全自動(dòng)列車顯示器界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0 引言

列車在高速運(yùn)行過程中，駕駛員或維護(hù)人員對(duì)列車的一些狀態(tài)信息的了解與否對(duì)于列車的安全運(yùn)行起著重要作用

。隨著軌道交通設(shè)備的不斷進(jìn)步，列車顯示器逐步取代傳統(tǒng)儀表顯示方式，界面設(shè)計(jì)更加人性化，顯示簡(jiǎn)潔、標(biāo)準(zhǔn)

。作為是TCMS的重要組件，負(fù)責(zé)列車的狀態(tài)信息顯示、列車參數(shù)設(shè)置及故障診斷等功能，提供友好的人機(jī)交互界面

。顯示器可以根據(jù)掌握的有關(guān)列車和線路的重要信息，對(duì)列車其他設(shè)備發(fā)出的命令和警告做出及時(shí)的相應(yīng)，提醒使用人員。隨著用戶需求的不斷變化，顯示器在列車運(yùn)行中發(fā)揮著越來越重要作用，正朝著智能化、功能多樣化、操作簡(jiǎn)便化的方向發(fā)展。

本文通過對(duì)北京新機(jī)場(chǎng)線顯示器需求進(jìn)行研究，結(jié)合現(xiàn)有顯示器開發(fā)狀況，采用Linux操作系統(tǒng)作為顯示器軟件運(yùn)行平臺(tái)，F(xiàn)LUID圖形化開發(fā)軟件作為界面開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)完成基于Linux嵌入式操作系統(tǒng)的全自動(dòng)列車顯示器界面應(yīng)用軟件。

HPLC-DAD法同時(shí)測(cè)定肝康復(fù)水丸劑中7個(gè)成分的含量…………………………………………………… 侯玉華等（21）：2907

本顯示器軟件開發(fā)方式提供可視化的界面繪制，減輕開發(fā)人員的工作量，提高后期維護(hù)的效率。能夠在內(nèi)燃機(jī)、動(dòng)車、城軌等列車的顯示器設(shè)計(jì)開發(fā)中應(yīng)用，用于指導(dǎo)開發(fā)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 平臺(tái)選擇

1.1 硬件平臺(tái)

北京新機(jī)場(chǎng)線選用時(shí)代電氣新一代12.1寸顯示器系統(tǒng)，該系統(tǒng)滿足外殼防護(hù)等級(jí)、軌道交通機(jī)車車輛設(shè)備沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)等標(biāo)準(zhǔn)，能夠在復(fù)雜的環(huán)境下正常運(yùn)行，具有比較高的穩(wěn)定性，提供2路MVB，2路100M以太網(wǎng)電氣通信接口，滿足機(jī)場(chǎng)線通信要求；主處理器頻率1GHz，內(nèi)存 2GB，保證應(yīng)用軟件的執(zhí)行效率以及界面刷新速度。其處理速度與診斷系統(tǒng)的性能相適應(yīng)，具有較高的屏蔽性、抗干擾、耐震動(dòng)能力。

采用飛思卡爾的IMX6雙核處理器作為整個(gè)設(shè)計(jì)的主平臺(tái)，搭載美光的2GB的DDR3內(nèi)存，為了保證基本的Linux操作系統(tǒng)運(yùn)行，單板集成了64MB的NorFlash作為基本的存儲(chǔ)單元，同時(shí)通過板載16GB eMMC用于后續(xù)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和全新的操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

該顯示器內(nèi)部采用CPU板+接口板的實(shí)現(xiàn)方案，CPU板實(shí)現(xiàn)CPU最小系統(tǒng)單元和溫度、RTC、LVDS等關(guān)鍵功能。CPU板通過板級(jí)連接器，將觸摸屏、按鍵、MVB、以太網(wǎng)、USB等接口在接口板上實(shí)現(xiàn)，此方案利于不同接口功能需求產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)。

Linux系統(tǒng)繼承Unix以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計(jì)思想，是一個(gè)性能穩(wěn)定的多用戶網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。使用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠應(yīng)用于多種硬件平臺(tái)，具有很高的平臺(tái)適應(yīng)性和靈活性。Linux是一種開源代碼形式的操作系統(tǒng)

，用戶可以根據(jù)自身需要進(jìn)行二次開發(fā)。

1.2 軟件平臺(tái)

