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機(jī)車(chē)車(chē)載安全防護(hù)系統(tǒng)(6A系統(tǒng))狀態(tài)診斷與維護(hù)研究

文檔作者：容長(zhǎng)生淡紅升楊帆延九磊文檔來(lái)源：鐵道部運(yùn)輸局機(jī)務(wù)部中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車(chē)車(chē)輛研究		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月08日
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本刊特稿
機(jī)車(chē)車(chē)載安全防護(hù)系統(tǒng)
(6A系統(tǒng))狀態(tài)診斷與維護(hù)研究
容長(zhǎng)生:鐵道部運(yùn)輸局機(jī)務(wù)部,工程師,北京,100844
淡紅升:鐵道部運(yùn)輸局機(jī)務(wù)部,工程師,北京,100844
楊帆:鐵道部運(yùn)輸局機(jī)務(wù)部,工程師,北京,100844
延九磊:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所,助理研究員,北京,100081
摘要:機(jī)車(chē)車(chē)載安全防護(hù)系統(tǒng)(6A系統(tǒng))是
國(guó)內(nèi)機(jī)車(chē)配備的首個(gè)綜合性安全監(jiān)控系統(tǒng),具
有監(jiān)控功能模塊多、整機(jī)集成度高的特點(diǎn)。通
過(guò)對(duì)6A系統(tǒng)的模塊組成、通信網(wǎng)絡(luò)、工作原理
等進(jìn)行分析,探討6A系統(tǒng)的故障定位與維修方
16A系統(tǒng)對(duì)機(jī)車(chē)狀態(tài)的診斷流程和自身故障分類(lèi)
法,便于6A系統(tǒng)的運(yùn)用與維護(hù)。
關(guān)鍵詞:6A系統(tǒng);狀態(tài)診斷;維護(hù)
1.16A系統(tǒng)對(duì)機(jī)車(chē)狀態(tài)的診斷流程
6A系統(tǒng)對(duì)機(jī)車(chē)的故障狀態(tài)采用多級(jí)診斷、逐級(jí)上報(bào)
的方式實(shí)現(xiàn)。六大監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中,每個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)
診斷本系統(tǒng)功能指向的機(jī)車(chē)設(shè)備故障,并將診斷結(jié)果上
報(bào)至中央處理平臺(tái),主機(jī)進(jìn)行子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)診斷并將
結(jié)果發(fā)送至音視頻顯示終端,終端通過(guò)界面顯示和語(yǔ)音
提示報(bào)告給司乘人員。故障診斷流程見(jiàn)圖1
機(jī)
車(chē)車(chē)載安全防護(hù)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)6A系統(tǒng))由機(jī)車(chē)車(chē)頂監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上一般可分為三種:第一種為
絕緣、防火、視頻、列車(chē)供電、走行部和制動(dòng)六多個(gè)獨(dú)立功能的監(jiān)測(cè)設(shè)備;第二種為一個(gè)大型的多功能
大監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)集成組成。6A系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與以往機(jī)車(chē)
上所安裝的多個(gè)獨(dú)立監(jiān)測(cè)設(shè)備有了本質(zhì)不同。6A系統(tǒng)將
顯屏界面顯示和速音報(bào)警提示司
每個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中所需要的供電、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警等
中央處理平臺(tái)主機(jī)關(guān)聯(lián)診斷
保存日志
功能集成到中央處理平臺(tái)上,并通過(guò)定義全新的軟硬件
接口,使子系統(tǒng)能夠共享中央處理平臺(tái)的各項(xiàng)功能,因
此,對(duì)6A系統(tǒng)的狀態(tài)診斷和維護(hù)提出了更高要求。
絕緣檢測(cè)火監(jiān)視監(jiān)控列供測(cè)行制動(dòng)
子系統(tǒng)
子系統(tǒng)
通過(guò)對(duì)中央處理平臺(tái)和六大監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的模塊組
成、通信網(wǎng)絡(luò)、工作機(jī)理等進(jìn)行研究,分析6A系統(tǒng)可能
高壓互感器防火探頭攝像頭電傳感復(fù)合傳感器壓力傳感器
發(fā)生故障的點(diǎn)位及導(dǎo)致的現(xiàn)象,進(jìn)而確定維修方法。
