列车的蛇行运动是一种自激运动,其能量来自于机车牵引力,当蛇行运动的大小超出一定的范围时就会导致蛇行失稳,机车在轨道上运行时若发生剧烈蛇行失稳,会对线路造成很大破坏,车轴轴承过热或损坏,甚至可能造成脱轨事故,严重影响列车的运行安全。因此,防止列车蛇行失稳是高速铁道车辆的研究中急需关注的问题。通过在线实时监测高速列车转向架蛇行运动是保障高速列车行车安全的重要手段之一。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,嵌入式系统的设计正向着片上系统(SOC)的方向发展,基于FPGA和嵌入式软核的可编程片上系统凭借其设计灵活、系统可裁剪、软硬件均可编程等特点而越来越被用户所关注。SOPC是基于可编程逻辑器件的可重构片上系统,结合了SOC和PLD/FPGA的优点,是一种新的软硬件协同设计的系统设计技术,可以灵活高效地解决SOC方案,并且具有设计周期短,设计成本低等优势,是今后电路系统发展的一个重要方向。本文以机车车辆系统动力学为理论基础,以高速列车转向架蛇行运动为研究对象,以基于FPGA和Nios Ⅱ的SOPC为核心开发工具,设计了高速列车转向架蛇行运动失稳的在线监测装置。整套装置分为两个主控制机和若干个子测试系统,主控制机分别置于列车的头车和尾车司机室中,子测试系统置于各个被测转向架附近的车下设备舱中。主控制机与子测试系统通过CAN总线进行通信,共同完成数据采集,分析处理,数据存储以及失稳报警等任务,系统提供友好的操作界面供用户进行各种操作和设置。