同時(shí)顯示器前面板有三個(gè)LED指示燈，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電源、通訊和超溫等一些故障的報(bào)警。

參數(shù)設(shè)定：對(duì)輪徑值、列車號(hào)、時(shí)間日期、相關(guān)累計(jì)數(shù)據(jù)等參數(shù)進(jìn)行更改與設(shè)定。

余暉透過樹梢，照耀著我小小的身影，我勇敢地在雪道上留下一道道優(yōu)美的弧線。這就是那個(gè)敢于挑戰(zhàn)自我的女孩。（指導(dǎo)老師：蘇丹紅）

通過分析Linux系統(tǒng)和FLUID的特點(diǎn)，本文采用Linux系統(tǒng)作為顯示器程序開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境，用FLUID作為界面開發(fā)工具，即保證開發(fā)用來的顯示器程序能夠在安全穩(wěn)定的環(huán)境下運(yùn)行，又可以通過拖拽的方式設(shè)計(jì)界面，提高界面開發(fā)效率。

2 操作流程設(shè)計(jì)

司機(jī)顯示器HMI是全自動(dòng)駕駛車輛列車控制和診斷系統(tǒng)的智能顯示裝置，是司機(jī)和維護(hù)人員操作列車的窗口。具備如下功能：

列車信息顯示：向車輛駕駛?cè)藛T和維護(hù)人員提供車輛綜合信息、各設(shè)備的工作狀態(tài)、故障信息的顯示與建議處理方法的描述等功能。

在拍攝內(nèi)容上，除了新人和親朋好友之外，在婚禮中有很多溫馨、美好的細(xì)節(jié)是非常值得拍攝的，包括一些賓客禮物、迎賓臺(tái)的擺設(shè)等，會(huì)藏有不少小巧思。此時(shí)大光圈定焦鏡頭就會(huì)派上用場(chǎng)，拍攝簡(jiǎn)潔畫面的同時(shí)，還可以通過較大的光圈把周圍的背景進(jìn)行虛化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)節(jié)主體的突出，這樣的照片讓人一眼看上去就非常的賞心悅目。

FLUID(Fast Light User Interface Designer)是一個(gè)圖形編輯器，用來自動(dòng)產(chǎn)生FLTK的源代碼。所有和界面有關(guān)的控件基本屬性都保存在[.fl]文件中，F(xiàn)LUID通過讀和寫[.fl]文件來修改界面，修改好之后又保存在[.fl]文件中。編輯完界面后，將圖形化界面以c++語言的源代碼的形式存放在源文件.cxx文件和頭文件[.h]文件，從而可以被整個(gè)工程調(diào)用。FLUID結(jié)構(gòu)見圖1所示：

根據(jù)用戶操作需求將整個(gè)顯示器界面分為運(yùn)行模式、檢修模式，運(yùn)行模式主要面對(duì)司機(jī)，檢修模式主要面對(duì)檢修技術(shù)人員，運(yùn)行模式切換至檢修模式需輸入密碼。運(yùn)行模式主要顯示列車運(yùn)行中經(jīng)常用到的信息，主要包括運(yùn)行界面、車輛界面、空調(diào)界面、通信狀態(tài)、事件界面等。檢修模式主要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置以及維護(hù)信息查詢，包括時(shí)間設(shè)置、車號(hào)設(shè)置、輪徑設(shè)置以及累計(jì)數(shù)據(jù)、軟件版本號(hào)等。顯示器操作流程如下圖2所示：

模擬測(cè)試：靜止情況下，若列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模擬車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，可對(duì)牽引/制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)部件進(jìn)行模擬測(cè)試。

3 界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 界面繪制

采用FLUID可視化的開發(fā)工具，該工具提供多種封裝好的控件供開發(fā)者直接使用，從而簡(jiǎn)化界面繪制的流程。機(jī)場(chǎng)線主要使用Group、Button、Box三種控件。Group控件用于繪制顯示界面的面板，在此面板上可以添加其他的控件從而組成一個(gè)完整顯示畫面。Button控件用于繪制界面中的按鍵，用于實(shí)現(xiàn)界面切換、參數(shù)設(shè)置等功能。Box控件主要用于車輛狀態(tài)顯示，包括文字、圖片等顯示形式。

