CN106406124A - 一种粘着控制程序自动快速在线测试方法及测试模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种粘着控制程序自动快速在线测试方法及测试模块，该测试方法步骤包括：1)为被测粘着控制程序配置一个用于控制测试过程的测试模块；2)被测粘着控制程序在测试模式时通过测试模块按照指定测试任务执行测试流程，且测试时通过测试模块模拟粘着控制程序的运行环境，将被测粘着控制程序的输出信号通过预先建立的粘着控制对象模型模拟得到车辆和轮轨运行状态，并生成所需输入信息提供给被测粘着控制程序；该测试模块包括测试控制逻辑单元以及分别与测试控制逻辑单元连接的粘着控制对象模型单元、测试环境模拟单元。本发明具有测试操作简便、测试效率及精度高、所需测试成本低，且能够方便复现故障工况，测试过程安全可靠等优点。

Description

一种粘着控制程序自动快速在线测试方法及测试模块

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种适用于轨道交通车辆的粘着控制程序自动快速在线测试方法及测试模块。

背景技术

如图1所示，轨道车辆粘着控制程序运行时是通过接收来自外界的输入信号，包括司机手柄指令、车辆控制系统发出的指令(包括网络控制系统、空气制动控制系统等)、力矩指令信号、当前轮对运动状态、当前车辆运动状态、当前电机状态、当前逆变电流模块工作状态，在粘着控制程序中综合考虑了各方面因素后，输出粘着力控制指令给逆变器模块，逆变器模块再控制电机牵引车辆前进后退。

对于粘着控制程序的测试，目前通常都是对粘着控制程序进行修改，将修改后程序直接刷到对应的轨道车辆控制器当中，然后通过给车辆不同控制指令模拟粘着控制程序所需的测试工况。该类方法一方面需要多方面人员配合才能参与，所获得的数据十分珍贵，测试效率低，且所需消耗的资源异常巨大，不适合经常复现同一工况；另一方面测试过程中需真实车辆数据来驱动控制程序，控制程序的输出直接驱动车辆，容易对车辆产生误操作。如上所述，粘着控制程序正常运行的状况下需要获取的外界信息很多，因而也不适用于采用如CCS等单步调试等方式开发软件直接进行测试。

程序测试中还可以通过搭建半物理仿真测试系统进行测试，即将粘着控制对象模型运行在一个硬件实时仿真平台中，比如dspace实时仿真平台，通过设计信号调理装置，将实时仿真平台运行的模型状态信号采用电信号的形式传送给运行被测粘着控制程序的控制平台，比如DCU，进行粘着程序测试。半物理仿真测试系统具有测试效率高、可重复测试以及精度高等众多优点。但是搭建一套完整的半物理仿真测试平台仍然不是一件简单的事情，通常需要庞大的硬件资源，需要消耗大量的工时、人力和物力；当测试要求周期短、资源有限时，搭建对应的半物理仿真测试系统存在较大困难，实际难以执行。另外，半物理仿真测试系统通常需要配备有用于模型计算的实时仿真平台、用于测试管理、模型管理配置的上位机、实际用于测试的机箱、各种连接板卡和网络等，占地面积大，不便于携带，因而难以满足解决现场突发问题的测试需求。因此对粘着控制程序测试也不适用于直接利用搭建的半物理仿真测试系统实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种测试操作简便、测试效率及精度高、所需测试成本低，且能够方便复现故障工况，测试过程安全可靠的粘着控制程序自动快速在线测试方法及测试模块。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种粘着控制程序自动快速在线测试方法，步骤包括：

1)为被测粘着控制程序配置一个用于控制测试过程的测试模块；

2)被测粘着控制程序在测试模式时通过所述测试模块按照指定测试任务执行测试流程，且测试时通过所述测试模块模拟产生粘着控制程序的运行环境，将被测粘着控制程序的输出信号传送给预先建立的粘着控制对象模型，模拟得到车辆和轮轨运行状态，并生成粘着控制程序所需的输入信息提供给被测粘着控制程序。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤2)中所述测试模块执行测试的具体步骤为：

