CN109856474A - 中速磁悬浮系统中的分区安全计算平台的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中速磁悬浮系统中的分区安全计算平台的测试系统。该系统包括电源、测试系统主机、通信单元(双通道冗余)、安全开关输出测试模块、安全电流驱动测试模块、安全开关输入测试模块、通信接口测试模块和显示与操作终端。测试系统主机通过双路通信链路与测试模块连接，模拟运行指挥中心向测试模块注入驱动命令，使测试模块作出相应的驱动输出，再通过各种测试模块获得被测对象的输出信号参数，计算得到各种具体指标。本发明考虑了测试的复杂性和完备性，利用通信连接及电气连接将测试系统和被测设备相关联，并考虑到分区安全计算机平台的测试要求，能够完整地测试分区安全计算机平台的功能及性能指标。

Description

中速磁悬浮系统中的分区安全计算平台的测试系统

技术领域

本发明涉及中速磁悬浮系统测试技术领域，尤其涉及一种分区安全计算平台的测试系统。

背景技术

中速磁悬浮系统的是指时速不超过200公里的磁浮轨道交通系统，为保证运行及效率，根据牵引及运输要求，对轨道线路划分了多个分区，每个分区设置一套分区运行控制系统。分区运行控制系统包括分区安全核心系统、分区牵引切断系统和分区道岔控制系统，每套系统均采用专用的分区安全计算平台平台。对外与牵引系统、安全定位系统、车载安全系统、中央运行指挥系统等多个系统连接。分区安全计算平台平台是整个分区运行控制系统的核心基础设备。

分区安全计算平台的功能模块类型众多，设计也复杂，由许多子模块组成，人工测试已经无法满足大规模板卡产品化测试的需求。这种复杂性使得工程师在降低验证和测试成本、更精准可靠的测量、缩短产品上市时间上面临着艰巨的挑战。

现有技术中的分区安全计算平台的测试方法存在如下问题：

1、采用单一指标的模拟负载，来测试输出驱动是否正常。无法准确判定输出通道的电压电流和输出功率；

2、采用人工或部分模拟负载，不能满足大规模输出模块的批量测试。

发明内容

本发明的实施例提供了一种中速磁悬浮系统中的分区安全计算平台的测试系统，以克服现有技术的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种中速磁悬浮系统中的分区安全计算平台的测试系统，包括：测试系统主机、安全开关输出测试模块、安全电流驱动测试模块和安全开关输入测试模块；

所述的测试系统主机，用于通过双路通信链路与测试模块连接，所述测试模块包括安全开关输出测试模块、安全电流驱动测试模块和安全开关输入测试模块，模拟运行指挥中心向测试模块注入驱动命令，使测试模块作出相应的驱动输出，再通过各种测试模块获得被测对象的输出信号参数，计算得到各种具体指标；

所述的安全开关输出测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，接收被测对象经过表决输出的开关信号，对所述开关信号进行电压及电流采样计算，得到指标结果，并将指标结果传输给测试系统主机；

所述的安全电流驱动测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，接收被测对象经过表决输出的电流驱动电信号，并根据电流驱动电信号计算给出相应的电流指标，并将电流指标传输给测试系统主机。

所述的安全开关输入测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，接收来自测试系统主机的控制信号，经输入开关部件向被测对象提供一定指标的驱动电信号。

进一步地，所述的系统还包括：

通信单元，用于采用双通道冗余设计，与被测对象、测试系统主机电路连接，采用真实协议与被测对象、测试系统主机进行通信，接收测试系统主机发送过来的控制信号，将所述控制信号传输给被测对象，所述控制信号包括正常通信报文、故障注入通信报文、状态信号、请求信号和/或命令信号；接收被测对象返回的响应信号，将所述响应信号传输给被测对象。

进一步地，所述的系统还包括：

通信接口测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，满足被测对象的多种通信接口，所述通信接口包括以太网、CAN总线和RS485总线接口，模拟外部连接设备通过约定接口协议向被测对象的安全计算机传输信息，并接收来自安全计算机的信息输出，验证被测对象的通信接口是否正常。