工程結(jié)構(gòu)樹窗口可以選中單個(gè)控件雙擊后，彈出該控件屬性設(shè)置對(duì)話窗口?？梢栽O(shè)置該控件顯示標(biāo)簽內(nèi)容、字體、背景色及變量命名、回調(diào)函數(shù)(Button)等屬性。應(yīng)用程序通過該變量名字對(duì)控件顯示內(nèi)容進(jìn)行更改，通過回調(diào)函數(shù)獲取人為操作按鍵目的，從而做出正確響應(yīng)。界面繪制圖如圖3所示：

3.2 軟件顯示流程設(shè)計(jì)

顯示器上電軟件初始化配置后，需要每個(gè)周期獲取車輛運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，刷新顯示。顯示器軟件刷新顯示主要流程如下：

Y3Ga5O12(YGG)晶體可以看做是用離子半徑更大的Ga3+取代YAG晶體中的Al3+，這種取代導(dǎo)致晶體的晶格間距擴(kuò)大，有利于Nd3+的摻入．與YAG晶體類似，YGG晶體具有高的化學(xué)穩(wěn)定性、硬度、熱導(dǎo)率(9 W/mK)和光學(xué)均勻性，以及有適合稀土離子或者過渡金屬離子取代的格位[15]．由于Nd∶YGG晶體熔點(diǎn)較高且存在氧化鎵揮發(fā)的問題，目前僅有的報(bào)導(dǎo)為光學(xué)浮區(qū)法生長(zhǎng)的Nd∶YGG單晶．

1)定時(shí)獲取所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)存放在各自對(duì)應(yīng)的數(shù)組中。

2)根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)，判斷各系統(tǒng)的通信狀態(tài)，只要有該系統(tǒng)通信正常時(shí)才使用其從線上獲取的數(shù)據(jù)，否則將其存放數(shù)組中的數(shù)據(jù)清零。

3)判斷控制器的通信狀態(tài)，正常則執(zhí)行下一步數(shù)據(jù)處理、顯示，異常彈出網(wǎng)絡(luò)通信異常界面，用于提醒當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)不可用。

（2）人力資源管理因素。在民營(yíng)企業(yè)中，用人單位受傳統(tǒng)思想的影響較深，采取親疏遠(yuǎn)近的方法聘用人才?！叭稳宋ㄓH”而非“任人唯賢”的現(xiàn)象屢見不鮮，限制了優(yōu)秀人才能力的發(fā)揮，導(dǎo)致企業(yè)的人才素質(zhì)并不高，嚴(yán)重影響了民營(yíng)企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。民營(yíng)企業(yè)的人力資源培訓(xùn)機(jī)制不完善，企業(yè)投入培訓(xùn)的經(jīng)費(fèi)比較少，導(dǎo)致員工的能力提升緩慢，影響員工的職業(yè)發(fā)展。

4)牽引制動(dòng)百分比，柱形圖形象顯示當(dāng)前牽引制動(dòng)百分比變化，背景色跟隨工況變化。

5)對(duì)指定數(shù)據(jù)變量中的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理。

城市在建設(shè)和發(fā)展的過程當(dāng)中，會(huì)消耗大量的資源，我們并不能夠無節(jié)制的去消耗不可再生資源，如果還是肆意浪費(fèi)，將會(huì)使這些不可再生資源枯竭，造成不可挽回的后果，對(duì)于生態(tài)環(huán)境來說也會(huì)造成很大的影響。有的城市在環(huán)境管理上會(huì)付出大量的金錢去彌補(bǔ)之前所造成的生態(tài)環(huán)境破壞，而且需要花費(fèi)大量的時(shí)間才能夠看到成效，所以節(jié)約資源、建設(shè)生態(tài)城市十分有必要。

6)界面顯示控制。

軟件顯示流程設(shè)計(jì)如圖4所示：

3.3 界面實(shí)現(xiàn)

3.3.1 運(yùn)行界面

運(yùn)行界面作為車上人員查看列車狀態(tài)的主要界面，需顯示車輛正常運(yùn)行所必須的信息，包括車輛運(yùn)行模式、工況、網(wǎng)壓、網(wǎng)流、故障信息等重要系統(tǒng)的工作狀態(tài)。該界面和傳統(tǒng)顯示器運(yùn)行界面優(yōu)化設(shè)計(jì)主要集中在一下幾點(diǎn)：

