隨著我國經濟的快速發展，我國的鐵路事業正在進行著日新月異的變化。經 過10多年的高速鐵路建設和對既有鐵路的高速化改造，中國目前已經擁有全世界 最大規模以及最高運營速度的高速鐵路網。截止2010年12月底，中國國內運營 時速200公里以上的高速鐵路里程已經達到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專線和城際鐵路里程已達 1.7萬公里。 機車的速度越來越快，在高速行駛狀態下機車的安全問題也越來越重要。如 何確保鐵路運輸的可靠性、安全性和實時性已經成為一項重要的技術。機車是復 雜的機電系統，包括牽引變壓器組、變流機組、電子控制柜、車載(計算機)控制 裝置系統、車載通信網絡及傳感器測量裝置等。車上的設備長期工作在高溫、電 磁干擾的不利條件下，運行環境比較惡劣，容易出現各種故障。尤其是關系到機 車正常運行的電氣設備一旦發生故障，可能直接威脅到機車的運行安全，嚴重情 況下造成機破事故，帶來重大的損失。因此，對車上電氣系統進行監測與診斷是 關系到行車安全的一項重要措施。

所謂故障診斷，是指在一定工作環境下查明導致系統某些功能失調的原因， 判斷發生劣化的部位或部件，以及預測劣化的發展趨勢等。診斷就是由現象判斷 本質，在工程技術領域，根據設備各種可測量的物理現象和技術參數來推斷設備 是否正常運轉，判斷發生故障的原因與部件，預測潛在故障的發生等。 國內傳統的故障監測與診斷裝置能夠對機車進行故障診斷，但是對于一些偶 發故障，很難進行故障定位。對于這種偶發故障，有很多原因，如電器設備運行 過程中出錯、電器設備老化產生的性能下降，突發性干擾導致網絡傳輸指令錯誤 等等。特別是故障診斷時，判斷依據是監測的設備狀態信息，對于一些疑難故障， 找不到故障原因，例如網絡的因素，因此在進行故障診斷時需要結合車載網絡傳 輸數據進行綜合分析。 本文設計的基于網絡的機車故障檢測及分析系統，對機車上主要電氣設備的 狀態和網絡數據進行監測，當設備出現故障時，能夠記錄下故障前后一段時間內 設備的狀態信息和網絡傳輸數據，作為機車故障診斷和分析的基礎，為機車的檢 修和維護提供依據。

該系統以高速數字信號處理器DSP和現場可編程門陣列FPGA為系統的核心， DSP處理器直接采集機車上主要電氣設備的數字量，以大容量同步動態的RAM (SDRAM)來緩存采集的數據，使得數據處理的延遲達到最小，以高速大容量 FLASH作為故障數據的存儲介質，從而使得系統的運行時間提高了很多。FPGA 實現MVB網卡功能，從MVB總線上接收網絡數據，再通過SPI總線將網絡數據 傳輸到大容量FLASH中存儲，從而為機車的故障診斷提供了基礎。 基于網絡的機車故障檢測及分析系統的上位機軟件是整個故障檢測及分析系 統的窗口，它給現場的技術人員提供一個友好的故障瀏覽、查詢、分析和診斷的 界面。采用先進的USB通信接口應用技術，能夠方便快捷地把硬件設備存儲的故 障數據傳送到上層PC機上，通過PC機強大的處理能力來完成故障前后設備狀態 數據的分析、故障圖形顯示及故障前MVB網絡數據的解析，綜合判斷故障原因， 從而實現基于網絡的機車故障診斷。 基于網絡的機車故障檢測及分析系統是在實驗室以往研究的基礎上建立起來 的，在機車故障檢測方面，即有繼承又有技術改進，具有重要的學術價值和實際 使用意義，也為今后高速列車故障診斷系統的開發和設計提供了實踐依據，擴寬 了思路。