CN102998129B - 一种车载atp系统全功能测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载ATP系统全功能测试仪，包括电源板、功放板、IO板、主控板、母板和机箱面板，所述机箱面板作为人机接口分别与电源板、功放板、IO板、主控板连接，所述母板用于连接电源板、功放板、IO板和主控板，所述电源板用于产生测试仪工作所需的电源，所述功放板用于功率放大，所述IO板用于对车载ATP系统的输入输出通道进行检测，所述主控板用于与上位机连接。该仪器具有便携、全功能覆盖、不同应用可配置的特性，可大大提升基于固定闭塞的车载ATP系统的测试和维护效率。
Description
技术领域
本发明涉及城市轨道交通技术领域，具体涉及一种车载ATP系统全功能测试仪。
背景技术
基于固定闭塞的列车运行控制技术在目前的铁路、城市轨道交通行业都有广泛的应用。列车自动防护系统（ATP）是列车运行控制的一个关键环节，更是保证列车运行安全的最后一道屏障。随着运量上升，路网压力不断增加，对设备的安全性、平均无故障时间、平均修复时间等指标的要求也越来越高，一方面要求设备不出故障、少出故障，另一方面要求设备一旦发生故障，能够尽快的进行定位和修复。同时，为保证安全性，设备维护人员也要对设备进行定期的检修。
目前对设备检测的手段主要有：车辆静态校线测量、车辆静态上电功能测试、在试车线的动车调试、以及设备拆卸后利用维护中心的测试台测试。这些手段多多少少都存在一些问题。在车辆上的静态校线和上电功能测试只能实现对线路的静态检查，或对某个单一功能进行测试，难以对ATP设备的整体工作情况进行综合测评。试车线的动车调试可以做到对ATP大部分功能进行综合调试，但需要调动地面联锁、轨道电路、自动列车监控系统（ATS）、车辆、司机等众多资源，测试效率较低，并且由于线路有限，也很难覆盖ATP所有功能。设备拆卸后送检维修中心，是效率更加低下的一种方式，由于需要拆卸、安装设备，需要耗费大量时间、人力，且设备安装后还需要对设备进行调试，确保安装、接线的正确性。
随着移动闭塞的发展，目前市场上已经出现了基于移动闭塞的列车运行控制系统（CBTC）应用，也形成了一些配套的测试设备，但无法适用于我国仍广泛使用的基于固定闭塞的ATP车载设备。虽然针对固定闭塞的专用测试设备也有一些，但基本都只能进行部分功能测试，都是对设备进行局部的、分别的测试，没有一种测试设备能够对车载ATP系统进行整体的、动态的、在线的（即不用拆卸设备）全功能测试。目前也没有能对整套测试方案进行灵活配置、选择的测试设备。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明针对固定闭塞系统专用测试设备的缺失，提出一种基于固定闭塞的车载ATP系统全功能在线测试仪，具有便携、全功能覆盖、不同应用可配置的特性，可大大提升基于固定闭塞的车载ATP系统的维护效率。
（二）技术方案
本发明提供了一种车载ATP系统全功能测试仪，包括电源板、功放板、IO板、主控板、母板和机箱面板，所述机箱面板作为人机接口分别与电源板、功放板、IO板、主控板连接，所述母板用于连接电源板、功放板、IO板和主控板，所述电源板用于产生测试仪工作所需的电源，所述功放板用于功率放大，所述IO板用于对车载ATP系统的输入输出通道进行检测，所述主控板用于与上位机连接。
进一步的，所述机箱面板上有LED显示装置、操作按键和接口插座。
进一步的，所述电源板上配置110V DC和220VAC两种电源输入模块，用于产生测试仪工作所需要的电源。
进一步的，所述IO板包括串并转换单元、并串转换单元、继电器、光电耦合器和面板配线。
进一步的，所述IO板通过与车辆端子连接来检测车载ATP系统的输入输出通道。
进一步的，所述主控板包括处理器、FPGA、电子地图FLASH、RS422模块和面板按键。
进一步的，所述主控板通过串口协议与上位机进行通信，所述主控板通过RS422模块模拟应答器查询模块与车载ATP系统进行接口。
进一步的，由所述FPGA发出的信号经过所述功放板进行功率放大后，从所述机箱面板引出配线直接连接钢轨，模拟列车实际运行情况。
（三）有益效果
本发明具有以下有益效果：
1、使固定闭塞系统的ATP在线测试不需要依赖测试台，即可对ATP系统进行全面的测试，大大提高测试和维护效率。
2、测试仪的可配置性非常高，对应不同的线路数据，测试仪可以完成不同的测试用例，使测试不但覆盖硬件，还能覆盖绝大部分的软件功能，通过不同的数据配置，测试仪可以轻松移植到不同的工程应用中。
附图说明
图1是本发明测试仪的结构图；
图2是IO板原理框图；
图3是本发明测试仪的工作流程图；
图4是主控板模块图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明测试仪的结构图，由电源板、功放板、IO板、主控板、母板和机箱面板等几块电路板组成，其中，所述机箱面板作为人机接口分别与电源板、功放板、IO板、主控板连接，所述母板用于连接电源板、功放板、IO板和主控板，所述电源板用于产生测试仪工作所需的电源，所述功放板用于功率放大，所述IO板用于对车载ATP系统的输入输出通道进行检测，所述主控板与上位机连接。
