CN103023588A - 一种轨道交通中应答器模拟系统及测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通中应答器模拟系统及测试系统，该模拟系统包括驾驶台仿真模块、车辆动力学模块、轨旁仿真模块、联锁仿真模块和LEU仿真模块，驾驶台仿真模块用于对真实驾驶台进行模拟；车辆动力学模块用于根据驾驶台仿真模块采集的状态数据和列车本身的实际参数得到仿真车辆的速度和位置；LEU仿真模块用于建立联锁仿真模块和轨旁仿真模块之间的通信连接；轨旁仿真模块用于模拟轨旁元件，并根据仿真车辆的速度、位置和应答器在线路中的位置，发送应答器报文；联锁仿真模块用于根据模拟轨旁元件的状态信息驱动模拟轨旁元件。该测试系统包括上述模拟系统和测试仪。本发明可以真实模拟应答器的报文的发送时机，便于应答器可靠检测。

Description

一种轨道交通中应答器模拟系统及测试系统

技术领域

本发明涉及应答器测试系统及方法，尤指一种轨道交通中应答器测试系统及方法。

背景技术

在现实的轨道交通中，应答器是一种用于地面向列车传输信息的点式设备，它的主要用途是向车载运控设备提供可靠的地面固定信息和可变信息，这些信息通常包含了线路的基本参数、线路的限速、特殊定位、临时限速、障碍物等。由于应答器在列车的行驶中起着关键的作用，如何方便并可靠的来模拟应答器的发送就成为了测试过程中必须要解决的一个问题。

目前市场上，测试应答器报文的手段通常有两种，一是利用真实的环境做测试，即利用真实的列车在轨道线路上行驶，利用电磁感应原理，应答器报文会传输到车载；二是将应答器报文的发送独立出来，通过应答器报文发送模拟器预先将所有应答器报文存储起来，由人工确认发送应答器报文的内容和时机实现应答器报文发送的模拟。这两种方法都有着固有的缺陷，前者在时间和财力成本上是一个极大的消耗，后者虽然可以模拟发送应答器报文，但是发送的时机以及应答器报文内容的选择却很难与实际中相吻合。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种可以真实的模拟应答器报文发送时机以及应答器报文内容的选择，准确地对应答器进行测试的应答器测试系统。本发明的另一目的在于提供一种上述测试系统的测试方法。

为实现上述目的，本发明的轨道交通中应答器模拟系统，包括驾驶台仿真模块、车辆动力学模块、轨旁仿真模块、联锁仿真模块和LEU仿真模块，其中，

所述驾驶台仿真模块用于对真实驾驶台上的电气按钮进行模拟，并采集电气按钮的状态数据；

所述车辆动力学模块用于根据所述驾驶台仿真模块采集的状态数据和列车本身的实际参数得到仿真车辆的速度和位置；

所述轨旁仿真模块用于模拟轨旁元件，并根据所述仿真车辆的速度、位置和应答器在线路中的位置，发送应答器报文；

所述联锁仿真模块用于根据所述模拟轨旁元件的状态信息驱动模拟轨旁元件，并将模拟轨旁元件的状态发送给LEU仿真模块；

所述LEU仿真模块用于建立所述联锁仿真模块和所述轨旁仿真模块之间的通信连接，并根据模拟轨旁元件的状态掩码计算应答器报文的ID。

进一步，所述轨旁仿真模块包括应答器报文发送检测模块、应答器报文发送模块和应答器故障注入模块，所述应答器报文发送模块用于在应答器正常工作时发送应答器报文；所述应答器报文发送检测模块用于实时接收来自所述车辆动力学模块汇报的仿真车辆位置，将仿真车辆位置与应答器的位置比较，根据比较结果判断是否通过所述应答器报文发送模块发送应答器报文。

进一步，所述轨旁仿真模块还包括用于模拟应答器故障的应答器故障注入模块。

进一步，所述电气按钮的状态数据包括牵引值和制动值的相关数据。

进一步，所述列车本身的实际参数包括列车的质量和列车行驶过程中的阻力。

进一步，所述LEU仿真模块与所述轨旁仿真模块、所述联锁仿真模块利用UDP协议进行通信，LEU仿真模块能够将来自轨旁仿真模块的模拟轨旁元件的状态发送至联锁仿真模块，也能够将联锁仿真模块的用于驱动模拟轨旁元件的驱动命令发送至轨旁仿真模块。

