口进行传输,而高清视频会议系统是基于H.323标准的以太网端口进行传输。因此,高清视频会议系统的引入必须分析高速公路实际业务需求以及现有设备情况,充分利用好现有资源,最大限度地保护业主已有投资。

视频会议系统升级改造时,可先在中心会场核心节点新增加高清视频会议 MCU及视频会议终端,在新建分会场配置高清视频会议终端,分会场视频会议终端通过干线通信网和中心会场MCU进行连接,接受中心会场MCU的统一会议调度管理。在中心会场,新建高清视频会议终端与原有标清视频会议终端采用“背靠背”模式,互为信号输入输出,从而达到控制、管理整个高清会议电视系统的效果。另外在中心会场还可以采用级联方式,将新建MCU与原有MCU级联,从而完成会议调度。

在改造后期可根据情况分批次在各已建分会场进行设备升级,逐步取代现有视频会议系统,完成技术更替。

5 结语

高速动车组音视频系统论文 篇6

国外在基于DSP/FPGA的高帧频数据采集系统上, 采集帧频已达到从25 f/s到1 000 f/s甚至更高, 在数字像机的存储流量上也能达到100 M/S以上[1].一般通过CPU/DSP[2]读写指令的系统, 处理速度慢, 不能对数据进行并行处理, 更不能实现硬件加速, 从而直接导致视频采集速度慢.基于FPGA技术的高帧频数据采集系统全部是硬件实现, 系统工作可靠稳定, 且其中大量的运算都采用并行处理的方式, 使采集速度大幅提高.采用FPGA技术设计高帧频数据采集系统必定成为视频数据采集的发展方向.

文中设计了一种基于FPGA的CMOS传感器高速视频采集系统, 具有体积小, 速度高, 开发方便的优点.提出了图像采集系统的硬件总体方案, 选用了采集时所需的主要芯片, 制作了系统整个原理图及PCB图, 设计了采集系统的部分程序.

1 系统原理及总体设计结构

数据采集系统主要由三部分组成:CMOS图像传感器、FPGA核心控制、USB缓存传输.CMOS图像传感器主要负责视频数据的获取;FPGA完成对CMOS芯片采集部分的控制、数据缓存及传送接口控制;传输部分控制传感器的工作状态, 并提供缓存传输接口最终将数据传送到PC机上.

基于原理分析, 提出如图1所示的设计方案.

系统上电工作时, 首先进行初始化, USB接口芯片68013接收来自上位机的命令控制字, 根据命令控制字设置传感器的工作方式, 驱动CMOS传感器工作, 配置完毕后68013向FPGA发出控制信号, 通知FPGA开始采集数据, 经过FPGA编写采样控制信号, 传感器输出10位数字信号, FPGA进行加帧处理数据信号, 同时FPGA也产生接口同步信号, 使数据通过接口芯片68013传输同步, 最后由接口芯片68013将数据传输到计算机上显示处理.

2 系统采用的主要芯片

2.1 图像传感器

该设计选用的传感器是OmniVision公司的一款低电压CMOS图像传感器芯片OV5620, 分辨率为2 592×1 944, 数据位宽为10位, 输出格式为RAW RGB, 扫描模式为逐行扫描, 封装为CLCC-48[4].它在一块小的尺寸封装中实现了单芯片的VGA摄像和图像处理的全部功能.此款传感器内部集成了SCCB控制接口, 外围器件与传感器的通信是通过SCCB完成的, 通过SCCB接口可以完成对传感器内部寄存器的设置, 包括曝光控制、亮度控制、对比度控制、窗口大小设定、帧速率设定、输出格式等.

2.2 控制芯片FPGA

该系统控制芯片选用的是Altera公司CycloneII系列FPGA中的EP2C8T144C8N, 它含有8 256个查找表单元、使用144脚TQFP封装, 共计85个用户可用引脚;具有嵌入式存储器, 含有36个M4KRAM块, 提供162 kbits存储容量, 能够配置成为RAM、ROM、FIFO, 并支持单口和双口等多种操作模式;支持各种单端I/O接口标准, 并具有可编程驱动能力控制;灵活的时钟管理电路, CycloneII器件具有2个可编程锁相环PLL和8个全局时钟线, 提供健全的时钟管理和频率合成功能, 实现最大的系统性能[5].

2.3 传输接口芯片

系统选用的是Cypress公司生产的EZ-USB FX2系列的CY7C68013芯片, 该芯片支持2种传输速率:全速12 Mbit/s和高速480 Mbit/s, 不支持低速.芯片包括1个8051处理器, 1个串行接口引擎SIE, 1个USB收发器, 8.5 KB片上RAM, 4 KBFIFO存储器以及1个通用可编程接口GPIF[6].

