CN109683582B - 一种基于fao和互联互通环境的vobc适配系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，VOBC适配系统包括仿真驾驶台模块、仿真动力学模块和便携式测试仪模块；所述仿真驾驶台模块用于对真实列车与VOBC的通信接口进行仿真，模拟列车的控制逻辑，将列车经过应答器的报文内容以串口或BTM信号脉冲的方式发送至车载控制器VOBC；所述仿真动力学模块用于模拟列车的动力系统，计算列车的实时位置和速度信息；所述便携式测试仪模块用于将列车所需速度信息以脉冲和雷达报文的形式发送至VOBC。通过生成多种波形的速度脉冲，能够让不同厂家的VOBC识别，将各家统一后的报文内容通过应答器信号脉冲以可识别的方式让各家的BTM识别。

Description

一种基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通技术领域，更具体地，涉及一种基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统。

背景技术

随着城市轨道交通的发展，单一线路的CBTC(Communica tion Based TrainControl，基于通信的列车控制系统)控制系统已不能满足城市轨道交通快速高效的运营要求。为了满足乘客出行的快速、直达，最大程度的提高运营效率，国内众多企事业单位均在研究和实施互联互通的网络化城市轨道运营方式。在互联互通的网络化运营的实施中，信号系统是关键核心设备，是整个网络化运营的中枢神经，也是确保网络化运营安全和提高运行效率的关键，实现信号系统的互联互通是网络化运营的重中之重。

车载控制器(Vehicle On-Board Controller，VOBC)是CBTC的关键设备。VOBC子系统通过速度传感器和里程计实现自主定位，并用测速雷达和应答器对列车位置和速度信息进行校正，通过无线通信获取列车移动授权，计算生成列车的控制速度曲线，并对列车的速度和位置进行防护。在城轨信号系统互联互通研发实施过程中，测试是保证信号系统高可靠性和稳定性的关键环节。目前，国内城市轨道交通信号系统厂商众多，当本线路列车驶入其他线路时，需要VOBC(Vechile On-Board Controller，车载控制器)与其他厂商的轨旁及地面设备正常通信交互，这是互联互通技术的关键，也是室内测试的核心关注点。

为了完成互联互通测试任务，需要各信号厂商提供自己的VOBC与其他厂商信号系统联调，而各家VOBC的IO接口差异极大，无法直接和对方的仿真设备连接，故需要一种用于轨道交通VOBC接口适配装置，用以实现对互联互通信号系统VOBC的高效测试。各个厂商目前的针对车载VOBC的测试设备是专用于各自的车载VOBC本身的，无法适用于对其它友商的车载VOBC进行测试，无法满足多家信号厂商的多功能需求，不具有复用性，及时性及可移植可配置性。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统。

本发明实施例提供一种基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，VOBC适配系统包括仿真驾驶台模块、仿真动力学模块和便携式测试仪模块；

所述仿真驾驶台模块用于对真实列车与VOBC的通信接口进行仿真，模拟列车的控制逻辑，将列车经过应答器的报文内容以串口或BTM信号脉冲的方式发送至车载控制器VOBC；

所述仿真动力学模块用于模拟列车的动力系统，计算列车的实时位置和速度信息；

所述便携式测试仪模块用于将列车所需速度信息以脉冲和雷达报文的形式发送至VOBC。

可选的，所述VOBC适配系统包括多个对外接口，所述VOBC通过预设统一接口标准以板卡插针的方式与所述对外接口适配。

可选的，所述仿真驾驶台模块包括数字量IO采集与驱动接口、应答器信息串口接口和BTM信号接口；

所述数字量IO采集与驱动接口用于将VOBC所需要的第一开关量发送出去，同时采集VOBC给列车发送的第二开关量，模拟列车的控制逻辑；

所述应答器信息串口接口用于将列车经过应答器的报文内容，通过串口的方式发送给VOBC；

所述BTM信号接口用于将列车经过应答器的报文内容以BTM信号脉冲的方式发送至车载控制器VOBC。

可选的，所述第一开关量包括驾驶室激活信号、钥匙激活信号、牵引已切断命令、列车已经实施紧急制动、保持制动、左开门命令、右开门命令、车门关闭且锁闭命令、模式升级、模式降级、确认按钮命令和方向手柄向前且牵引制动手柄在零位命令。

可选的，所述第二开关量包括列车自动保护系统ATP发出紧急制动命令、切断牵引、列车自动运行系统ATO已激活、ATO牵引状态、ATO制动状态、开左右门命令、左右门解锁命令和折返状态。