圖16A系統(tǒng)故障診斷流程
 CHINESE RAILWAYS 2012/12"
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機(jī)車(chē)車(chē)載安全防護(hù)系統(tǒng)(6A系統(tǒng))狀態(tài)診斷與維護(hù)研究容長(zhǎng)生等
監(jiān)測(cè)設(shè)備;第三種為中央處理平臺(tái)+監(jiān)測(cè)模塊。第三種卡的小型LED顯示屏和其他板卡面板指示燈確定故障位
結(jié)構(gòu)綜合了前2種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),具備層次清晰、置。中央處理平臺(tái)常見(jiàn)故障包括:處理板卡故障、存儲(chǔ)
組態(tài)靈活、易于擴(kuò)展、方便維修等優(yōu)點(diǎn),因此6A系統(tǒng)采板卡故障、數(shù)據(jù)交換板卡故障、供電電源故障。
取了中央處理平臺(tái)+監(jiān)控子系統(tǒng)的形式。
(1)處理板卡故障主要表現(xiàn)為L(zhǎng)ED屏提示故障、
1.26A系統(tǒng)自身故障分類(lèi)
LED屏無(wú)任何信息,故障特征明顯,容易發(fā)現(xiàn);
6A系統(tǒng)自身設(shè)備故
6系統(tǒng)身設(shè)備故障
(2)存儲(chǔ)板卡故障主要表現(xiàn)為D2不亮或長(zhǎng)亮,D2
障按照硬件架構(gòu)可分為
燈為數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)指示燈,正常工作時(shí)應(yīng)閃爍;
中央處理平臺(tái)板卡類(lèi)、
中央處理平臺(tái)板卡類(lèi)
(3)數(shù)據(jù)交換板卡故障會(huì)影響6A系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信
子系統(tǒng)板卡類(lèi)、子系統(tǒng)
子系統(tǒng)板卡類(lèi)
此部分參照網(wǎng)絡(luò)通信類(lèi)故障的定位與維修方法;
傳感器類(lèi)、網(wǎng)絡(luò)通信類(lèi)
子系統(tǒng)傳感器類(lèi)
(4)供電電源板卡故障后系統(tǒng)無(wú)法正常上電工
等4類(lèi)(見(jiàn)圖2)。從系
作,所有板卡指示燈不亮。
統(tǒng)維護(hù)的角度出發(fā),分2
網(wǎng)絡(luò)通信類(lèi)
6A系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)后,使系統(tǒng)的運(yùn)用維護(hù)工作
大部分對(duì)4類(lèi)故障進(jìn)行探圖26A系統(tǒng)自身故障分類(lèi)變得更加簡(jiǎn)單,以上故障均可通過(guò)更換相應(yīng)板卡進(jìn)行修
討。其中,中央處理平臺(tái)和子系統(tǒng)主要以板卡和傳感器復(fù)。
為主,為一部分;網(wǎng)絡(luò)通信在6A系統(tǒng)中相對(duì)復(fù)雜歸為2.2監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)板卡類(lèi)
另一部分。
監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)板卡類(lèi)故障產(chǎn)生原因較多,可能由于板
2中央處理平臺(tái)和子系統(tǒng)的狀態(tài)診斷與維護(hù)
卡硬件損壞或軟件異常引起。首先,通過(guò)中央處理平臺(tái)
顯示屏進(jìn)行觀察,表現(xiàn)為顯示屏缺少該子系統(tǒng)數(shù)據(jù),或
2.1中央處理平臺(tái)板卡類(lèi)
顯示該子系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常;其次,6A系統(tǒng)的各個(gè)監(jiān)測(cè)子系
主機(jī)采用插件箱式設(shè)計(jì),具備上下兩層功能板卡,統(tǒng)板卡D2燈均定義為運(yùn)行燈,且正常狀態(tài)呈1H閃爍,
上層為中央處理平臺(tái)核心處理板卡,下層為6A監(jiān)測(cè)子系若非此狀態(tài),即可判定為板卡故障。板卡故障一般通過(guò)
統(tǒng)板卡。中央處理平臺(tái)的對(duì)外接口位于機(jī)箱上部,散熱更換的手段進(jìn)行維護(hù)
風(fēng)扇位于機(jī)箱下部(見(jiàn)圖3)。
2.3監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)傳感器
根據(jù)6A系統(tǒng)總體技術(shù)條件的規(guī)定,子系統(tǒng)板卡負(fù)責(zé)
對(duì)外接
完成子系統(tǒng)內(nèi)傳感器的故障自檢,這是6A系統(tǒng)對(duì)自身故
障判定的一條重要原則。因?yàn)槊總€(gè)子系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)部位
和監(jiān)測(cè)要求的不同,子系統(tǒng)的傳感器在機(jī)車(chē)上的安裝位
置也不同,有些位置并不容易觀察,如走行部監(jiān)測(cè)子系