进一步地，所述的系统还包括：

显示与操作终端，用于与被测对象和测试系统主机电路连接，通过存储设备实时记录和显示测试结果，该测试结果包括测试系统主机产生的发送给各个模拟单元的驱动命令，被测对象从各个模拟单元中采集到的状态信息以及被测对象产生的运行控制计算结果等。

进一步地，所述的系统还包括：电源，该电源用于为整个测试系统供电。

进一步地，所述安全开关输出测试模块、所述安全电流驱动测试模块和所述安全开关输入测试模块包括CPU，与测试系统主机通过双路通信链路交互信息，同时批量完成多通道测试或者采用轮询的方式对各个通道一一进行测试。

进一步地，所述的被测对象包括分区安全计算平台。

进一步地，所述的测试系统主机，用于向安全开关输入测试模块发出通道打开、允许输出电信号命令；

所述的安全开关输入测试模块，用于向被测对象中的安全开关输入模块的多路表决通道输出正常的电信号，经被测对象中的安全计算机表决后给出输入结果，将该输入结果传输给通信单元；

所述的通信单元，用于将所述输入结果传递给测试系统主机；

所述的测试系统主机，还用于根据接收到的输入结果标记通道的测试结果，通过所述安全开关输入测试模块向测试通道发出降低电信号的电压的控制命令，直到接收到安全计算机给出的通道无信号输入的信息，计算得出测试通道的门限电压值。

进一步地，所述的测试系统主机，还用于当需要进行控制输出或安全逻辑去处任务的实时性测试时，通过通信单元向被测对象中的安全计算机发出控制输出命令或安全逻辑运算任务开始，到通过安全输出测试模块获得输出的电信号为止或者到通过通信接口测试模块获得有效的运算结果为止，记录各个时间点，并考虑到通信延时因素计算出被测对象完成任务所需的时间，并与目标时间进行比较给出系统的实时性指标结论。

进一步地，所述的测试系统主机，还用于当需要进行安全输入信息的实时性测试时，向安全开关输入测试模块发出测试命令，并通过通信单元向被测对象发出请求输入信息的消息，被测对象中的安全开关输入模块打开输入采集通道开关，到被测对象向测试系统主机发送输入开关信息采集状态止，记录各个时间节点，考虑到通信延时影响因素后计算得出被测对象中的安全开关输入模块的实时性指标。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明的系统考虑了测试的复杂性和完备性，利用通信连接及电气连接将测试系统和被测设备相关联，并考虑到分区安全计算机平台的测试要求，能够完整地测试分区安全计算机平台的功能及性能指标。该系统的自动化测试结果自动保存，测试点覆盖率更高，大大提高了测试效率和测试精度，缩短了产品化过程。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

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为本发明实施例提供的一种中速磁悬浮系统中的分区安全计算平台的测试系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低验证和测试成本、更精准可靠的测量、缩短产品上市时间的智能测试系统。

本发明实施例提供的一种中速磁悬浮系统中的分区安全计算平台的测试系统的结构框图如图1所示，包括电源、测试系统主机、通信单元(双通道冗余)、安全开关输出测试模块、安全电流驱动测试模块、安全开关输入测试模块、通信接口测试模块和显示与操作终端。

电源用于为整个测试系统供电，提供测试系统主机与各种测试模块所需要的各种电源。

测试系统主机是整个测试系统的核心部分，它通过双路通信链路与各种测试模块和通信单元相连接，模拟运行指挥中心向测试模块注入各种驱动命令，使测试模块作出相应的驱动输出，再通过各种测试模块获得被测对象的输出信号参数，计算得到各种具体指标；测试模块包括安全开关输出测试模块、安全电流驱动测试模块、安全开关输入测试模块和通信接口测试模块。测试系统主机还实时存储对应的被测对象的数据，并通过图形化界面给出测试值和判定结论。测试系统主机还向被测对象注入故障或错误指令，来判定被测对象是否满足故障-安全的基本要求。