可选的，所述便携式测试仪模块包括速传接口、PWM模拟量采集接口和雷达接口；

所述速传接口用于将所述速度信息以脉冲的形式发送至VOBC；

所述PWM模拟量采集接口用于采集VOBC输出的PWM脉冲信号，并在ATO控车模式下将所述PWM脉冲信号转换为牵引力；

所述雷达接口用于将所述速度信息以雷达的形式发送至VOBC。

可选的，所述速传接口和所述雷达接口分别以不同的周期将所述速度信息发送至VOBC。

可选的，所述速传接口包括板卡数字发生器，所述板卡数字发生器用于根据所述速度信息产生速度脉冲，并将所述速度脉冲传递至VOBC。

可选的，所述仿真动力学模块包括内部逻辑计算加速度接口，所述内部逻辑计算加速度接口用于模拟列车的动力系统，并计算列车的实时位置、加速度，对列车速度进行实时仿真，并获取列车期望方向。

可选的，仿真驾驶台模块还包括人机交互界面，所述人机交互界面上设有用户操作手柄，所述用户操作手柄用于基于用户操作产生手柄值，所述手柄值用于调整列车的速度信息。

本发明实施例提出了一种基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，通过生成多种波形的速度脉冲，能够让不同厂家的VOBC识别，将各家统一后的报文内容通过应答器信号脉冲以可识别的方式让各家的BTM识别，从而测试各家的BTM和VOBC之间的接口还有应答器报文的准确性，能够适配多家的信号逻辑和功能，具备测试互联互通及FAO功能产品的能力；不同厂家的VOBC只需要按照统一接口标准，以板卡插针的方式安装到平台进行适配，可以方便和快速安装和拆卸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为根据本发明实施例的基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统示意图；

图2为根据本发明实施例的速度脉冲生成的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于目前的针对VOBC的测试设备是专用于各自厂家的车载VOBC本身的，无法适用于对其它友商的车载VOBC进行测试，不具有复用性，及时性及可移植可配置性。因此本发明各实施例针对不同厂家的VOBC可以生成多种波形的速度脉冲，并能够让不同厂家的VOBC识别。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

图1为本发明实施例提供的一种基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，VOBC适配系统包括仿真驾驶台模块、仿真动力学模块和便携式测试仪模块；

所述仿真驾驶台模块用于对真实列车与VOBC的通信接口进行仿真，模拟列车的控制逻辑，将列车经过应答器的报文内容以串口或BTM信号脉冲的方式发送至车载控制器VOBC；

所述仿真动力学模块用于模拟列车的动力系统，计算列车的实时位置和速度信息；

所述便携式测试仪模块用于将列车所需速度信息以脉冲和雷达报文的形式发送至VOBC。

在本实施例中，通过生成多种波形的速度脉冲，能够让不同厂家的VOBC识别，将各家统一后的报文内容通过应答器信号脉冲以可识别的方式让各家的BTM识别，从而测试各家的BTM和VOBC之间的接口还有应答器报文的准确性，能够适配多家的信号逻辑和功能，具备测试互联互通及FAO(Fully Automatic Operation，列车全自动驾驶系统)功能产品的能力。

具体的，在本实施例中，将列车经过应答器的报文内容以串口或BTM信号脉冲的方式发送至车载控制器VOBC，由于能够以不同的方式传递应答器的报文内容，因此，能够满足互联互通的需求。

在上述实施例的基础上，所述VOBC适配系统包括多个对外接口，所述VOBC通过预设统一接口标准以板卡插针的方式与所述对外接口适配。

在本实施例中，基于互联互通测试平台特殊性，VOBC适配系统主要分6个对外接口，不同厂家的VOBC设备只需要按照统一接口标准，以板卡插针的方式进行适配，可以方便和快速安装和拆卸，具有快速的适配性。

在上述各实施例的基础上，所述仿真驾驶台模块包括数字量IO采集与驱动接口、应答器信息串口接口和BTM信号接口；

所述数字量IO采集与驱动接口用于将VOBC所需要的第一开关量发送出去，同时采集VOBC给列车发送的第二开关量，模拟列车的控制逻辑；

所述应答器信息串口接口用于将列车经过应答器的报文内容，通过串口的方式发送给VOBC；

所述BTM信号接口用于将列车经过应答器的报文内容以BTM信号脉冲的方式发送至车载控制器VOBC。

在本实施例中，仿真驾驶台模块主要功能是将真实列车与VOBC通信的接口进行仿真，对车辆的控制逻辑进行模拟，最终形成人机交互的模式呈现出来。

其中，数字量IO采集与驱动接口，用于将车载设备所需要的IO信号(即第一开关量)发送出去，同时采集VOBC设备给车辆发送的IO控制信号(即第二开关量)，经过逻辑处理将真实列车的功能模拟出来；数字量IO采集与驱动接口用于数字量开关信号的输出与采集，是VOBC适配系统仿真驾驶台模块部分与车载VOBC的数据信息交互。