統(tǒng)安裝于軸箱軸承和齒輪箱軸承上的復(fù)合傳感器、制動(dòng)
機(jī)管路上的壓力傳感器等。因此,子系統(tǒng)對(duì)傳感器的自
散熱風(fēng)扇
檢是判定傳感器類(lèi)故障的重要方法。子系統(tǒng)傳感器類(lèi)故
障經(jīng)過(guò)逐級(jí)上報(bào)后可由顯示屏直接觀察到,并有語(yǔ)音提
圖3中央處理平臺(tái)主機(jī)板卡
示;檢修維護(hù)人員可根據(jù)顯示屏的提示,對(duì)相應(yīng)的傳感
中央處理平臺(tái)的板卡包括處理、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)交換、器進(jìn)行檢查和更換。
供電電源四大類(lèi)。為了增強(qiáng)6A系統(tǒng)的處理能力和可靠
性,系統(tǒng)配備了2套處理、存儲(chǔ)板卡,進(jìn)行協(xié)同工作,
36A系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信的狀態(tài)診斷與維護(hù)
并實(shí)現(xiàn)冗余備份,任意一套損壞,6A系統(tǒng)仍能正常工3.16A系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
作。
6A系統(tǒng)根據(jù)子系統(tǒng)的監(jiān)控特點(diǎn),設(shè)計(jì)了2套數(shù)據(jù)傳
在6A系統(tǒng)的運(yùn)用維護(hù)工作中,可通過(guò)觀察處理板輸網(wǎng)絡(luò)。6A系統(tǒng)中集成了六大監(jiān)控子系統(tǒng),視頻監(jiān)控子
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機(jī)車(chē)車(chē)載安全防護(hù)系統(tǒng)(6A系統(tǒng))狀態(tài)診斷與維護(hù)研究容長(zhǎng)生等
本刊特稿
系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求很大,其余子系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求很以太網(wǎng)通信故障通常會(huì)表現(xiàn)為顯示屏無(wú)任何數(shù)據(jù)、
高,因此,單一的通信網(wǎng)絡(luò)很難滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。顯示屏無(wú)視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)、顯示屏無(wú)機(jī)車(chē)運(yùn)行信息。
2套網(wǎng)絡(luò)的布局結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。
定位這類(lèi)問(wèn)題可采用便攜式電腦,通過(guò)以太網(wǎng)線連接至
交換板卡2的DBG接口,分別對(duì)以太網(wǎng)上各個(gè)設(shè)備的P進(jìn)
行測(cè)試,若IP測(cè)試不通,則可判定該設(shè)備本身或該設(shè)備
的以太網(wǎng)通路發(fā)生故障。
進(jìn)一步排除是否為以太網(wǎng)通路發(fā)生故障,可采用另
一臺(tái)便攜電腦替換IP測(cè)試不通的設(shè)備,此后若P測(cè)試通
過(guò),則以太網(wǎng)通路無(wú)故障。
若以太網(wǎng)上的設(shè)備出現(xiàn)故障,則通過(guò)更換故障設(shè)備
的方式解決;若以太網(wǎng)通路發(fā)生故障,可通過(guò)更換線纜
的方式解決。
3.3CAN總線通信的狀態(tài)診斷與維護(hù)
防
CAN總線上的設(shè)備最多,6A系統(tǒng)中有5個(gè)監(jiān)控子系
統(tǒng)通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信,分別是制動(dòng)監(jiān)測(cè)、防火監(jiān)
測(cè)、絕緣檢測(cè)、列車(chē)供電監(jiān)測(cè)、走行部監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。
CAN總線與以太網(wǎng)不同,采用的是總線型結(jié)構(gòu),即所有
節(jié)點(diǎn)都統(tǒng)一掛載在一條總線上,不用通過(guò)交換設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)
圖46A系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)
就可以實(shí)現(xiàn)總線上多個(gè)設(shè)備間的相互通信,因此在網(wǎng)絡(luò)
圖4中紅色線為電源,藍(lán)色線為CAN總線,雙箭頭故障定位上也相對(duì)容易。6A系統(tǒng)CAN總線結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。
為以太網(wǎng)。CAN總線將6A系統(tǒng)主機(jī)的處理器與制動(dòng)監(jiān)測(cè)
子系統(tǒng)、防火監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、絕緣檢測(cè)子系統(tǒng)、列車(chē)供電