通信单元，用于采用双通道冗余设计，与被测对象、测试系统主机电路连接，采用真实协议与被测对象、测试系统主机进行通信，接收测试系统主机发送过来的控制信号，将所述控制信号传输给被测对象，上述控制信号可以为正常通信报文、故障注入通信报文、状态信号、请求信号和/或命令信号。接收被测对象返回的响应信号，将所述响应信号传输给被测对象。在本发明实施例中，被测对象包括分区安全计算平台。

安全开关输出测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，接收被测对象经过表决输出的开关信号，并根据开关信号计算给出相应的输出电压及电流指标；该模块采用带CPU处理器的智能设计，与测试系统主机通过内部通信交互信息。CPU处理器通过模拟量采集单元检测开关信号的模拟量指标，外围采用负载可调电路设计，完成输出功率的门限检测。该模块是为了测试被测对象中的安全开关输出模块在各种工况情况下的输出，分为两种情况：一是正常情况下测试系统主机通过通信单元向分区安全计算平台(被测对象)注入开关驱动命令，经分区安全计算平台的安全计算机表决后通过安全开关输出模块向安全开关测试模块提供一定功率的输出电信号，该测试模块对输出电信号进行电压及电流采样计算，得到指标结果，并将指标结果传输给测试系统主机。该测试模块设计可以批量同时完成多通道测试，可以采用轮询的方式对各个通道一一进行测试；二是在非正常情况下，当分区安全计算平台的安全计算机在部分主机故障、开关输出板故障情况下或通信单元给出非规范驱动命令时，测试系统主机向分区安全计算平台的安全计算机注入驱动命令，采用如上所述的方式检测被测的分区安全计算平台的安全计算机输出的电信号的指标结果，并将指标结果传输给测试系统主机。

安全电流驱动测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，接收被测对象经过表决输出的电流驱动电信号，并根据电流驱动电信号计算给出相应的电流指标，并将电流指标传输给测试系统主机。该模块采用带CPU处理器的智能设计，与测试系统主机通过内部通信交互信息。CPU处理器通过模拟量采集与单元检测电压信号的模拟量指标，外围采用负载可调电路设计，通过电流传感器完成输出驱动电流的功率检测。该模块是为测试测试被测对象中的安全电流驱动模块在各种工况情况下的输出，分为两种情况：一是正常情况下测试系统主机通过通信单元向分区安全计算平台注入电流模块驱动命令，经分区安全计算平台中的安全计算机表决后通过安全电流驱动模块向安全电流驱动测试模块提供一定功率的输出电流信号，该测试模块对输出电流信号进行电流采样计算，得到电流指标，并将电流指标传输给测试系统主机。该测试模块设计可以同时批量完成安全电流驱动模块的多通道测试，可以采用轮询的方式对各个通道一一进行测试；二是在非正常情况下，当安全计算机在部分主机故障、故障输出板故障情况下或通信单元给出非规范驱动命令时，测试系统主机向安全计算机注入电流驱动命令，采用如上所述的方式检测被测电流驱动输出电信号的电流指标，并将电流指标报告给测试系统主机。

安全开关输入测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，接收来自测试系统主机的控制信号，经输入开关部件向被测对象提供一定指标的驱动电信号。该模块采用带CPU处理器的智能设计，与测试系统主机通过内部通信交互信息，CPU处理器通过模拟信号输出电路来调节输出电信号，可以向通道提供一个可变的驱动电信号，来控制电子开关部件的导通程度，使其不仅可以测试被测对象中的安全开关输入模块的正常工作电压指标，还可以测量最低门限指标。该模块是为测量分区安全计算平台中的安全计算机的安全表决输入模块在各种工况情况下的输出，分为两种情况：一是正常情况下测试系统主机向安全开关输入测试模块发出通道打开允许输出电信号命令，安全开关输入测试模块首先向被测对象中的安全开关输入模块的多路表决通道输出正常的电信号，经被测对象中的安全计算机表决后给出输入结果，将该输入结果传输给通信单元，通信单元再将上述输入结果传递给测试系统主机，测试系统主机根据接收到的输入结果标记通道的测试结果；然后，测试模块向测试通道发出降低电信号的电压的控制命令，直到测试系统主机接收到安全计算机给出的通道无信号输入的信息，计算得出测试通道的门限电压值；该测试模块可以设计成同时批量完成多通道测试，可以采用轮询的方式对各个通道一一进行测试；二是在非正常情况下，当安全计算机在部分主机故障、开关输入板故障情况下或部分表决通道无信号输入时，测试系统主机接收到被测对象中的安全计算机给出的通道状态信息，部分通道模块无信号输入由安全开关输入测试模块通道测试系统主机来控制完成。

