CN108227519A - Ctcs2-200c型列控车载设备自动化仿真测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CTCS2‑200C型列控车载设备自动化仿真测试平台，所涉及的测试设备集成度高，方便测试场景的建立及变更；验证过程为机器自行处理，解决当长时间大批量连续测试时，人为盯控的方式疏漏问题；测试过程全部为自动作业，测试效率高，在全功能的大批量的集成测试中尤为明显；可以将多个测试脚本形成为测试列表，并自动逐一完成列表中所有测试脚本，每个测试脚本间对被测设备自动重启，重启间隔可配置，最终实现无人值守、连续测试。

Description

CTCS2-200C型列控车载设备自动化仿真测试平台

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种CTCS2-200C型列控车载设备自动化仿真测试平台。

背景技术

列控系统车载设备是我国高速铁路和客运专线保证列车行车安全、提高列车运行效率的重要技术装备，200C设备是我国目前两种CTCS-2级列控车载设备之一，目前已经配属全部18个铁路局得到了广泛应用，成为我国列控系统的重要安全保障设备。

列控车载设备根据轨道电路信息和应答器描述的线路信息(闭塞分区长度、坡度、线路静态速度曲线、临时限速等信息)计算授权终点(EOA)，实现对列车的连续监控，防止列车超速和冒进信号。为了测试列控车载设备的功能，必须仿真模拟出外部各类信号、数据、反馈信息，如轨道电路信号、应答器报文信息、以及速度信号，制动反馈信息等。利用这些信号的组合模拟出列车运行的各种外部情况，从而达到测试车载设备功能的目的。

但是200C设备在仿真测试方面一直是薄弱环节，目前仍然依赖10年前技术转让时期的测试设备，其主要存在如下缺陷：

1、测试设备集成度不高，每种信号的发送需要单独设置和操作，不便测试场景的建立及变更。

2、测试过程全部为人工介入，需要手动设置相关参数、设置测试信号，手动开始或结束测试。测试效率低下，在全功能的大批量的集成测试中尤为明显。

3、只能进行单独场景，无法完成多场景连续测试功能。因为被测设备全功能测试点众多，对应的测试脚本可能有几百甚至上千，因此不能多场景连续测试，对于这种大型测试方面，工作量及效率非常低。

4、验证过程为人工盯控，当长时间大批量连续测试时，人为盯控的方式无法时刻保持高度警惕，测试过程中反馈结果的状态经常发生变化，很容易疏漏。

5、测试报告手动编写；效率低，容易出错。

发明内容

本发明的目的是提供一种CTCS2-200C型列控车载设备自动化仿真测试平台，可以在无人值守的情况下，自动连续的完成各项功能测试，并自动生成测试报告。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种CTCS2-200C型列控车载设备自动化仿真测试平台，包括：测试信号单元、ATP制动反馈与工况手柄设置单元以及计算机；

所述计算机，用于根据测试脚本内容和触发条件，控制测试信号单元向被测ATP设备发送轨道电路信息、应答器报文信息与速度信号信息，以及模拟司机按键操作；还通过IO接口接收测试信号单元转发的由ATP制动反馈与工况手柄设置单元采集到的被测ATP设备输出的紧急EB1与EB2信号，以及最大常用制动信号MSB，并通过测试信号单元输出反馈信号，以及工况设置命令给ATP制动反馈与工况手柄设置单元；

ATP制动反馈与工况手柄设置单元，负责采集被测ATP设备输出的紧急EB1与EB2信号，以及最大常用制动信号MSB，并将接收到的反馈信号传输给被测ATP设备，以及根据接收到工况设置命令中的设定方式来设置工况手柄位置；

测试信号单元，用于在计算机的控制下向被测ATP设备发送轨道电路信息、应答器报文信息与速度信号信息，以及模拟司机按键操作；还实现计算机和ATP制动反馈与工况手柄设置单元之间的数据转发。

由上述本发明提供的技术方案主要具有如下有益效果：

1)测试设备集成度高，方便测试场景的建立及变更。

2)测试过程全部为自动作业，测试效率高，在全功能的大批量的集成测试中尤为明显。

3)能够实现多场景连续测试功能。

4)验证过程为机器自行处理，解决当长时间大批量连续测试时，人为盯控的方式疏漏问题。

5)测试报告自动生成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种CTCS2-200C型列控车载设备自动化仿真测试平台的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的测试信号单元原理框图；