制動(dòng)測(cè)
監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、走行部監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)等五大子系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)火測(cè)
處理板卡
(該五大監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求較高,同時(shí)對(duì)通信帶寬絕檢測(cè)
交換板卡
處理板卡2
的占用率又不大,因此采用CAN網(wǎng)絡(luò))。以太網(wǎng)將6A列供測(cè)
系統(tǒng)主機(jī)處理器與視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、顯示屏、CMD系統(tǒng)
走行部測(cè)
聯(lián)接起來(lái)。6A系統(tǒng)采用100M以太網(wǎng),能夠滿足視頻流
等高帶寬的通信需求。
圖66A系統(tǒng)CAN總線結(jié)構(gòu)
3.2以太網(wǎng)通信的狀態(tài)診斷與維護(hù)
從圖6可以看出,正常情況下處理板卡1和處理板卡
6A系統(tǒng)采用的以太網(wǎng)為星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),交換板卡12均能接收到5個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。若某一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的
和交換板卡2構(gòu)成2個(gè)星型中心交換板卡2預(yù)留便攜電CAN網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)生故障,則處理板卡將不能接收到該系
腦的調(diào)試接口(見(jiàn)圖5)
統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
故障定位方法可使用便攜電腦遠(yuǎn)程登錄處理板卡1
處理板卡1
視頻監(jiān)控
或處理板卡2,觀察其從CAN網(wǎng)絡(luò)接收的子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)
處理板卡2
據(jù),當(dāng)缺少某一監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí),可判斷相應(yīng)子系統(tǒng)
換板卡1交換板卡2CMD系統(tǒng)
的CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題,子系統(tǒng)板卡故障導(dǎo)致其不能與處
示1
使攜電腦
理板卡通信也包括在內(nèi)。
示屏2
若發(fā)生CAN總線通信故障,可通過(guò)更換板卡和線路
圖56A系統(tǒng)以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
的方式解決。
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機(jī)車(chē)車(chē)載安全防護(hù)系統(tǒng)(6A系統(tǒng))狀態(tài)診斷與維護(hù)研究容長(zhǎng)生等
46A系統(tǒng)運(yùn)用過(guò)程中的日常維護(hù)與定期檢驗(yàn)括:絕緣檢測(cè)測(cè)試、防火報(bào)警測(cè)試、視頻聯(lián)動(dòng)測(cè)試、漏
電檢測(cè)測(cè)試、制動(dòng)報(bào)警測(cè)試、走行部報(bào)警測(cè)試、數(shù)據(jù)下
4.1日常維護(hù)所包含的內(nèi)容
載測(cè)試。
6A系統(tǒng)監(jiān)測(cè)診斷的機(jī)車(chē)故障內(nèi)容較多,是機(jī)車(chē)的重6A系統(tǒng)為2011年開(kāi)始研制的新設(shè)備,從運(yùn)行考核到
要安全監(jiān)測(cè)設(shè)備。因此在機(jī)車(chē)出庫(kù)、運(yùn)行、回庫(kù)的各個(gè)批量運(yùn)用要有一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程,以上日常維護(hù)和定
環(huán)節(jié),都需要對(duì)6A系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。
期檢查的項(xiàng)目,需要結(jié)合運(yùn)用單位制定實(shí)施細(xì)則,并根
(1)在機(jī)車(chē)出庫(kù)環(huán)節(jié),確認(rèn)6A系統(tǒng)主機(jī)和顯示屏據(jù)運(yùn)用中反饋的情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
已經(jīng)上電。檢查主機(jī)LED屏和LED指示燈,LED屏無(wú)錯(cuò)
誤提示,所有板卡電源燈亮起,工作指示燈閃爍,自檢
5結(jié)束語(yǔ)