2.1)获取当前测试任务，并根据当前测试任务配置所述粘着控制对象模型的模型参数以及粘着控制程序输入指令；

2.2)获取被测粘着控制程序的输出信号，根据该粘着控制程序输出信号对当前所述粘着控制对象模型进行求解，得到后续车辆和轮轨运行状态；

2.3)根据所述步骤2.2)得到的车辆和轮轨运行状态生成粘着控制程序所需的输入信号，并提供给被测粘着控制程序以驱动被测粘着控制程序运行；返回执行步骤2.2)直至完成当前测试任务；

2.4)返回步骤2.1)以执行下一个测试任务，直至退出测试。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤2.2)中对当前所述粘着控制对象模型进行求解的具体步骤为：

2.21)根据车辆和轮对的运动状态和运行参数，计算不同轮对的当前粘着系数、作用在轮对上的力矩以及作用在车体的合外力；

2.22)根据计算到的各轮对的粘着系数、作用在轮对上的力矩以及作用在车体的合外力，对所述粘着控制对象模型进行数值求解，输出下一个周期模型状态量，得到车辆和轮轨运行状态。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤2.22)中具体采用四阶显示龙格-库塔方法进行数值求解。

作为本发明方法的进一步改进，所述粘着控制对象模型包括轮轨关系模型以及车辆动力学模型；

所述轮轨关系模型具体为：

其中，T_i为第i轴轮对的轮对牵引/制动力矩，为第i轴轮对的轮轨间粘着作用力，R_i为第i轴轮对的车轮半径，I_i为第i轴轮对的车轮转动惯量，ω为车轮角速度，m为轮对轴重，g为重力加速度，τ为轨道坡度角，μ_i为第i轴轮对的粘着系数，λ_s为蠕滑速率，v为车辆速度，f(λ_s,v)表示为轮对的粘着系数与轮对蠕滑率、车辆速度之间的关系函数；

所述车辆动力学模型具体为：

其中，D为车辆阻力，B为制动系统在制动过程中产生的制动力，G′为重力在车辆纵向的分力，T为轮对牵引/制动力矩。

作为本发明方法的进一步改进，所述轮轨关系模型中具体将轮对的粘着系数表示为一个与蠕滑率和车辆速度相关的二维矩阵，所述轮对的粘着系数具体通过对车辆速度和蠕滑率进行插值计算得到。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤2.1)中还包括根据不同测试任务配置观测通道过程步骤，所述步骤2.3)中还包括根据配置的所述输入信号、被测粘着控制程序运行的输出信号，按照所述观测通道的格式输出观测数据步骤。

作为本发明方法的进一步改进：所述测试任务为模拟车辆牵引起车、加速、惰性、电制动停车的过程，模拟车辆高加速牵引、高减速制动工况，模拟存在空气制动的工况，模拟一轴速度传感器故障工况，模拟多轴速度传感器故障工况，模拟一轴牵引空转工况，模拟多轴牵引空转工况，模拟一轴制动滑行工况，以及模拟多轴制动滑行工况中任意多种的组合。

本发明进一步提供利用上述测试方法的测试模块，包括测试控制逻辑单元以及分别与所述测试控制逻辑单元连接的粘着控制模型单元、测试环境模拟单元，所述粘着控制模型单元集成有包括轮轨关系模型、车辆动力学模型的粘着控制对象模型，用于模拟车辆和轮轨运行状态；所述测试控制逻辑单元按照指定测试任务控制执行测试，并根据测试任务配置所述粘着控制对象模型的模型参数以及控制指令，以及控制所述测试环境模拟单元根据模拟得到的车辆和轮轨运行状态生成所需的输入信号给被测粘着控制程序。