图3为本发明实施例提供的测试信号单元信号连接图；

图4为本发明实施例提供的ATP制动反馈与工况手柄设置单元原理框图；

图5为本发明实施例提供的伺服电机控制原理框图；

图6为本发明实施例提供的计算机中相关测试软件顶层数据流示意图；

图7为本发明实施例提供的计算机中相关测试软件测试机制示意图；

图8为本发明实施例提供的计算机中相关测试软件机车信号触发机制示意图；

图9为本发明实施例提供的计算机中相关测试软件脚本生成示意图；

图10为本发明实施例提供的测试效果示意图；

图11为本发明实施例提供的验证报告示意图；

图12为本发明实施例提供的计算机中相关测试软件主界面示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种CTCS2-200C型列控车载设备自动化仿真测试平台，其特征在于，包括：测试信号单元、ATP制动反馈与工况手柄设置单元以及计算机；

所述计算机，用于根据测试脚本内容和触发条件，控制测试信号单元向被测ATP设备发送轨道电路信息、应答器报文信息与速度信号信息，以及模拟司机按键操作；还通过IO接口接收测试信号单元转发的由ATP制动反馈与工况手柄设置单元采集到的被测ATP设备输出的紧急EB1与EB2信号，以及最大常用制动信号MSB，并通过测试信号单元输出反馈信号，以及工况设置命令给ATP制动反馈与工况手柄设置单元；

ATP制动反馈与工况手柄设置单元，负责采集被测ATP设备输出的紧急EB1与EB2信号，以及最大常用制动信号MSB，并将接收到的反馈信号传输给被测ATP设备，以及根据接收到工况设置命令中的设定方式来设置工况手柄位置；

测试信号单元，用于在计算机的控制下向被测ATP设备发送轨道电路信息、应答器报文信息与速度信号信息，以及模拟司机按键操作；还实现计算机和ATP制动反馈与工况手柄设置单元之间的数据转发。

该测试平台主要实现模拟ATP设备运行所需信息(包括：应答器信息、轨道电路信息、速度信号)，读取ATP运行数据、发送DMI按键指令等功能。

计算机作为测试系统主控制器，装载有平台测试软件，用户使用计算机提供的软件界面进行场景的建立、生成及编译。该平台测试软件能够根据测试脚本内容和触发条件，自动实现对车载设备功能进行集成测试和验证。

平台测试软件根据编辑好的测试脚本控制测试信号单元和速度控制单元，模拟地面及车载设备条件；分别发送轨道电路信息、应答器报文信息、速度信号信息(自动/手动控制速度)；通过与DMI的通信接口模拟司机操作(包括：模式、上下行、等级、启动、确认、司机号、车次号输入等)；通过ATP制动反馈与工况手柄设置单元进行IO接口采集或驱动列车接口(手柄工况反馈、制动等相应反馈；电源控制)；通过与被测设备通信接口采集设备运行数据或状态信息，进行测试结果判定。

测试平台的结构如图1所示，按照功能定义，结构和接口综合设计方案，该系统可以分为电源控制插箱(其内部设置有电源控制单元)，DMI显示器(接口设计)，ATP制动反馈工况手柄插箱(其内部设置有ATP制动反馈工况手柄设置单元)，测试信号插箱(其内部设置有测试信号单元)，计算机插箱(其内部设有计算机)，速度传感器插箱(其内部设有速度传感器)。各个单元相互通过通信控制接口完成整机系统的功能；下面对各单元做详细介绍。

1、测试信号单元。

测试信号单元的原理及信号连接图分别如图2、图3所示。所述测试信号单元主要包括：

应答器信息模拟板，在计算机控制下模拟发送独立两通道BTM应答器报文信息；

轨道电路信号模拟板，在计算机控制下模拟现有线路ZPW2000、YP3060、YP1.9，交流计数制式的轨道信号；

按键指令模拟板，用于计算机控制下模拟司机按键操作；(包括：模式、上下行、等级、启动、确认、司机号、车次号输入等)。硬件按键控制方案由小型继电器实现。

本发明实施例中，速度信号信息有两种产生方式，一种由测试信号单元中的速度信号模拟板产生，一种是由测试信号单元中的速度信号输出板产生。可以根据实际需要选择、切换相应方式。

速度信号模拟板，用于在计算机控制下产生两个6通道速度传感器信号，速度范围0-500km/h。计算机发送目标速度给速度信号模拟单元，并可以设置轮直径、相位、脉冲、加速、减速值参数。

速度信号输出板：计算机发送目标速度和加速度、减速度值给速度信号输出板，速度信号输出板通过伺服电机控制器驱动电机转动；速度传感器采集电机转动信息，并将信息传回给速度信号输出板，最后输出到外部ATP设备。伺服电机控制原理如图5所示。

数字入出板：监测ATP制动反馈与工况手柄设置单元隔离后的制动信号，并上传给计算机，计算机根据要求控制输出反馈信号给ATP制动反馈与工况手柄设置单元，以及接收计算机传来的工况设置命令，设定制动反馈与工况手柄设置单元中工况手柄位置。