进一步，所述模拟轨旁元件的状态包括进路是否建立的状态、保护区段内道岔是否锁闭的状态、道岔定反位状态、屏蔽门的开关状态。

本发明的轨道交通中应答器测试系统，包括所述应答器模拟系统、车载设备和测试仪，所述测试仪用于接收并存储所述轨旁仿真模块发送的应答器报文至发送队列中，并根据车载设备的查询报文请求，按照应答器报文的类型发送对应的Attention信号，并向所述车载设备发送队列中队头存储的应答器报文。

进一步，所述车载设备每隔一段周期向所述测试仪发送所述查询报文请求。

进一步，所述轨旁仿真模块发送的应答器报文加入到所述测试仪的报文队列中，当收到所述车载设备的查询报文请求时，并在报文队列不为空的情况下，发送报文对应的Attention信号，并利用串口向车载发送应答器报文；当收到所述车载设备的查询报文请求时，如果报文队列为空，发送空闲应答器报文。

本发明的应答器模拟系统包括驾驶台仿真模块、车辆动力学模块、轨旁仿真模块、联锁仿真模块和LEU仿真模块。驾驶台仿真模块采集到的牵引/制动参数与现实中一致；车辆动力学模块计算列车位置、速度时使用到的参数是对现实的列车参数统计得出的，因此其计算出的仿真车的位置、速度也可以认为与现实车是一致的。仿真联锁、仿真LEU完全模拟实现了现实联锁、现实LEU的逻辑功能。在输入条件可靠的情况下，轨旁仿真模块实时检测应答器报文的发送时机使其能够与真实情况基本一致，便于应答器可靠检测。

附图说明

图1为本发明应答器测试系统的结构示意图；

图2为为轨旁仿真模块结构示意图；

图3为本发明应答器模拟系统中轨旁仿真模块的报文检测流程图；

图4为本发明应答器测试系统中测试仪发送应答器报文的流程图；

图5为本发明应答器模拟系统中应答器故障注入模块的应答器故障注入流程图。

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。

真实的应答器分为无源类型和有源类型。无源类型的应答器内部存储了固定的数据报文，有源应答器与LEU连接，可实时的发送LEU传送的数据报文。当列车经过应答器的时候，其底部的车载天线会向应答器发送电磁能量，应答器会将该能量转为电能，从而推动内部的发射电路进行工作，这样就把应答器内部的报文发送到了车载。等列车离开应答器后，催动应答器工作的电能就会消失，应答器随后会进入休眠状态等待下一次激活。

本发明的轨道交通中应答器模拟系统模拟了现实中应答器的工作机制，如图1所示，本发明的应答器模拟系统包括驾驶台仿真模块1、车辆动力学模块2、轨旁仿真模块3、联锁仿真模块4和LEU仿真模块5。

驾驶台仿真模块1用于对真实驾驶台上的电气按钮进行模拟。驾驶台仿真模块1通过硬件连线去驱动电气设备，同时也可以采集电气按钮的当前状态，如牵引、制动值的相关数据。

车辆动力学模块2用于计算车辆速度与位置。车辆动力学模块2利用UDP协议获取驾驶台仿真模块2采集的牵引、制动值的相关数据，计算得出列车的牵引力和制动力，并结合列车本身的实际参数如列车的质量、列车行驶过程中的阻力，通过建立物理模型，最终得到仿真车的速度和位置。

轨旁仿真模块3将真实环境中的线路区段、计轴器、信号机、道岔、屏蔽门、紧急按钮、应答器以图形的形式在计算机上加以显示。其中应答器的类型、位置与真实环境中布置的应答器是完全一致的。轨旁仿真模块3利用UDP协议接收LEU仿真模块5的信息，这些信息既包括了LEU仿真模块5转发的联锁仿真模块4对轨旁元件驱动命令，又包括了LEU仿真模块5掩码计算生成的应答器报文的ID。