通信接口测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，满足分区安全计算平台的多路以太网、CAN总线和RS485总线等多种通信接口，接收来自安全计算机的信息输出，并模拟外部连接设备通过约定接口协议向被测对象的安全计算机传输信息。该测试模块用来验证被测对象的通信信道的完好及性能指标。该模块设计为每种通信方式对应一个测试单元，每个测试单元采用CPU处理器的智能设计，外围采用相应的两组通信电路，每个测试单元提供两条通道与被测对象连接。该模块是为测试安全计算机的通信接口单元在各种工况情况下的输入和输出，按约定的协议分别向被测对象的各种通信接口发出信息，并检查通信接口是否能正常接收到信息，验证被测对象的通信接口是否正常；根据各种通信接口的参数性能指标，不断提高通信信道中信息的容量至理论峰值，测试通信通道的最大通信速率及实时性等指标。

显示与操作终端，由主机控制，用于与被测对象和测试系统主机电路连接。通过存储设备实时记录和显示测试结果，该测试结果包括测试系统主机产生的发送给各个模拟单元的控制命令，被测对象从各个模拟单元中采集到的状态信息以及被测对象产生的运行控制计算结果等。测试人员可以轻松通过显示与操作终端查看测试过程，判断测试结果能否实现安全运营要求。测试人员也可利用测试系统主机，通过相应的模拟单元进行故障注入实验，从而方便的通过显示与操作终端得出测试结果。各种测试结果在显示与操作终端上自动存储记录，并根据设定的规范工作参数给出判定结果。

被测对象中的实时性能指标测试方法包含控制输出命令与采集输入状态以及经过通信完成特定运算任务的实时性测试的方法。控制输出或安全逻辑去处任务的实时性测试方法为：由测试系统主机发起，通过通信单元向被测对象中的安全计算机发出控制输出命令或安全逻辑运算任务开始，到通过安全输出测试模块获得输出的电信号为止，或者到通过通信接口测试模块获得有效的运算结果为止，记录各个时间点，并考虑到通信延时等因素计算出被测对象完成任务所需的时间，并与目标时间进行比较给出系统的实时性指标结论。

安全输入信息的实时性测试方法为，由测试系统主机向安全开关输入测试模块发出测试命令，并通过通信单元向被测对象发出请求输入信息的消息，被测对象中的安全开关输入模块打开输入采集通道开关，到被测对象向测试系统主机发送输入开关信息采集状态止，记录各个时间节点，考虑到通信延时等影响因素后计算得出被测对象中的安全开关输入模块的实时性指标。

综上所述，本发明实施例提供的中速磁悬浮系统中的分区安全计算平台的测试系统考虑了测试的复杂性和完备性，利用通信连接及电气连接将测试系统和被测设备相关联，并考虑到分区安全计算机平台的测试要求，能够完整地测试分区安全计算机平台的功能及性能指标。该系统降低了验证和测试成本、更精准可靠的测量、缩短产品上市时间。采用智能化、模块化设计，系统可维护性强；采用高性能设备，提高了系统可靠性。自动化测试结果自动保存，测试点覆盖率更高，大大提高了测试效率和测试精度，缩短了产品化过程。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的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)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统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劳动的情况下，即可以理解并实施。

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揭露的技术范围内，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的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种中速磁悬浮系统中的分区安全计算平台的测试系统，其特征在于，包括：测试系统主机、安全开关输出测试模块、安全电流驱动测试模块和安全开关输入测试模块；