3 系统硬件设计

3.1 传感器及其外围电路模块设计

设计此部分工作电路目的是图像的输出, 主要由光学镜头和传感器完成.设计采用了标准镜头, 传感器将光信号转换为电信号, 在FPGA芯片的控制下, 传感器进行A/D转换, 控制输出, 整个工作过程都是在传感器外部提供的时钟下进行.

SCCB一般通过三条串行线完成数据的交换, 这三条串行线分别是:SCCB-E、SIO-C、SIO-D.在该设计中, 传感器本身简化了芯片管脚的数量, 采用2线模式来实现与外围器件交换信息, 其中SIO-C为外围器件访问传感器所必须提供的时钟信号, 而SIO-D是外围器件与传感器交换数据的双向数据线.SIO-C和SIO-D分别对应CMOS的45管脚和46管脚 (图2所示) .

本设计采用了VGA数据输出格式, 在系统设计时, 帧同步信号VSYNC, 行同步信号HREF, 像素时钟输出信号PCLK是要重点考虑的.下面将几个主要管脚与FPGA连接说明如下: (1) D[9:0]:10位数字图像数据输出; (2) VSYNC:帧同步信号; (3) HREF:行同步信号; (4) 像素时钟输出信号:PCLK.采集接口如图3所示.

由于传感器芯片的集成度很高, 外围电路设计很简化, 仅由一些电阻、电容和电感元件组成, 主要的帧同步信号, 行同步信号, 像素时钟信号以及10位数据接口都与FPGA相应的I/O口连接.

3.2 FPGA I/O口连接电路和时钟电路设计

该设计中, FPGA作为核心控制部分控制了绝大部分单元, 关键在于I/O口的控制.FPGA、传感器和传输接口数据通道的设计流程是:首先, 接口芯片通过SCCB协议对OV5620寄存器进行配置, 完成配置后就进入工作状态, 开始图像采集.然后, 在FPGA内部对帧同步信号VSYNC和HREF的下降沿进行判断, 判断新的一帧是否开始.新的一帧开始之后, 在同步信号PCLK的作用下, OV5620将原始图像数据传入FPGA.原始图像数据D[9:0]传入FPGA之后, 经过加头处理后为图像数据dout, 再将图像数据dout接入CY7C68013的数据输入数据总线PB.并且把PCLK信号进行复制得到ifclk信号, 将ifclk信号接入CY7C68013的IFCLK引脚, 作为Slave FIFO传输模式的同步时钟信号.生成的slwr信号作为Slave FIFO传输模式的数据写入使能信号.加头处理之后的图像数据dout就可以通过CY7C68013以Slave FIFO传输模式传入上位机了.

设计FPGA的I/O口主要除了对应连接前端CMOS传感器采样的时钟和数据信号外, 还对应连接后端传输时FIFO缓存的选通信号、时钟信号和数据信号.FPGA的时钟信号需要外部提供, CMOS所需的标准时钟为24 MHz, 故选用24 MHz的有源晶振, 时钟从专门的FPGA时钟引脚接入, 当需要其他频率时钟时, 可通过其内部的PLL分频或倍频实现.

3.3 FPGA配置电路设计

FPGA配置方式分为JTAG配置和主动串行配置AS以及被动串行配置PS.用户可以根据设计需要通过EP2C8T144C8N片上的MSEL0和MSEL1选择适当的配置方案.

该设计中采用了JTAG和主动串行配置.设计的配置电路中, FPGA的引脚MSEL0和MSEL1接地.用来调试的JTAG接口是4线:TMS、TCK、TDI、TDO, 分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出, 可对FPGA内部的所有部件进行访问.设计还采用了主动配置, 主动配置用到了串行配置芯片EPCS4, 为低价格的非易失性Flash存储器, 4个配置引脚为:串行时钟输入DCLK、串行数据输出DATA、主动数据输入ASDI和低电平有效片选, 分别与FPGA上的DCLK、DATAO、ASDO、nCSO相连接.

计算机端的应用程序通过下载电缆把配置数据下载到EPCS4中的FLASH存储器.以后每次上电时, FPGA主动输出控制和同步信号给EPCS4, 在配置芯片收到命令后, 就把配置数据发到FPGA.

3.4 数据传输接口 (内部采用了FIFO缓存) 电路设计

68013有2种接口方式:Slave FIFOs和可编程接口GPIF.该设计选用了Slave FIFOs从机方式.外部控制器可像普通FIFO一样对68013的多层缓冲FIFO进行读写.Slave FIFOs工作方式可设为同步或异步;工作时钟可选为内部产生或外部输入;其他控制信号也可灵活地设置为高有效或低有效.图4为传输接口框图.