如图2所示，轨旁仿真模块3包括应答器报文发送时机的检测模块31、应答器报文的发送模块32和应答器的故障注入模块33。应答器报文发送时机的检测模块31会实时的接收来自车辆动力学模块2汇报的车辆位置，然后比较列车的位置与应答器在线路中的位置，如果检测到列车已经驶入应答器的开窗范围(应答器接收车载电磁辐射并能正常工作的距离称为开窗范围)，则应答器报文发送时机的检测模块31会将报文的内容提交给应答器报文发送模块32，否则，应答器报文发送时机的检测模块31会继续执行进入下一检测周期，见附图3。应答器报文的发送模块32在应答器正常工作的情况下，将当前应答器的报文利用UDP协议发送。应答器的故障注入模块33可以仿真有源应答器与LEU的通信故障，可以模拟应答器报文的数据错误等。故障注入模块33是轨旁仿真模块3与用户交互的逻辑模块，用户可以直接在轨旁仿真模块3的界面上点击要操作的应答器设置相应的故障错误类型。轨旁仿真模块3在发送应答器报文信息的时候，会根据用户设置的故障类型，进行对应的处理。见附图5。

联锁仿真模块4用于对真实环境中联锁进行模拟，根据模拟轨旁元件的状态信息驱动模拟轨旁元件，并将进路是否建立的状态、保护区段内道岔是否锁闭的状态、道岔定反位状态、屏蔽门的开关状态发送给LEU仿真模块5，以方便后者掩码计算应答器的报文内容。它能够实现对车站作业人员操作命令和现场表示信息的实时模拟，并能对进路、信号机、道岔的相关动作进行模拟。

LEU仿真模块5用于对真实环境中的LEU进行模拟。LEU仿真模块5与轨旁仿真模块3、联锁仿真模块4利用UDP协议进行通信。LEU仿真模块5一方面可以将来自轨旁仿真模块3中的轨旁元件的状态转发至联锁仿真模块4，另一方面它可以将联锁仿真模块4的驱动命令转发给轨旁仿真模块3。另外，LEU仿真模块5还会根据联锁仿真模块4发送的进路是否办理的信息、信号机是否开放的信息、保护区段道岔是否锁闭的信息、道岔的定反位信息、屏蔽门的开关信息去掩码计算应答器报文的ID，并将该应答器报文的ID发给轨旁仿真模块3，轨旁仿真模块3根据应答器报文内容的ID选择对应该ID的应答器报文去更新可变应答器报文的内容。

本实施例中驾驶台仿真模块1、车辆动力学模块2、轨旁仿真模块3、联锁仿真模块4和LEU仿真模块5的硬件是通过五台工控机来实现。可选择地，驾驶台仿真模块1、车辆动力学模块2、轨旁仿真模块3、联锁仿真模块4和LEU仿真模块5也可以通过一台工控机实现。

本发明的轨道交通中应答器测试系统，包括上述应答器模拟系统和测试仪6，测试仪6利用UDP通信协议接收并来自轨旁仿真模块3发送的应答器报文，并将报文加入队列。当收到车载设备7的应答器查询报文请求时，在报文队列不为空的情况下，通过电气连线发送报文对应的Attention信号，并利用串口向车载设备7发送应答器报文；如果此时队列为空，则发送空闲应答器报文,此流程见图4。测试仪6每隔一个固定周期（本实施中采用的周期是200ms），会收到车载设备7的应答器查询报文。测试仪6在收到应答器查询报文后，会检测自身的应答器报文队列，如果队列不为空，则将队头的应答器报文利用串口发送至车载设备；如果队列为空，则将空闲报文利用串口发送至车载设备7。