应答器信息串口接口是将列车经过应答器的报文内容，通过串口的方式发送给VOBC。具体的，在本实施例中，应答器信息串口接口将雷达报文通过串口的方式发送给VOBC。由于厂家自家接口开放，应答器报文发送是采用串口模块进行发送的。对应其他互联互通信号厂商不开放接口，因此，VOBC适配系统还可以采用BTM信号接口。

BTM信号接口是将列车经过应答器的报文内容通过BTM信号脉冲的方式发送给车载设备。通过对应答器信息进行封装，模拟真实应答器功能产生信号脉冲，能够模拟出动态的列车经过应答器产生信号的过程。这种方式是针对不同信号厂商统一接入互联互通平台而研发的一种方式，可以将各家统一后的报文内容通过应答器信号脉冲以可识别的方式让各家的BTM识别从而测试各家的BTM和车载之间的接口还有应答器报文的准确性。

这两种方式是针对互联互通不同厂家要求做的。比如某厂商接口为串口传输，其他家厂商为发送BTM脉冲信号。由于能够以不同的方式传递应答器的报文内容，因此，能够满足互联互通的需求。

在上述各实施例的基础上，所述第一开关量包括驾驶室激活信号、钥匙激活信号、牵引已切断命令、列车已经实施紧急制动、保持制动、左开门命令、右开门命令、车门关闭且锁闭命令、模式升级、模式降级、确认按钮命令和方向手柄向前且牵引制动手柄在零位命令。

在上述各实施例的基础上，所述第二开关量包括列车自动保护系统ATP发出紧急制动命令、切断牵引、列车自动运行系统ATO已激活、ATO牵引状态、ATO制动状态、开左右门命令、左右门解锁命令和折返状态。

在上述各实施例的基础上，所述便携式测试仪模块包括速传接口、PWM模拟量采集接口和雷达接口；

所述速传接口用于将所述速度信息以脉冲的形式发送至VOBC；

所述PWM模拟量采集接口用于采集VOBC输出的PWM脉冲信号，并在ATO控车模式下将所述PWM脉冲信号转换为牵引力；

所述雷达接口用于将所述速度信息以雷达的形式发送至VOBC。

在本实施例中，便携式测试仪模块主要功能为将列车所需要的速度信息以脉冲和雷达报文形式通过板卡和串口模块发送给VOBC设备。其包括速传接口，用于将速度脉冲信息发送给VOBC设备；PWM模拟量采集接口，其采集的是VOBC设备的PWM脉冲信号，进行牵引力的计算。雷达接口，其通过485串口模块通过雷达协议组包成雷达报文以设定周期发送给VOBC设备。

具体的，雷达接口通过485串口模块通过雷达协议组包成雷达报文，并以设定周期发送给VOBC设备。速度是由仿真动力学模块内部逻辑部分计算出来的。

在上述各实施例的基础上，所述速传接口和所述雷达接口分别以不同的周期将所述速度信息发送至VOBC。

在上述各实施例的基础上，所述速传接口包括板卡数字发生器，所述板卡数字发生器用于根据所述速度信息产生速度脉冲，并将所述速度脉冲传递至VOBC。

在上述各实施例的基础上，所述仿真动力学模块包括内部逻辑计算加速度接口，所述内部逻辑计算加速度接口用于模拟列车的动力系统，并计算列车的实时位置、加速度，对列车速度进行实时仿真，并获取列车期望方向。

在上述各实施例的基础上，仿真驾驶台模块还包括人机交互界面，所述人机交互界面上设有用户操作手柄，所述用户操作手柄用于基于用户操作产生手柄值，所述手柄值用于调整列车的速度信息。

如图2中所示，速度的产生过程是由仿真驾驶台模块的人机交互界面操作，用户控制用户操作手柄，产生手柄值传给VOBC适配系统的仿真动力学模块部分，经过仿真动力学模块计算产生速度值，速度值通过便携式测试仪模块的板卡数字发生器产生速度脉冲，并最后传递给VOBC主机板。

在上述各实施例的基础上，由于各家雷达、速度传感器、IO处理和应答器信号处理的复杂和不一致性，要求适配器需满足各家技术的要求，因此，本实施例中的VOBC适配系统采用PXI(PCI extensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩展)插箱作为硬件配置，上述各实施例中的仿真驾驶台模块、仿真动力学模块和便携式测试仪模块集成于PXI插箱中。

具体的，在本实施例中，选用PXIE-1065主机插箱，PXI-6541数字信号生成板卡以及配线盒，与各厂商的接口线缆由各厂商自行提供并进行配线。

PXIE-1065插箱带有Linux系统和Intel四核CPU，8G内存的主机插箱，提供了双向网卡，USB接口，电源插口等。PXIE-1065插箱较轻便，配线较容易，并有专门的配线盒可以和各厂商VOBC产品对接。