1)車速顯示，顯示器軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)前車速及限速值。車速不大于限速值時(shí)，車速顯示數(shù)值顏色為綠色；若車速超過限速值時(shí)，車速顯示數(shù)值顏色變?yōu)榧t色。2)故障提示，包括故障圖標(biāo)閃爍區(qū)、嚴(yán)重故障顯示區(qū)。故障圖標(biāo)區(qū)根據(jù)現(xiàn)存故障等級(jí)顯示不同圖標(biāo)。嚴(yán)重故障顯示區(qū)滾動(dòng)顯示現(xiàn)存1級(jí)、2級(jí)故障，背景色跟誰當(dāng)前顯示故障等級(jí)變化，點(diǎn)擊確認(rèn)按鍵后，顯示下一條故障信息。顯示器檢測(cè)到新的發(fā)生故障時(shí)，蜂鳴器自動(dòng)觸發(fā)，用來提醒車上人員。

3)旁路信息、煙火報(bào)警按鍵，出現(xiàn)旁路、煙火報(bào)警信息時(shí)，對(duì)應(yīng)按鍵聯(lián)動(dòng)背景色變?yōu)榧t色，點(diǎn)擊該按鍵查看具體旁路、煙火信息。

套路化、統(tǒng)一化、模式化，使老師產(chǎn)生職業(yè)倦怠，學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，長(zhǎng)此以往，語文將不成語文！要正視文體的存在，要強(qiáng)化文體意識(shí)，因“文”制宜，循“體”而教。

4)根據(jù)顯示需求，將存放數(shù)組的內(nèi)容賦值給指定數(shù)據(jù)變量，指定數(shù)據(jù)變量分為固定獲取部分和臨時(shí)獲取部分。固定獲取部分包括固定界面顯示內(nèi)容數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、彈屏數(shù)據(jù)。臨時(shí)獲取部分當(dāng)前顯示界面需要的顯示數(shù)據(jù)，從而降低CPU占用率，提高軟件運(yùn)行速度。

5)重要設(shè)備狀態(tài)顯示，包括牽引、制動(dòng)、輔助、空壓機(jī)、車門、乘客報(bào)警、火警；司機(jī)在運(yùn)行過程中能夠直觀、快速獲取整車的重要設(shè)備的運(yùn)行信息。

6)廣播設(shè)置，通過運(yùn)行界面進(jìn)入廣播設(shè)置界面進(jìn)行車輛廣播功能進(jìn)行設(shè)置，包括站點(diǎn)信息設(shè)置、越站信息設(shè)置、廣播模式設(shè)置等。

經(jīng)綜合分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外沙漠路面結(jié)構(gòu)材料分析及路面狀況研究，同時(shí)考慮沙漠地區(qū)自然氣候特征及當(dāng)?shù)夭牧瞎┬锠顩r， 通過對(duì)以上三種路面結(jié)構(gòu)方案的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較，在滿足使用要求的條件下，并結(jié)合本項(xiàng)目交通量分布，確定本項(xiàng)目采用方案一路面結(jié)構(gòu)。

7)自檢結(jié)果顯示，通過運(yùn)行界面進(jìn)入自檢界面，顯示車輛喚醒過程中所有項(xiàng)點(diǎn)過程結(jié)果，方便司機(jī)查看由于哪些原因?qū)е萝囕v喚醒失敗。

顯示運(yùn)行界面設(shè)計(jì)如下圖5所示：

3.3.2 邏輯控制界面

從上述分析可見，國(guó)內(nèi)外名物化研究的重點(diǎn)既有相似之處，又有很大差異。相似點(diǎn)在于熱點(diǎn)都涉及語法隱喻、翻譯、認(rèn)知、語言類型等，差異較大的有兩點(diǎn)，一是國(guó)內(nèi)比較關(guān)注名物化現(xiàn)象的詞法研究，而國(guó)外更關(guān)注句法；二是國(guó)內(nèi)的名物化研究還是以理論研究為重，而國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)明顯的實(shí)證研究轉(zhuǎn)向。