本发明的轨道交通中应答器测试流程如下：车辆动力学模块2会实时的计算仿真列车的位移和速度，并将计算出的位移和速度传送给轨旁仿真模块3；与此同时联锁仿真模块4将进路是否办理的信息、保护区段内道岔是否锁闭的信息、道岔定反位状态、屏蔽门开关状态发送给LEU仿真模块5，由LEU仿真模块5掩码计算出对应应答器报文内容的ID，并将该ID发送给轨旁仿真模块3。轨旁仿真模块3结合仿真列车的速度和位移，并不断运行应答器报文发送时机的检测模块，如果检测到仿真列车进入了线路上应答器的开窗范围，则根据LEU仿真模块5发送的应答器报文内容的ID选择对应该ID的应答器报文，利用UDP协议，将其发送给测试仪6。测试仪6在收到来自轨旁仿真模块3的应答器报文后，将该报文加入测试仪6的应答器报文队列，并实时接收来自车载设备7的应答器查询报文。当测试仪6接收到查询报文后，如果其应答器报文队列不为空，则取队头报文发送至车载设备7，否则发送空闲应答器报文至车载设备7。

Claims (10)

1.一种轨道交通中应答器模拟系统，包括驾驶台仿真模块、车辆动力学模块、轨旁仿真模块、联锁仿真模块和LEU仿真模块，其中，

所述驾驶台仿真模块用于对真实驾驶台上的电气按钮进行模拟，并采集电气按钮的状态数据；

所述车辆动力学模块用于根据所述驾驶台仿真模块采集的状态数据和列车本身的实际参数得到仿真车辆的速度和位置；

所述轨旁仿真模块用于模拟轨旁元件，并根据所述仿真车辆的速度、位置和应答器在线路中的位置，发送应答器报文；

所述联锁仿真模块用于根据所述模拟轨旁元件的状态信息驱动模拟轨旁元件，并将模拟轨旁元件的状态发送给LEU仿真模块；

所述LEU仿真模块用于建立所述联锁仿真模块和所述轨旁仿真模块之间的通信连接，并根据模拟轨旁元件的状态掩码计算应答器报文的ID。

2.根据权利要求1所述的应答器模拟系统，其特征在于，所述轨旁仿真模块包括应答器报文发送检测模块、应答器报文发送模块和应答器故障注入模块，所述应答器报文发送模块用于在应答器正常工作时发送应答器报文；所述应答器报文发送检测模块用于实时接收来自所述车辆动力学模块汇报的仿真车辆位置，将仿真车辆位置与应答器的位置比较，根据比较结果判断是否通过所述应答器报文发送模块发送应答器报文。

3.根据权利要求2所述的应答器模拟系统，其特征在于，所述轨旁仿真模块还包括用于模拟应答器故障的应答器故障注入模块。

4.根据权利要求1所述的应答器模拟系统，其特征在于，所述电气按钮的状态数据包括牵引值和制动值的相关数据。

5.根据权利要求1所述的应答器模拟系统，其特征在于，所述列车本身的实际参数包括列车的质量和列车行驶过程中的阻力。

6.根据权利要求1所述的应答器模拟系统，其特征在于，所述LEU仿真模块与所述轨旁仿真模块、所述联锁仿真模块利用UDP协议进行通信，LEU仿真模块能够将来自轨旁仿真模块的模拟轨旁元件的状态发送至联锁仿真模块，也能够将联锁仿真模块的用于驱动模拟轨旁元件的驱动命令发送至轨旁仿真模块。

7.根据权利要求1或6任一项所述的应答器模拟系统，其特征在于，所述模拟轨旁元件的状态包括进路是否建立的状态、保护区段内道岔是否锁闭的状态、道岔定反位状态、屏蔽门的开关状态。

8.一种轨道交通中应答器测试系统，其特征在于，包括测试仪、车载设备和如权利要求1-7任一项所述的应答器模拟系统，所述测试仪用于接收并存储所述轨旁仿真模块发送的应答器报文，并根据车载设备的查询报文请求，按照应答器报文的类型发送不同的Attention信号，向所述车载设备发送应答器报文。

9.根据权利要求8所述的应答器测试系统，其特征在于，所述车载设备每隔一段周期向所述测试仪发送所述查询报文请求。

10.根据权利要求8所述的应答器测试系统，其特征在于，所述轨旁仿真模块发送的应答器报文加入到所述测试仪的报文队列中，当收到所述车载设备的查询报文请求时，并在报文队列不为空的情况下，发送报文对应的Attention信号，并利用串口向车载发送应答器报文；当收到所述车载设备的查询报文请求时，如果报文队列为空，发送空闲应答器报文。

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