作为本发明测试模块的进一步改进：所述粘着控制对象模型单元还包括用于对所述粘着控制对象模型进行初始化配置的模型初始化配置子单元，以及用于对所述粘着控制对象模型进行模型求解的模型求解子单元。

作为本发明测试模块的进一步改进：所述测试模块具体配置于被测粘着控制程序所运行的芯片中。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明粘着控制程序自动快速在线测试方法及测试模块，通过配置一个测试模块对被测粘着控制程序执行自动化测试，由测试模块在测试时模拟粘着控制程序的运行环境，能够应用于现场对粘着控制程序实现快速有效测试，提高粘着控制程序的现场调试效率，进一步可以减少粘着控制的开发周期、提高粘着控制的开发效率，且无需增加硬件资源，所需测试成本低，同时测试过程中整个被测粘着控制程序与车辆被控对象隔离，因而不会对车辆产生误操作，测试过程安全可靠；

2)本发明粘着控制程序自动快速在线测试方法及测试模块，通过建立被控对象模型模拟车辆和轮轨运行状态，由测试模块控制测试任务执行，能够生成、保存多种测试样例，自动配置不同测试样例对应的控制程序输入输出环境，通过配置模型参数即可复现、模拟不同工况，实现对粘着控制程序的多方位测试，同时快速复现现场发生的故障工况，便于快速准确定位和查找问题，提高控制程序执行可靠性，降低因修改算法带来的风险；

3)本发明粘着控制程序自动快速在线测试方法及测试模块，能够实现类似于半实物仿真平台的自动测试功能，可直接运行在粘着控制程序的硬件环境下，测试过程不受测试时间、测试地点的限制，同时相较于传统的半实物仿真平台的实现更为简单、所需资源更少；

4)本发明粘着控制程序自动快速在线测试方法及测试模块，进一步建立轮轨关系模型、车辆动力学模型模拟车辆和轮轨的运行状态，通过调整模型参数、控制指令即可以模拟测试粘着控制程序所需要的启动、牵引、制动、停车、惰性各种工况，以及模拟轮对空转、滑行、电空制动配合等工况，能够方便的实现对粘着控制程序的全面测试。

附图说明

图1是现有技术中粘着控制程序测试方法的实现原理示意图。

图2是本实施例粘着控制程序自动快速在线测试方法的实现流程示意图。

图3是本实施例粘着控制程序自动快速在线测试方法的实现原理示意图。

图4是本实施例所采用的测试模块的结构原理示意图。

图5是本发明具体实施例中所得到的粘着系数矩阵数值结果示意图。

图6是本实施例用于建立车辆动力学模型的受力原理示意图。

图7是本实施例对模型进行求解的实现流程示意图。

图8是本发明具体实施例中测试模块执行测试的具体实现流程示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图2、3所示，本实施例粘着控制程序自动快速在线测试方法，步骤包括：

1)为被测粘着控制程序配置一个用于控制测试过程的测试模块；

2)被测粘着控制程序在测试模式时通过测试模块按照指定测试任务执行测试流程，且测试时通过测试模块模拟产生粘着控制程序的运行环境，将被测粘着控制程序的输出信号通过预先建立的粘着控制对象模型，模拟得到车辆和轮轨运行状态，并生成粘着控制程序所需输入信息提供给被测粘着控制程序。

本实施例测试模块在运行模式为测试模式时，通过截断被测粘着控制程序与外部输入、电机控制系统之间的通信，由测试模块按照测试样例或指定测试任务控制测试状态的跳转，并在测试时由测试模块产生模拟粘着控制程序的运行环境，即粘着控制程序所需的所有对外接口变量，将粘着控制程序的输出信号，即为经过粘着控制程序处理后的轮对力矩指令，作为输入以驱动测试模块工作，驱动测试模块中粘着控制对象模型模拟得到车辆和轮轨运行状态，以及根据粘着控制对象模型模拟结果产生粘着控制程序所需要的所有输入信号，实现类似于半实物仿真平台的自动测试功能，同时相较于传统的半实物仿真平台的实现更为简单、所需资源更少。