邏輯控制界面主要包括緊急制動(dòng)緩解、牽引使能等界面。顯示器將車輛重要功能電氣邏輯以電路圖的形式展現(xiàn)給使用人員，當(dāng)列車出現(xiàn)不能牽引或者緊急制動(dòng)不能緩解情況時(shí)，直接查看對(duì)應(yīng)邏輯控制界面，快速定位到問題原因，極大減輕使用人員查找問題的難度。緊急制動(dòng)緩解界面如圖6所示：

3.3.3 通信狀態(tài)界面

《背影》是朱自清先生寫于1925年的一篇回憶性散文，講述了普通小人物的平凡小事。文章以“我”的視野記錄了1917年離開南京前往北京大學(xué)求學(xué)，父子二人車站送別的情景。在人物描寫方面本文不同于一般的抒情散文，它沒有做過多的人物神情、心理、外貌的描寫，而是細(xì)致刻畫了父親的“背影”。對(duì)于《背影》這一經(jīng)典敘事性散文的研究，大致分為兩種類型：一種是從文本解讀的角度分析課文的主題、情感、人物形象等內(nèi)容，《背影》隨著時(shí)代的變遷，人們對(duì)其主題的解讀也是日漸不同。另一種則是從課堂教學(xué)的角度探討教學(xué)技巧，教學(xué)方式，研究課堂實(shí)錄。本文主要研究黃厚江《背影》的課堂實(shí)錄，對(duì)他的教學(xué)語言風(fēng)格做一個(gè)解析。

金鉆明就讀的高中——洋涇高級(jí)中學(xué)也非常注重對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)和學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。當(dāng)時(shí)，浦東新區(qū)物理教研室組織安排了跨校的物理輔導(dǎo)班，這個(gè)輔導(dǎo)班選用新區(qū)的物理“尖子老師”來給學(xué)生授課，并且不以考試、競(jìng)賽為目的，只是為了培養(yǎng)學(xué)生的興趣、開拓視野。因此很多學(xué)生都喜歡這個(gè)輔導(dǎo)班，金鉆明也是受惠者之一。至今讓金鉆明難忘的是他參加過的一個(gè)激光興趣班，在那里，他參與了激光全息照相，粗略地知道了信息如何能立體地存儲(chǔ)下來。在初步感受到激光魅力的同時(shí)也埋下了科學(xué)的種子，他最終如愿收到了上海大學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的錄取通知書。

通信狀態(tài)界面實(shí)時(shí)顯示列車各個(gè)系統(tǒng)的以太網(wǎng)、MVB的通信狀態(tài)。包括以太網(wǎng)通信狀態(tài)界面、MVB通信狀態(tài)界面、ECN通信界面。

以太網(wǎng)通信界面顯示整車環(huán)網(wǎng)連接方式，查看各設(shè)備以太網(wǎng)通信狀態(tài)。MVB通信界面顯示列車線、車輛線MVB線路連接方式、設(shè)備分布，查看各設(shè)備的MVB通信狀態(tài)。ECN界面主要顯示整車所有交換機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，方便司機(jī)和檢修人員查找有關(guān)以太網(wǎng)列車線的通信故障問題。

4 結(jié)論

綜上所述，全自動(dòng)列車顯示器界面軟件開發(fā)流程由平臺(tái)選擇、操作流程設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)組成。通過在北京新機(jī)場(chǎng)線全自動(dòng)列車上試驗(yàn)、測(cè)試驗(yàn)證，開發(fā)的顯示器平臺(tái)具有很好的可靠性和實(shí)用性。本文提出的顯示界面智能化的設(shè)計(jì)意在降低使用人員操作難度，提高車輛運(yùn)營(yíng)安全及維護(hù)效率，在內(nèi)燃機(jī)、地鐵、市域、動(dòng)車領(lǐng)域均具有較好的應(yīng)用前景。

[1]萬坤. 基于Linux Qt的列車人機(jī)界面的設(shè)計(jì)[J]． 硅谷，2012，14( 2) : 44 -45．

[2]客金坤，梅櫻，郭衛(wèi)紅． 基于圖形化編程語言的列車人機(jī)界面設(shè)計(jì)[J]． 都市快軌交通，2007，24( 1) : 66 -68．

[3]劉軍． 支持TCN的列車智能顯示器的研究與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2009.

[4]劉文峰，李程遠(yuǎn) 嵌入式Linux操作系統(tǒng)研究[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2004，38(4):449-451.