在设计中, 传输接口芯片68013工作在从模式, 外部设备控制器控制着接口芯片的FIFO, 68013的16位先入先出数据线和外部设备FPGA的数据线相连, 外部设备控制器给FIFO提供所需的5～48 MHz的时钟信号IFCLK, FIFO写允许信号SLWR、PKTEND和FIFOADR[1:0] (如图5所示) .

在设计的电路图中, 采用EEPROM芯片24LC64来存储USB芯片68013的固件代码, RESET芯片MAX811参与接口芯片复位.

3.5 电压转换电路模块设计

电源设计也是整个系统的重要组成部分, 设计时, 采集系统中各个芯片的工作电压要求不一样.电压要求:FPGA核电源1.2 V, I/O口电源3.3 V, 锁相环电源1.2 V, CMOS传感器的模拟电源2.8 V, CMOS传感器的数字电源2.8 V, 传输接口芯片需3.3 V电源.

为了满足整个系统的电源要求, 减小电源自身对整个电路的干扰, 整个硬件电路系统采用USB总线供电.整个硬件电路的供电是上位机通过USB接口提供的, 其提供的电压为+5V, 最大电流为800 mA .硬件电路中OV5620工作电压为+2.8 V, 而USB控制器CY7C68013的工作电压是+3.3 V, 因此选用了低压差线性稳压芯片AMS 1117-3.3将+5 V的供电电压转换为+3.3 V电压, 选用TPS71229将+3.3 V电压转换为+2.8 V和+1.2 V, 从而适应整个硬件系统的供电要求.

3.6 软件设计

软件设计有两大部分, FPGA控制传感器采集部分和FPGA控制缓存传输部分 (如图6所示) .

FIFO的缓存实现:在设计中采用了在传输接口处采用接口芯片内部的FIFO缓存数据, 是通过FPGA控制实现的, 采用了verilog VHDL编程实现.

异步FIFO写数据:将FPGA数据写入接口芯片的FIFO, 编程过程如下: (1) 查询控制信号线, 看是否有读事件发生, 如果有, 就转移到 (2) 状态, 否则保持在状态 (1) ; (2) 分配FIFOADR[1:0]=10, FIFO指针指向输入端点, 转向状态 (3) ; (3) 检查FIFO的满标志是否为1, 假如full=1, 表示FIFO不满, 转到状态 (4) , 否则保持在状态 (3) ; (4) 把外部数据放在FD上, 同时把SLWR拉高, 以使得FIFO指针自动加1, 然后转到状态 (5) ; (5) 假如有更多的数据要传输, 转到状态 (2) , 否则转到状态 (1) .

4 试验验证

在电路板设计软件中依据文中设计, 绘制了电路图 (如图7所示) .实现了高速视频采集模块 (如图8所示) .文中所研究的高帧频CMOS相机采集系统主要技术指标及功能要求如下.

(1) 实现高帧频图像的采集、处理、传输、显示及存储; (2) 拍摄帧频:30帧/s; (3) 分辨率:不小于640×480; (4) 数据位宽:大于等于10位; (5) 记录时间:1 h.

通过高速模拟试验, 设计的系统完全满足设计指标要求.能够实现高速视频的采集.

5 结 论

设计了高速视频采集系统, 采用FPGA完成对CMOS芯片采集部分的控制、数据缓存及传送接口控制, 运用verilog语言实现高帧频数据的FIFO缓存, 且不丢失数据.合理布线, 设计系统数字硬件电路时, 降低布局的毛刺和噪声.当光线饱和或不足时, 依据光通量和CMOS给定的参数, 手动适当调整镜头的光圈.具有体积小, 速度高, 实时性好的特点.

摘要：依据图像采集和传输的方式和方法的不同, 提出了一种以CMOS数字图像传感器作为相机光电转换器件的数据采集方法.设计了一种利用FPGA作为核心控制芯片、USB为传输接口、CMOSOV5620为图像采集芯片的高速视频采集系统.介绍了系统的总体设计结构, 给出了各个模块的具体硬件设计方法和软件流程, 得出了可行性结论.

关键词：FPGA,CMOS传感器,高速视频

参考文献

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[2]林凡, 吴孙桃, 郭东辉.CMOS图像传感器技术及其研究[J].半导体技术, 2006 (12) :40-44.

[3]余国华, 冯启明.基于CMOS图像传感器的视频采集系统设计[J].武汉理工大学学报 (交通科学与工程版) , 2004, 28 (1) :145-147.

[4]OV5620 Color CMOS QSXGA (2592X1944) CameraChip Censer datasheet.

[5]李洪伟, 哀斯华.基于Quartos II的FPGA/CPLD设计[M].北京:电子工业出版社, 2006.

[6]Cypress Semiconductor Corporation.EZ-USB ManualTechnical Reference, 2004.