本实施例测试模块具体为包含有实现上述测试方法功能的测试代码的软件模块，配置于被测粘着控制程序所运行的同一硬件结构中，被测粘着控制程序具体在车辆控制器中原粘着控制硬件(具体可采用DSP等)当中运行，即测试模块可直接运行在粘着控制程序的同一硬件环境下，不需要额外增加外部设备。测试模块的测试代码具体封装在粘着控制程序当中，相比于传统的需要外接测试设备，测试操作简单，测试过程不受测试时间、测试地点的限制即可实现，同时可以方便的对测试过程进行修改。当然测试模块还可以配置于与被测粘着控制程序不同的硬件结构中，即测试模块可以与被测粘着控制程序运行于不同CPU或不同板卡中，具体可实际需求进行配置。

本实施例上述测试方法，通过配置一个测试模块对被测粘着控制程序执行自动化测试，由测试模块在测试时模拟粘着控制程序的运行环境，被测粘着控制程序的输出信号通过预先建立的粘着控制对象模型模拟得到车辆和轮轨运行状态，即由被测粘着控制程序的输出直接驱动粘着控制对象模型的虚拟控制对象，同时由测试模块基于模拟结果提供所需的输入信息给粘着控制程序，能够应用于现场对粘着控制程序实现快速有效测试，提高粘着控制程序的现场调试效率，进一步可以减少粘着控制的开发周期，提高粘着控制的开发效率，无需增加硬件资源、第三方硬件平台以及真实车辆数据，所需测试成本低，测试过程中整个被测粘着控制程序与车辆被控对象隔离，因而不会对车辆产生误操作，测试过程安全可靠。

本实施例上述测试方法，通过建立被控对象模型模拟车辆和轮轨运行状态，由测试模块控制测试任务执行，能够生成、保存多种测试样例，自动配置不同测试样例对应的控制程序输入输出环境，通过配置模型参数即可复现、模拟不同工况，实现对粘着控制程序的多方位测试，同时快速复现现场发生的故障工况，便于快速准确定位和查找问题，提高控制程序执行可靠性，降低因修改算法带来的风险。

本实施例测试任务具体包括轨面状况良好时，不同级位的牵引和制动测试、不同运行速度下的牵引和制动测试；轨面状态不好(车轮发生空转滑行)时，不同级位、不同速度、不同轮对发生空转滑行下的牵引和制动测试；不同轮对发生多种速度传感器故障情况的牵引和制动测试；粘着控制程序中多种单模块功能测试等。具体如模拟牵引起车、加速、惰性、电制动停车过程，模拟车辆高加速牵引工况，模拟车辆高减速制动工况，模拟存在空气制动工况，模拟一轴速度传感器故障工况，模拟多轴速度传感器故障工况，模拟一轴牵引空转工况，模拟多轴牵引空转工况，模拟一轴制动滑行工况，以及模拟多轴制动滑行等。测试任务可根据调试经验或者粘着控制程序中的不同功能测试需求进行设置及添加。测试任务可以为对应上述各测试任务预先设计的测试样例，也可以为指定功能的测试任务。

如图4所示，本实施例所采用的测试模块具体包括测试控制逻辑单元以及分别与测试控制逻辑单元连接的粘着控制对象模型单元、测试环境模拟单元，粘着控制对象模型单元集成有包括轮轨关系模型、车辆动力学模型的粘着控制对象模型，用于模拟车辆和轮轨运行状态；测试控制逻辑单元按照指定测试任务控制执行测试，并根据测试任务配置粘着控制对象模型的模型参数以及粘着控制程序输入指令，模型参数包括粘着系数、车辆和轮对初始化速度不同轮对的反馈速度等，输入指令具体包括粘着控制程序输入力矩指令、DCU(Drive Control Unit牵引控制器)工作状态等信息，以及控制测试环境模拟单元根据模拟得到的车辆和轮轨运行状态生成所需的输入信号给被测粘着控制程序。粘着控制对象模型单元还包括用于对粘着控制对象模型进行初始化配置的模型初始化配置子单元，以及用于对粘着控制对象模型进行模型求解的模型求解子单元。