2、ATP制动反馈与工况手柄设置单元

ATP制动反馈与工况手柄设置单元的原理如图4所示。其主要负责采集被测ATP设备输出的紧急EB1，EB2信号，最大常用制动信号MSB。制动信号经隔离后转接给测试信号单元，并输出反馈信号给ATP，以及根据测试信号单元输出的设定方式来设置工况手柄位置；此处设计有制动工况信号显示灯提示、电源控制旋钮、工况控制旋钮以及制动隔离旋钮。

本发明实施例中，计算机装载相关的测试软件，以配合测试平台中的其他硬件来完成自动测试功能。测试软件功能主要包括：

1、基于脚本测试。

2、控制DMI按键，实现自动开始任务、数据输入、司机确认等功能。

3、外部接口或反馈的控制，如车辆制动反馈、手柄位置反馈、电源控制等。

4、获取ATP的运行数据(网口、DMI或LKJ通信数据中获取)，根据ATP反馈数据对测试结果进行判断；记录ATP反馈数据。

5、选取多个脚本形成测试列表，根据测试列表进行批量自动测试或手动测试。

6、生成测试报告。

7、测试脚本设计和脚本编辑。

8、用户界面(监测场景运行情况、ATP运行情况、测试设备状态)。

9、根据时间、距离、速度等触发条件，设置发送测试信号或判断条件。

10、可视化场景设计界面。应答器链接关系、轨道电路关系可自动计算，自动生成脚本。

11、根据工程数据生成测试脚本(轨道电路位置、应答器位置表、应答器原始报文)

本发明实施例中，计算机分别与硬件板卡、被测ATP设备进行通信连接，接收被测ATP设备发送的行车数据，当满足条件时向硬件板卡发送测试脚本的测试项。如图6所示，为计算机中相关测试软件顶层数据流示意图。

测试软件测试机制如图7所示，主要包括：根据需求选择测试脚本，将测试脚本内容存入临时缓冲，载入主窗、刷新监测表，运行当前测试脚本，首先对每个板卡进行重启复位、ATP启动。板卡重启完成后，软件实时接收速度板卡发送信息(里程、时间、速度)，延时开启端口(防止软件与ATP设备连接异常)，延时后开启端口接收ATP行车数据，存入临时缓冲。再根据脚本测试项的触发条件，判定是否将数据内容发送到硬件板卡。如当前脚本已经测试完毕，判定选择测试脚本是否为最后一份，有则继续执行测试，无则停止。

测试软件机车信号触发条件是预先设定的，通常与时间、距离、速度等相关。如图8所示，示例性的给出了一个测试脚本中的触发条件：

当列车触发A点开始，累计里程达100m发送B1组报文数据；

当列车触发B点开始，速度值≤60km/h发送C点机车信号；

当列车触发C点开始，时间达到20s发送B2组报文数据发；

当列车触发D点开始，IV段的机车信号变化为1700Hz/16.8Hz，且速度值≥100km/s时发送E点机车信号。

另外，本发明实施例中，可以通过计算机中的测试软件来根据需要生成测试脚本，如图9所示，生成方法如下：

从自制模式任务提取一份DMI模式任务添加到测试用例表中，而DMI模式任务由DMI按键组成(如：0\1\2\A\F2\F3)；

在测试用例表中添加验证项；如选中验证等级的CTCS-2进行验证；添加验证项是软件预设的验证功能，比如验证等级CTCS-2添加后，脚本运行至此时将自动对比ATP反馈的等级是否为CTCS-2，如果不是将此项验证是错误的。

通过打开报文或者提取报文库的单条数据方式将报文添加到测试用例表，报文库是多个报文文件组成，而该报文文件的内容是无距离的方式组成，只包含编号与报文帧；例如，从报文库中提取应答器报文数据，测试脚本将其安排在合适的发送时机(位置、时间等)，发送此条应答器报文。

根据测试需要加入与速度、机车信号、硬件反馈、工况手柄信息和/或速度自控相关的测试项(脚本中加入相应语句就可)；与上述添加报文一样，都是脚本的测试语句，比如添加机车信号意义在于控制何时何地发送何种机车信号(ATP识别地面的轨道电路信息，即为机车信号)。速度自控项目也是自动测试的条件之一，如果脚本中添加了速度自控项，仿真平台将实时监测被测设备，根据允许速度的变化可自动控制当前车速的加减速，达到自动测试目的。

当所需测试的项都加入测试用例表后则生成测试脚本。

如此仿真测试脚本制作完毕，测试脚本完成后可继续进行仿真测试：

将测试案例脚本加入测试列表，场景载入，选择开始测试。此后ATP设备启动，测试开始。测试效果截图请参见图10。测试完成后，点击文件，生成验证报告。报告中详细记录了测试过程中发生的问题。详见图11。需要说明的是，图10～图11中所包含的内容仅为示意。