所述机箱面板上配以LED显示装置、操作按键和接口插座等，各电路板的面板也有接口引出，整个系统从前、后都可以出线，效率高，用1个6U插箱即可实现，突出了便携性。
所述IO板包括串并转换单元、并串转换单元、继电器、光电耦合器和面板配线。IO板通过与车辆端子连接来检测车载ATP系统的输入输出通道。
本发明测试仪IO板的面板上有线缆引出，可以连接到车辆端子，采集ATP系统的开关量输出，检测其输出有效性，还可以注入开关量给ATP系统（例如牵引、制动等手柄状态）。注入的方式可以通过机箱面板的开关手动选择，也可通过上位机发送串口命令实现。这样就对ATP系统的输入、输出通道进行了检测，检测结果可以直接在测试仪前面板显示。
IO板的原理框图如图2所示：
对于输出：
主控板通过SPI总线向IO板发送控制命令，IO板对该命令进行串-并转换后，转换成多路控制信号，驱动继电器DS 1245Y的线圈。DS1245Y的触点闭合或断开，可以模拟ATP的输入开关量。对于不同规格的输入（如24V、110V），触点连接电压不同即可。
对于输入：
ATP的输出通常是开关触点，因此测试仪只需用光电耦合器进行隔离，即可采集到ATP的输出是否有效。同样，经过并-串转换，由主控板进行采集。
所述主控板包括处理器、FPGA、电子地图FLASH、RS422模块和面板按键。
测试仪的主控板面板上有DB9接口引出，可以通过串口协议和上位机通信。这样，后台制作好的线路数据可以通过此串口导入主控板。主控板将此数据写入一片存放电子地图的FLASH。这样，当测试仪主程序运行时，可以实时获取模拟的线路数据，作出适当的输出。测试仪的工作流程如图3所示。
通过这种方式，测试仪可以在列车静止的情况下对ATP设备进行全线路模拟，甚至可以进行故障注入。例如，配置的线路数据中去掉1个或几个应答器，可以模拟应答器查询模块（BTM）故障的情形。
为了应对不同的测试策略，电子地图FLASH中可以同时烧写几种不同版本的线路数据配置（例如有的版本存在故障注入），通过机箱面板的按键选择运行哪一种测试策略。本功能使ATP系统的大规模自动化测试成为可能。
本发明的测试仪可以模拟2个3路速度传感器的速度脉冲输出。一般的列车头端都会安装2个速度传感器，每个速度传感器有2路或者3路速度脉冲，这几路脉冲之间存在一定的相位关系（相位超前或滞后），以区分列车是前行状态还是后退状态。
测试仪的主控板上配置一个FPGA，CPU首先采集面板按键，获取要发送的速度值（或通过上位机的串口命令获得）和方向。然后通过SPI总线向FPGA传送命令，控制FPGA发送相应的速度和方向。
与速度模拟原理相同，测试仪主控板的CPU可以控制FPGA发送相应的移频信号给ATP。移频信息可以通过面板按键手动选择，也可在电子地图中设定自动执行。主控板的模块图如图4所示，由FPGA发送的移频信号直接传送到主体化机车信号进行译码。
除此之外，测试仪还可提供更全面的移频信号测试：由FPGA发出的移频信号经过所述功放板进行功率放大后，从机箱面板引出配线，可直接连接钢轨，模拟最真实的列车运行情况。这样，测量范围不但涵盖了主体化机车信号，还可测试机车信号接收天线的正常与否。
目前机车对地面应答器信息的解析都是通过应答器查询模块（BTM）进行的，国内普遍使用的BTM与ATP通信接口都采用RS422方式。测试仪主控板上配置有RS422模块，通过RS422模块模拟应答器查询模块，从主控板面板上引出配线与ATP进行接口。
我国机车普遍采用110V DC供电，为了使测试仪有广泛的适应性，设计时使之能够适应110V DC和220VAC两种电源输入，在电源板上配置两种电源输入模块，用于产生测试仪工作所需要的24V、5V、15V等电源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种车载ATP系统全功能测试仪，其特征在于，包括电源板、功放板、IO板、主控板、母板和机箱面板，所述机箱面板作为人机接口分别与电源板、功放板、IO板、主控板连接，所述母板用于连接电源板、功放板、IO板和主控板，所述电源板用于产生测试仪工作所需的电源，所述功放板用于功率放大，所述IO板用于对车载ATP系统的输入输出通道进行检测，所述主控板用于与上位机连接；
其中，所述机箱面板上有LED显示装置、操作按键和接口插座；
其中，所述电源板上配置110V DC和220V AC两种电源输入模块，用于产生测试仪工作所需要的电源；
其中，所述IO板包括串并转换单元、并串转换单元、继电器、光电耦合器和面板配线；
其中，所述IO板通过与车辆端子连接来检测车载ATP系统的输入输出通道；
其中，所述主控板包括处理器、FPGA、电子地图FLASH、RS422模块和面板按键；
其中，所述主控板通过串口协议与上位机进行通信，所述主控板通过RS422模块模拟应答器查询模块与车载ATP系统进行接口。
2.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于，由所述FPGA发出的信号经过所述功放板进行功率放大后，从所述机箱面板引出配线直接连接钢轨，模拟列车实际运行情况。
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