本实施例测试逻辑控制单元根据测试系统输入信息控制管理各单元，测试逻辑控制单元内设置有多个预先设计好的测试样例，每个测试样例包括车辆和轮轨运行工况以及对应的测试状态跳转和循环控制。测试逻辑控制单元根据不同的测试样例对粘着控制对象模型的模型参数和粘着控制程序输入指令进行调整，以指导测试环境模拟单元生成所需输入信息作为粘着程序测试环境的模拟。测试环境模拟单元具体根据不同测试状态、粘着程序输入输出接口协议和预先设计好的测试信息生成粘着控制程序所需的所有输入信息，输入信息具体包括轮对运行状态、车辆运行状态、网络控制信息、逆变控制状态以及各种标示符信息等。

本实施例中，被测粘着控制程序具体包括防滑防空转控制、粘着利用控制等。粘着控制对象模型用于模拟在所需的各种工况时车辆和轮轨运行状态，具体包括轮轨关系模型以及车辆动力学模型，其中轮轨关系模型根据轮对牵引/制动力矩、轮轨间粘着作用力、轮对的粘着系数、蠕滑速率以及车辆速度之间的关系建立得到，轮轨关系模型具体为：

其中，i表示轨道车辆中的第i对轮对，机车通常包含4、6、8、12对轮对；T_i为第i轴轮对的轮对牵引/制动力矩，F_adi为第i轴轮对的轮轨间粘着作用力，R_i为第i轴轮对的车轮半径，I_i为第i轴轮对的车轮转动惯量，ω为车轮角速度，m为轮对轴重，g为重力加速度，τ为轨道坡度角，μ_i为第i轴轮对的粘着系数，λ_s为蠕滑速率，v为车辆速度，f(λ_s,v)表示为轮对的粘着系数与轮对蠕滑率、车辆速度之间的关系函数，表示为第i轴轮对加角速度。

上述轮轨关系模型基于轮对牵引/制动力矩、轮轨间粘着作用力、轮对的粘着系数、蠕滑速率以及车辆速度之间的关系建立，且包括有轨道坡度等轨道参数信息，能够准确的表征轮轨关系，从而实现高精度的轮轨状态模拟。

本实施例中，轮轨关系模型中具体将轮对的粘着系数表示为一个与蠕滑率和车辆速度相关的二维矩阵，轮对的粘着系数具体通过对车辆速度和蠕滑率进行插值计算得到。轮轨之间的粘着系数通常被认为与轮对蠕滑率相关，本实施例通过将粘着系数表示为与蠕滑率和车辆速度相关的二维矩阵，模型求解时，通过对速度和蠕滑率进行插值计算，即可得到当前时刻、当前轮对与轨面之间的粘着系数。本实施例轮轨关系模型中进一步对每一轴轮对的粘着系数单独进行设置，不同轮对的粘着系数大小可任意设置，并将一定程度的随机扰动值添加至求解的插值结果中，使得能够模拟验证不同轨面条件下轮轨粘着特性对车体和轮对运动状态的影响。

本发明在具体实施例中采用上述方法所得到的粘着系数矩阵数值具体如图5所示，其中蠕化率为1代表轮子为纯空转滑行状态，蠕化率为0表示为纯滚动状态，而实际轮子运动则是间于纯滑动和纯滚动之间。参见图5可知，以蠕化率为0时为起点，粘着系数先是随着蠕化率的增加而急剧增大，直至增大到达一个最大值之后，再随着蠕化率的增加急剧减小，即粘着系数与蠕化率相关；另外，粘着系数随速度增加而线性减小，即粘着系数还与车辆速度相关，粘着系数与车辆速度之间具体关系可根据实际情况进行调整。

