1架构设计
该软件采用程序与协议无关的设计思想，将整个软件分割成界面、界面数据接口、数据中间处理模块、通信接口几部分（如图2），减少程序对协议依赖性和相关性。界面程序部分主要完成界面的绘制和图形显示。界面数据接口为需要实时更新和变化的数据变量和数据结构，并与界面上的各种控件相关联，从而实现界面的动态变化和显示。数据处理模块负责完成与各种通信接口的数据交换和处理。通信接口传送的数据为从各种通信方式（MVB、Lonworks、RS485、CAN等）传递过来的原始数据，该数据的传递方式与内容和协议保持一致。上述分层的设计思想，使显示器应用程序与传输协议相分离，不会因为协议的变动而牵涉到界面显示部分程序的修改，从而软件架构更加清晰，也方便后期的维护，增强了软件的可重用性和可移植性。
2软件功能模块
DDU作为司乘人员与机车的人机接口，应全面实时为司乘人员提供必要的信息和更多的帮助来指导司机操作；同时也提供必须的测试诊断信息，有利于司乘人员对机车进行必要的测试诊断，所以在软件设计时，目录结构必须清晰明了，界面设计更加人性化，更加直观。下面从功能模块、界面设计、重要功能模块几个方面介绍该软件。
2.1功能模块
该软件的功能模块主要包括主要数据、维护与诊断、机车设置等（功能模块结构如图3）。主要数据包括机车的一些实时的运行状态信息，如网络模块工作状态、辅助系统状态、主电路状态、手动切除信息、列车状态信息、牵引系统信息、WTD状态数据等；维护诊断模块主要包括轮径设置与校正、实时监测数据（I/O状态数据）、版本信息、系统时间、故障信息、故障处理信息等；机车设置主要包括机车长度设置、低恒速设置、车顶隔离开关设置、2/3功率设置、内燃机控制设置、车次设置等。
2.2界面设计
界面是直观展示机车信息的平台，友好清晰、更加人性化的界面显示方式将对司乘人员提供更多的指导和帮助。界面以黑色为主要背景，本着直观、形象、醒目的原则进行设计，采用图标、数字、控件、图形相结合的显示方式。譬如，在DDUA的主界面上显示相关内容：①利用大小为52×58像素的不同颜色的图标醒目直观地提示机车所处区域的信息（交流区、直流区、分相区）、空转、撒砂、停放制动、故障等级等信息；②通过柱状图动态显示当前编组机车的牵引制动力之和与弓网电压、电流以及本机车的各个电机所发挥的实际牵引/制动力；③通过仪表控件和加速度控件显示机车的当前速度和加速度，并且在低恒速工况下，仪表盘的刻度会随之改变，并同时显示当前低恒速下机车的实际速度和设定速度，使之更加人性化；④在界面底部，实时显示编组机车所发生的最新故障，并用不同底色标识不同等级的故障，严重故障用红色，中等故障用白色，一般故障用白色，在有钥匙信号的条件下，司机也可通过按“ACK“键进行故障的确认。DDUA主界面示意图如图4。在DDUB主界面中，利用控件显示编组中各个机车的当前状况，包括受电弓状态、钥匙信息、当前工况（2/3功率、正常模式、低恒速度）、机车编号、当前发生故障项目缩写等，同时可以通过选择查看具体某台机车所发生的某条故障信息。故障信息显示在界图2软件架构设计面底部的故障信息显示栏，通过控件显示，可以清晰地了解当前编组各台机车的运行状态。DDUB主界面示意图如图5。
2.3重要功能
与国内的其他机车显示器软件相比，该软件增加较多新功能，如编组节点反向、手动切除、手动覆盖、内燃机车控制、主控制校正等。下面重点介绍编组节点反向、内燃机车控制和显示器数据同步功能。编组节点反向功能。节点反向处理逻辑如图6。即在重联编组中，当主控机车为实际编组中最后一台机车时，则需要将整个编组的所有与重联相关的信息进行反向显示（主要包括机车重联编组的状态信息，如故障信息、运行条件信息等），并且当主控车节点变化时（包括编组数量变化与主控车位置变化），首先对先前获取的数据缓冲进行清零操作，再根据当前处理后的节点信息获取数据。内燃机车控制功能。该技术为国内首次应用。通过与内燃机车最邻近的电力机车完成对内燃机车的控制。首先在显示器上完成内燃机车设置，根据当前的实际情况设置内燃机车类型和数量，内燃机车设置界面如图7，在内燃机车设置有效后，根据当前的机车运行工况和各个内燃机车牵引制动特征曲线完成对内燃机车的牵引制动力的计算，并在主界面显示内燃机车相关信息，内电重联主界面如图8所示。显示器数据同步功能。南非机车为单司机室结构，2个DDU设备位于司机控制台正中间（分别命名为DDUA、DDUB），由于2个显示器在网络中所处地位等同，任一显示器都可进行数据设置，而当2个显示器数据不一致时，网络则无法判断从哪个显示器获取数据，此时则需要将2个显示器发送的数据进行同步，保证2个显示器对网络系统发送的数据保持一致。同时由于在其中一个显示器中操作而引起显示器界面发生变化，则需要通知另一显示器，使得另一显示器显示界面发生同样的改变，此时需要对另一显示器发送同步显示数据。例如故障确认，当在DDUA显示器中进行确认，故障显示发生改变后，则需通知DDUB显示器该故障的显示也发生改变。显示器数据同步数据通信流程如图9所示。
3结语
目前南非双流制电力机车有40多台完成无故障考核，已经被南非业主签收并投入商业运行，截至2014图9数据同步流程图年12月已累计运行约61万km。显示器应用软件已在现场完成了各项功能性测试，通过2期共半年的客户验证测试与调试，运行状况良好；该软件架构设计与国内机车相比有明显改进，同时目录结构层次更加清晰，具有友好美观的人机交互界面，受到客户的一致好评。
作者：饶天贵 李宇锋 谭军祥 李锐 单位：株洲南车时代电气股份有限公司