PXI-6541是插在PXIE-1065上的数字信号生成板卡。用来发出HSDIO(数字高速脉冲)信号，以便VOBC主机识别。PXI-6541板卡有独立的插槽，也可以随意进行板卡的更换。

PXI-8432/2板卡，为独立的232串口模块，可以进行通控数据处理和转发；PXI-8431/8板卡，改板卡提供了8根串口线，提供了雷达接口，应答器接口等串口发送。可以进行各家雷达与BTM接口的适配。

PXI-6624板卡，模拟AOM发出的PWM值，进行采集并根据PWM计算列车的动力状态，具有32路通道的IO驱动与采集，为车辆的信号IO接口提供适配。

综上所述，本发明实施例提供的一种基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，通过生成多种波形的速度脉冲，能够让不同厂家的VOBC识别，将各家统一后的报文内容通过应答器信号脉冲以可识别的方式让各家的BTM识别，从而测试各家的BTM和VOBC之间的接口还有应答器报文的准确性，能够适配多家的信号逻辑和功能，具备测试互联互通及FAO功能产品的能力；不同厂家的VOBC只需要按照交控提供的统一接口标准，以板卡插针的方式安装到平台进行适配，可以方便和快速安装和拆卸。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，VOBC适配系统包括仿真驾驶台模块、仿真动力学模块和便携式测试仪模块；

所述仿真驾驶台模块用于对真实列车与VOBC的通信接口进行仿真，模拟列车的控制逻辑，将列车经过应答器的报文内容以串口或BTM信号脉冲的方式发送至车载控制器VOBC；

所述仿真动力学模块用于模拟列车的动力系统，计算列车的实时位置和速度信息；

所述便携式测试仪模块用于将列车所需速度信息以脉冲和雷达报文的形式发送至VOBC。

2.根据权利要求1所述的基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，所述VOBC适配系统包括多个对外接口，所述VOBC通过预设统一接口标准以板卡插针的方式与所述对外接口适配。

3.根据权利要求1所述的基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，所述仿真驾驶台模块包括数字量IO采集与驱动接口、应答器信息串口接口和BTM信号接口；

所述数字量IO采集与驱动接口用于将VOBC所需要的第一开关量发送出去，同时采集VOBC给列车发送的第二开关量，模拟列车的控制逻辑；

所述应答器信息串口接口用于将列车经过应答器的报文内容，通过串口的方式发送给VOBC；

所述BTM信号接口用于将列车经过应答器的报文内容以BTM信号脉冲的方式发送至车载控制器VOBC。

4.根据权利要求3所述的基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，所述第一开关量包括驾驶室激活信号、钥匙激活信号、牵引已切断命令、列车已经实施紧急制动、保持制动、左开门命令、右开门命令、车门关闭且锁闭命令、模式升级、模式降级、确认按钮命令和方向手柄向前且牵引制动手柄在零位命令。

5.根据权利要求3所述的基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，所述第二开关量包括列车自动保护系统ATP发出紧急制动命令、切断牵引、列车自动运行系统ATO已激活、ATO牵引状态、ATO制动状态、开左右门命令、左右门解锁命令和折返状态。

6.根据权利要求1所述的基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，所述便携式测试仪模块包括速传接口、PWM模拟量采集接口和雷达接口；

所述速传接口用于将所述速度信息以脉冲的形式发送至VOBC；

所述PWM模拟量采集接口用于采集VOBC输出的PWM脉冲信号，并在ATO控车模式下将所述PWM脉冲信号转换为牵引力；

所述雷达接口用于将所述速度信息以雷达的形式发送至VOBC。

7.根据权利要求6所述的基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，所述速传接口和所述雷达接口分别以不同的周期将所述速度信息发送至VOBC。

8.根据权利要求6所述的基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，所述速传接口包括板卡数字发生器，所述板卡数字发生器用于根据所述速度信息产生速度脉冲，并将所述速度脉冲传递至VOBC。

9.根据权利要求1所述的基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，所述仿真动力学模块包括内部逻辑计算加速度接口，所述内部逻辑计算加速度接口用于模拟列车的动力系统，并计算列车的实时位置、加速度，对列车速度进行实时仿真，并获取列车期望方向。

10.根据权利要求1所述的基于FAO和互联互通环境的VOBC适配系统，其特征在于，仿真驾驶台模块还包括人机交互界面，所述人机交互界面上设有用户操作手柄，所述用户操作手柄用于基于用户操作产生手柄值，所述手柄值用于调整列车的速度信息。

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