本实施例假设单元车辆受力如图6所示，即车辆分别受到自身运动产生的车辆阻力D，制动系统在制动过程中产生的制动力B，以及重力在车辆纵向的分力G′，τ表示辆车所在位置的坡度千分数，根据牛顿第二定律建立得到车辆动力学模型具体为：

其中，T为轮对牵引/制动力矩，表示为车辆加速度。

对于不同测试任务需要改变粘着控制对象模型的运行状态来实现，而模型运动状态由模型参数和模型指令共同决定，本实施例当确定所需测试的内容确定后，对应调整粘着控制对象模型的模型参数和粘着控制程序输入指令，即可模拟不同工况的测试。其中，通过改变轮对关系模型中的粘着系数，可模拟实现不同轨面条件，通过降低轮轨粘着系数则可模拟对应轮对发生空转滑行的现象；通过设置不同的粘着控制程序输入力矩指令可模拟实现牵引或制动工况，正力矩指令对应牵引工况、负力矩指令对应制动工况；通过修改模型中车辆和轮对初始化速度，可模拟不同速度条件；通过强制替换不同轮对反馈给粘着控制程序的速度，可模拟传感器故障，比如强制保持速度不变、强制速度为零等。

本实施例对轮轨关系模型以及车辆动力学模型的模型求解即可得到车辆、轮对状态，通过配置及调整上述轮轨关系模型、车辆动力学模型的模型参数、控制指令，可以模拟测试粘着控制程序所需要的各种工况(启动、牵引、制动、停车、惰性等)，以及模拟轮对空转、滑行、电空制动配合等工况，以及模拟速度传感器故障等故障工况，从而能够实现对粘着控制程序的全面测试。当然除上述模型外，轮轨关系模型、车辆动力学模型还可以采用其他建模方式。轮轨关系模型、车辆动力学模型的模型参数具体可根据实际需求进行在线或离线配置。

本实施例步骤2)中测试模块执行测试的具体步骤为：

2.1)获取当前测试任务，并根据当前测试任务配置粘着控制对象模型的模型参数及粘着控制程序输入指令；

2.2)获取被测粘着控制程序运行的输出信号，即经过粘着控制程序处理后的轮对力矩指令，根据获取到的输出信号对当前粘着控制对象模型进行求解，得到当前车辆和轮轨运行状态；

2.3)根据当前车辆和轮轨运行状态配置所需的输入信号，并提供给被测粘着控制程序以驱动被测粘着控制程序运行；返回执行步骤2.2)直至完成当前测试任务；

2.4)返回步骤2.1)以执行下一个测试任务，直至退出测试。

本实施例通过粘着控制对象模型驱动粘着控制程序运行，即与粘着控制程序进行交互，因而需要对粘着控制对象模型进行数值求解。如图7所示，本实施例步骤2.2)中对当前粘着控制对象模型进行求解的具体步骤为：

2.21)根据车辆和轮对的运动状态和运行参数信息，包括车辆速度、轮对速度、车辆载荷、轮对轴重、轮对半径等信息，按照式(1)所示轮轨关系模型计算不同轮对的当前粘着系数、作用在轮对上的力矩以及作用在车体的合外力；

2.22)根据计算到的各轮对的粘着系数、作用在轮对上的力矩以及作用在车体的合外力，对粘着控制对象模型的动力学常微分方程组进行数值求解，即求解式(1)、(2)的常微分方程组，输出下一个周期模型状态量，即车辆速度和轮对转速等，得到车辆和轮轨的运行状态。

本实施例中，步骤2.22)中具体采用四阶显示龙格-库塔方法进行数值求解，四阶显示龙格-库塔方法表示如下：

通过求解上述方程(1)、(2)和(3)对应的常微分方程模型，即可求解得到粘着控制对象模型的模型状态，从而得到车辆和轮轨运行状态的模拟结果。通过四阶显示龙格-库塔方法进行模型求解，模型计算精度高，且所需消耗的资源少，当然还可以采用如欧拉法、改进欧拉法、梯形方法等针对常微分方程问题的求解方法进行求解。