本发明实施例中，计算机同时可以载入多个测试脚本形成测试列表，自动逐一完成列表中所有测试脚本，每完成一次测试脚本则对被测设备自动重启；测试结束自动生成完整测试报告，记录相关测试数据和结果，对于不通过的测试项点自动进行回归测试。

计算机中的测试软件可以采用如图12所示的主界面：

软件主界面包含实时速度显示区，机车信号显示区，加速度控制显示区，通信提示区，测试项位子显示绘图区，按键控制显示操作区，机车信号与速度控制区，场景测试监控表显示区，硬件反馈及设置区，ATP实时反馈数据显示区等。

1)机车信号显示区：显示当前机车信号发送灯位。

2)速度表盘显示区：显示当前实时发生的速度值。

3)ATP实时反馈数据显示区：显示ATP实时运行情况。

4)通信提示区：测试设备状态。

5)场景测试监控表显示区：显示当前脚本信号发送情况。

6)机车信号与速度控制区：控制立即信号，速度信号，机车信号

7)按键控制显示操作区：按键操作区选择进入子功能菜单界面，或者测试功能控制。

8)硬件反馈及设置区：硬件反馈显示及设置。

9)加速度控制区：设置加、减速度值。

本发明实施例上述方案主要具有如下有益效果：

1)测试设备集成度高，方便测试场景的建立及变更。

2)测试过程全部为自动作业，测试效率高，在全功能的大批量的集成测试中尤为明显。

3)能够实现多场景连续测试功能。

4)验证过程为机器自行处理，解决当长时间大批量连续测试时，人为盯控的方式疏漏问题。

5)测试报告自动生成。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种CTCS2-200C型列控车载设备自动化仿真测试平台，其特征在于，包括：测试信号单元、ATP制动反馈与工况手柄设置单元以及计算机；

所述计算机，用于根据测试脚本内容和触发条件，控制测试信号单元向被测ATP设备发送轨道电路信息、应答器报文信息与速度信号信息，以及模拟司机按键操作；还通过IO接口接收测试信号单元转发的由ATP制动反馈与工况手柄设置单元采集到的被测ATP设备输出的紧急EB1与EB2信号，以及最大常用制动信号MSB，并通过测试信号单元输出反馈信号，以及工况设置命令给ATP制动反馈与工况手柄设置单元；

ATP制动反馈与工况手柄设置单元，负责采集被测ATP设备输出的紧急EB1与EB2信号，以及最大常用制动信号MSB，并将接收到的反馈信号传输给被测ATP设备，以及根据接收到工况设置命令中的设定方式来设置工况手柄位置；

测试信号单元，用于在计算机的控制下向被测ATP设备发送轨道电路信息、应答器报文信息与速度信号信息，以及模拟司机按键操作；还实现计算机和ATP制动反馈与工况手柄设置单元之间的数据转发。

2.根据权利要求1所述的一种CTCS2-200C型列控车载设备自动化仿真测试平台，其特征在于，所述测试信号单元包括：

应答器信息模拟板，在计算机控制下模拟发送独立两通道BTM应答器报文信息；

轨道电路信号模拟板，在计算机控制下模拟现有线路ZPW2000、YP3060、YP1.9，交流计数制式的轨道信号；

按键指令模拟板，用于计算机控制下模拟司机按键操作；

速度信号模拟板，用于在计算机控制下产生两个6通道速度传感器信号；

速度信号输出板，用于在计算机控制下配合速度传感器产生速度信号信息；

数字入出板，用于监测ATP制动反馈与工况手柄设置单元隔离后的制动信号，并上传给计算机，将计算机输出的反馈信号传输给ATP制动反馈与工况手柄设置单元，以及接收计算机传来的工况设置命令，设定制动反馈与工况手柄设置单元中工况手柄位置。

3.根据权利要求1所述的一种CTCS2-200C型列控车载设备自动化仿真测试平台，其特征在于，测试脚本由计算机生成，生成方法如下：

从自制模式任务提取一份DMI模式任务添加到测试用例表中，而DMI模式任务由DMI按键组成；

通过打开报文或者提取报文库的单条数据方式将报文添加到测试用例表，报文库是多个报文文件组成，而该报文文件的内容是无距离的方式组成，只包含编号与报文帧；

根据测试需要加入与速度、机车信号、工况手柄信息和/或速度自控相关的测试项；

并在测试用例表中添加验证项；

当所需测试的项都加入测试用例表后则生成测试脚本。

4.根据权利要求1所述的一种CTCS2-200C型列控车载设备自动化仿真测试平台，其特征在于，

计算机同时载入多个测试脚本形成测试列表，自动逐一完成列表中所有测试脚本，每完成一次测试脚本则对被测设备自动重启；

测试结束自动生成完整测试报告，记录相关测试数据和结果，对于不通过的测试项点自动进行回归测试。