指示燈熄滅。檢查6A系統(tǒng)顯示屏,無(wú)故障和報(bào)警出現(xiàn),通過(guò)對(duì)中央處理平臺(tái)和六大監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的模塊組
觸摸屏和鍵盤(pán)功能可用,通過(guò)顯示屏查看監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和視成、通信網(wǎng)絡(luò)、工作機(jī)理等內(nèi)容的研究,得出以下結(jié)論
頻圖像界面,確保數(shù)據(jù)和視頻等內(nèi)容都能在顯示屏上正和建議:
常顯示。
(1)6A系統(tǒng)采用中央處理平臺(tái)+監(jiān)測(cè)模塊的設(shè)計(jì),
(2)在機(jī)車(chē)運(yùn)行環(huán)節(jié),6A系統(tǒng)正常情況下為不干雖然狀態(tài)診斷與維護(hù)所需的技術(shù)水平提高了,但由于
擾司機(jī)的行車(chē)操作,主界面只顯示時(shí)間。當(dāng)6A系統(tǒng)監(jiān)具備設(shè)備自檢,且操作統(tǒng)一、定位簡(jiǎn)單、更換方便的優(yōu)
測(cè)到報(bào)警時(shí),顯示屏主界面出現(xiàn)報(bào)警信息并發(fā)出語(yǔ)音提點(diǎn),總體上還是大幅減輕了日常維護(hù)工作量;
示。司機(jī)在正常行車(chē)操作的同時(shí),能夠通過(guò)語(yǔ)音提示,(2)6A系統(tǒng)具備完善的測(cè)試接口,大多數(shù)故障均
及時(shí)了解6A監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的狀態(tài),出現(xiàn)報(bào)警后,應(yīng)根據(jù)運(yùn)可通過(guò)測(cè)試接口進(jìn)行診斷因此建議開(kāi)發(fā)小型便攜的6A
用規(guī)程和機(jī)車(chē)故障處理規(guī)定,作出相應(yīng)處理。
系統(tǒng)故障診斷設(shè)備,進(jìn)一步提高運(yùn)用維護(hù)的信息化水
(3)在機(jī)車(chē)回庫(kù)環(huán)節(jié),觀察6A系統(tǒng)顯示屏,若存平。
在6A系統(tǒng)的自檢故障信息,需進(jìn)行記錄,并進(jìn)行處理,綜上所述,6A系統(tǒng)在使用過(guò)程中,加強(qiáng)對(duì)維修人
觀察視頻攝像頭和防火探頭,若有污物及時(shí)清理,觀察員的技術(shù)培訓(xùn),并通過(guò)后期不斷開(kāi)發(fā)、拓展相應(yīng)的測(cè)試
主機(jī)底部風(fēng)扇,若出現(xiàn)故障及時(shí)更換。為進(jìn)一步分析本診斷設(shè)備,可為今后6A系統(tǒng)的運(yùn)用維護(hù)工作提供極大便
次機(jī)車(chē)運(yùn)行的詳細(xì)狀態(tài),需采用授權(quán)的USB存儲(chǔ)設(shè)備,利,進(jìn)一步提高6A系統(tǒng)對(duì)機(jī)車(chē)安全監(jiān)控作用的發(fā)揮。
插入CPU1板卡的USB接口,下載過(guò)程數(shù)據(jù),并交付給地
面專(zhuān)家系統(tǒng)的操作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析
參考文獻(xiàn)
4.2定期檢驗(yàn)所包含的內(nèi)容
葉晶瑩,郭其一基于CAN總線的機(jī)車(chē)電氣監(jiān)控系統(tǒng)
(1)6A系統(tǒng)板卡類(lèi)部件主要為電子設(shè)備,在定期的設(shè)計(jì)[]鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2005,14(9):8-11
檢驗(yàn)中以工作狀態(tài)為檢驗(yàn)依據(jù),根據(jù)6A系統(tǒng)產(chǎn)品所配備2]張長(zhǎng)安列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置與點(diǎn)式信息裝置的
的指示燈檢驗(yàn)表,測(cè)試板卡的工作狀態(tài)。
結(jié)合運(yùn)用]鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛,2005,25(6):37-39
(2)傳感器類(lèi)部件根據(jù)監(jiān)測(cè)的需要,安裝于機(jī)車(chē)
的不同部位,防護(hù)要求也有差別,因此需要對(duì)傳感器類(lèi)
部件的固定、防水、防塵做定期檢查,同時(shí)針對(duì)防火探
頭、視頻攝像頭等需要對(duì)清潔度進(jìn)行檢查。
(3)機(jī)械連接類(lèi)部件檢查,包括連接器和線纜。
連接器須固定牢固、外觀無(wú)損壞,線纜須整潔、外觀無(wú)
破損。
(4)功能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。完成上述檢查后,為保證6A
責(zé)任編輯高紅義
系統(tǒng)的整體功能,還應(yīng)做功能測(cè)試,功能測(cè)試項(xiàng)具體包
收稿日期2012-12-07
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