本实施例中，步骤2.2)中还包括根据不同测试任务配置观测通道过程步骤，步骤2.3)中还包括根据配置的输入信号、被测粘着控制程序运行的输出信号，按照观测通道的格式输出观测数据步骤。对应的不同测试需求，所需观测的数据往往并不相同，本实施例通过配置观测通道使得对粘着控制程序进行测试时，可以方便的观测到所需测试结果，以进一步对测试结果进行评估，同时能够有效避免同样的错误连续发生。

如图8所示，本发明具体实施例中当测试模块处于正常运行模式时，读取粘着控制程序外部输入并运行粘着控制程序，由粘着控制程序控制电机控制系统，当判断为测试模式时执行测试时具体流程为：

①获取当前测试任务；

②根据当前测试任务配置轮轨关系模型、车辆动力学模型的模型参数及粘着控制程序输入指令，以调整粘着控制对象模型的运行状态；

③根据当前测试任务所需观测信息配置粘着程序观测通道；

④获取粘着控制程序的输出信号，并根据粘着控制程序的当前输出信号对当前轮轨关系模型、车辆动力学模型进行求解，得到车辆和轮轨运行状态的模拟结果；

⑤根据车辆和轮轨运行状态的模拟结果，当前测试任务以及粘着控制程序输入协议配置粘着控制程序所需要的所有输入信号；

⑥由当前车辆和轮轨运行状态的模拟结果驱动运行粘着控制程序；

⑦按照配置的观测通道的格式输出所需观测的数据；

⑧清除粘着控制程序输出，使得粘着控制程序的结果不能直接发送给电机控制系统，避免对车辆造成误操作，完成当前测试任务的测试。

循环跳转执行上述流程以完成下一个测试任务的测试，若完成所有测试任务的测试，粘着控制程序进入正常运行状态，由粘着控制程序控制电机控制系统。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种粘着控制程序自动快速在线测试方法，其特征在于，步骤包括：

1)为被测粘着控制程序配置一个用于控制测试过程的测试模块；

2)被测粘着控制程序在测试模式时通过所述测试模块按照指定测试任务执行测试流程，且测试时通过所述测试模块模拟产生粘着控制程序的运行环境，将被测粘着控制程序的输出信号通过预先建立的粘着控制对象模型，模拟得到车辆和轮轨运行状态，并生成粘着控制程序所需的输入信息提供给被测粘着控制程序。

2.根据权利要求1所述的粘着控制程序自动快速在线测试方法，其特征在于，所述步骤2)中所述测试模块执行测试的具体步骤为：

2.1)获取当前测试任务，并根据当前测试任务配置所述粘着控制对象模型的模型参数以及粘着控制程序输入指令；

2.2)获取被测粘着控制程序的输出信号，根据该粘着控制程序输出信号对当前所述粘着控制对象模型进行求解，得到后续车辆和轮轨运行状态；

2.3)根据所述步骤2.2)得到的车辆和轮轨运行状态生成粘着控制程序所需的输入信号，并提供给被测粘着控制程序以驱动被测粘着控制程序运行；返回执行步骤2.2)直至完成当前测试任务；

2.4)返回步骤2.1)以执行下一个测试任务，直至退出测试。

3.根据权利要求2所述的粘着控制程序自动快速在线测试方法，其特征在于，所述步骤2.2)中对当前所述粘着控制对象模型进行求解的具体步骤为：

2.21)根据车辆和轮对的运动状态和运行参数信息，计算不同轮对的当前粘着系数、作用在轮对上的力矩以及作用在车体的合外力；

2.22)根据计算到的各轮对的粘着系数、作用在轮对上的力矩以及作用在车体的合外力，对所述粘着控制对象模型进行数值求解，输出下一个周期模型状态量，得到车辆和轮轨运行状态。