所述的测试系统主机，用于通过双路通信链路与测试模块连接，所述测试模块包括安全开关输出测试模块、安全电流驱动测试模块和安全开关输入测试模块，模拟运行指挥中心向测试模块注入驱动命令，使测试模块作出相应的驱动输出，再通过各种测试模块获得被测对象的输出信号参数，计算得到各种具体指标；

所述的安全开关输出测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，接收被测对象经过表决输出的开关信号，对所述开关信号进行电压及电流采样计算，得到指标结果，并将指标结果传输给测试系统主机；

所述的安全电流驱动测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，接收被测对象经过表决输出的电流驱动电信号，并根据电流驱动电信号计算给出相应的电流指标，并将电流指标传输给测试系统主机。

所述的安全开关输入测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，接收来自测试系统主机的控制信号，经输入开关部件向被测对象提供一定指标的驱动电信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的系统还包括：

通信单元，用于采用双通道冗余设计，与被测对象、测试系统主机电路连接，采用真实协议与被测对象、测试系统主机进行通信，接收测试系统主机发送过来的控制信号，将所述控制信号传输给被测对象，所述控制信号包括正常通信报文、故障注入通信报文、状态信号、请求信号和/或命令信号；接收被测对象返回的响应信号，将所述响应信号传输给被测对象。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的系统还包括：

通信接口测试模块，用于通过线缆与被测对象连接，满足被测对象的多种通信接口，所述通信接口包括以太网、CAN总线和RS485总线接口，模拟外部连接设备通过约定接口协议向被测对象的安全计算机传输信息，并接收来自安全计算机的信息输出，验证被测对象的通信接口是否正常。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的系统还包括：

显示与操作终端，用于与被测对象和测试系统主机电路连接，通过存储设备实时记录和显示测试结果，该测试结果包括测试系统主机产生的发送给各个模拟单元的驱动命令，被测对象从各个模拟单元中采集到的状态信息以及被测对象产生的运行控制计算结果等。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的系统还包括：电源，该电源用于为整个测试系统供电。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述安全开关输出测试模块、所述安全电流驱动测试模块和所述安全开关输入测试模块包括CPU，与测试系统主机通过双路通信链路交互信息，同时批量完成多通道测试或者采用轮询的方式对各个通道一一进行测试。

7.根据权利要求2至6任一项所述的系统，其特征在于，所述的被测对象包括分区安全计算平台。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：

所述的测试系统主机，用于向安全开关输入测试模块发出通道打开、允许输出电信号命令；

所述的安全开关输入测试模块，用于向被测对象中的安全开关输入模块的多路表决通道输出正常的电信号，经被测对象中的安全计算机表决后给出输入结果，将该输入结果传输给通信单元；

所述的通信单元，用于将所述输入结果传递给测试系统主机；

所述的测试系统主机，还用于根据接收到的输入结果标记通道的测试结果，通过所述安全开关输入测试模块向测试通道发出降低电信号的电压的控制命令，直到接收到安全计算机给出的通道无信号输入的信息，计算得出测试通道的门限电压值。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：

所述的测试系统主机，还用于当需要进行控制输出或安全逻辑去处任务的实时性测试时，通过通信单元向被测对象中的安全计算机发出控制输出命令或安全逻辑运算任务开始，到通过安全输出测试模块获得输出的电信号为止或者到通过通信接口测试模块获得有效的运算结果为止，记录各个时间点，并考虑到通信延时因素计算出被测对象完成任务所需的时间，并与目标时间进行比较给出系统的实时性指标结论。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：

所述的测试系统主机，还用于当需要进行安全输入信息的实时性测试时，向安全开关输入测试模块发出测试命令，并通过通信单元向被测对象发出请求输入信息的消息，被测对象中的安全开关输入模块打开输入采集通道开关，到被测对象向测试系统主机发送输入开关信息采集状态止，记录各个时间节点，考虑到通信延时影响因素后计算得出被测对象中的安全开关输入模块的实时性指标。