4.根据权利要求3所述的粘着控制程序自动快速在线测试方法，其特征在于：所述步骤2.22)中具体采用四阶显示龙格-库塔方法进行数值求解。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的粘着控制程序自动快速在线测试方法，其特征在于，所述粘着控制对象模型包括轮轨关系模型以及车辆动力学模型；

所述轮轨关系模型具体为：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_i-F_{{\mathrm{ad}}_i}\·R_i=I_i\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_i\\ F_{ad}=m\·g\·cos\mathrm{\τ}\·{\mathrm{\μ}}_i\\ {\mathrm{\μ}}_i=f({\mathrm{\λ}}_s,v)\\ {\mathrm{\λ}}_s=\frac{{\mathrm{\ω}}_i\·R_i-v}{v}\end{array}\right.$

其中，T_i为第i轴轮对的轮对牵引/制动力矩，为第i轴轮对的轮轨间粘着作用力，R_i为第i轴轮对的车轮半径，I_i为第i轴轮对的车轮转动惯量，ω为车轮角速度，m为轮对轴重，g为重力加速度，τ为轨道坡度角，μ_i为第i轴轮对的粘着系数，λ_s为蠕滑速率，v为车辆速度，f(λ_s,v)表示为轮对的粘着系数与轮对蠕滑率、车辆速度之间的关系函数；

所述车辆动力学模型具体为：

$m\stackrel{.}{v}=T+B-B-G^{\′}$

其中，D为车辆阻力，B为制动系统在制动过程中产生的制动力，G′为重力在车辆纵向的分力，T为轮对牵引/制动力矩，表示为车辆加速度。

6.根据权利要求5所述的粘着控制程序自动快速在线测试方法，其特征在于，所述轮轨关系模型中具体将轮对的粘着系数表示为一个与蠕滑率和车辆速度相关的二维矩阵，所述轮对的粘着系数具体通过对车辆速度和蠕滑率进行插值计算得到。

7.根据权利要求2～4中任意一项所述的粘着控制程序自动快速在线测试方法，其特征在于，所述步骤2.1)中还包括根据不同测试任务配置观测通道过程步骤，所述步骤2.3)中还包括根据配置的所述输入信号、被测粘着控制程序运行的输出信号，按照所述观测通道的格式输出观测数据步骤。

8.根据权利要求1～4中任意一项所述的粘着控制程序自动快速在线测试方法，其特征在：所述测试任务为模拟车辆牵引起车、加速、惰性、电制动停车的过程，模拟车辆高加速牵引、高减速制动工况，模拟存在空气制动的工况，模拟一轴速度传感器故障工况，模拟多轴速度传感器故障工况，模拟一轴牵引空转工况，模拟多轴牵引空转工况，模拟一轴制动滑行工况，以及模拟多轴制动滑行工况中任意多种的组合。

9.利用权利要求1～8中任意一项所述测试方法的测试模块，其特征在于包括测试控制逻辑单元以及分别与所述测试控制逻辑单元连接的粘着控制对象模型单元、测试环境模拟单元，所述粘着控制对象模型单元集成有包括轮轨关系模型、车辆动力学模型的粘着控制对象模型，用于模拟车辆和轮轨运行状态；所述测试控制逻辑单元按照指定测试任务控制测试过程，并根据测试任务配置所述粘着控制对象模型的模型参数、粘着控制程序输入指令，以及控制所述测试环境模拟单元根据模拟得到的车辆和轮轨运行状态生成所需的输入信号给被测粘着控制程序。

10.根据权利要求10所述的粘着控制程序自动快速在线测试模块，其特征在于：所述粘着控制对象模型单元还包括用于对所述粘着控制对象模型进行初始化配置的模型初始化配置子单元，以及用于对所述粘着控制对象模型进行模型求解的模型求解子单元。

11.根据权利要求9或10所述的粘着控制程序自动快速在线测试模块，其特征在于：所述测试模块配置于被测粘着控制程序所运行的同一硬件结构中。