CN112134792B - 一种远程列车网络通信接口测试网关设备及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种远程列车网络通信接口测试网关设备及系统，涉及列车测试领域，包括由协议转换模块、协议环境配置模块、管理模块和测试模块组成的业务端，协议转换管理模块配合通信设备建立远程数据传输通道，协议环境配置模块配合子系统建立一致性测试环境，管理模块对测试模块的运行数据进行记录、追溯和管理，构建测试平台，支撑远程列车网络通信接口测试业务，能够进行工业网数据到公网数据的转换，并支持多对多的接口测试，满足测试过程进行统一的记录、管理和追溯的需求，提高列车网络通信接口的测试效率。

Description

一种远程列车网络通信接口测试网关设备及系统

技术领域

本公开涉及列车测试领域，特别涉及一种远程列车网络通信接口测试网关设备及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

列车网络控制系统(TCMS)是轨道交通车辆的核心系统之一，牵引系统、制动系统、车门系统、空调系统、火警系统、旅客信息系统等均通过其控制器或通信设备接入TCMS,并通过中央控制单元或车辆控制单元进行集中管理，共同组成一个集中监视、分散控制的车载计算机系统。

各个系统之间通过列车总线和车辆总线进行连接，并通过总线传输控制数据、监视数据、诊断数据等。各类数据在总线上传输时需要遵循约定的规范，这个规范是由网络牵头，牵引、制动、车门、空调等多个厂家参与制定，称为列车网络通信接口规范；列车网络通信接口测试，是在如上的各个系统的控制程序设计之前，对网络与各个子系统之间的通信接口进行测试，验证其是否与约定的接口规范一致。在传统的列车网络通信接口测试中，网络与各个子系统分别约定测试时间、地点，然后测试技术人员携带测试设备进行测试。

发明人发现，目前缺少对列车网络通信接口进行远程测试的方法，而是网络厂家技术人员与各个子系统技术人员分别约定测试时间与地点，而后逐个进行一对一测试，而无法进行多对多测试，测试的双方使用不同的系统平台，这种现场测试给双方的项目设计进度都造成了影响，测试双方在不同系统平台下，测试记录、管理、追溯的体系不同，并且，需要携带大量的测试设备，在后期设计阶段难以做到共同追溯、共同更新和共同管理。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种远程列车网络通信接口测试网关设备及系统，构建测试平台，支撑远程列车网络通信接口测试业务，能够进行工业网数据到公网数据的转换，并支持多对多的接口测试，满足测试过程进行统一的记录、管理和追溯的需求，提高列车网络通信接口的测试效率。

本公开的第一目的是提供一种远程列车网络通信接口测试网关设备，采用以下技术方案：

包括由协议转换模块、协议环境配置模块、管理模块和测试模块组成的业务端，协议转换管理模块配合通信设备建立远程数据传输通道，协议环境配置模块配合子系统建立一致性测试环境，管理模块对测试模块的运行数据进行记录、追溯和管理。

进一步地，业务端配置有多个接口，用于接入外界操作设备、硬件驱动及测试系统。

进一步地，所述接口串联有对应的工业网卡。

本公开的第二目的是提供一种远程列车网络通信接口测试系统，采用以下技术方案：

存储端，被配置为存储与管理测试业务数据、通信接口规范数据、测试记录与追溯数据；

业务端，被配置为远程组网连接、测试业务、工业网与公网的信息转换；

其中，业务端与存储端通过用户接口建立数据传输交互，业务端调取存储端的测试业务数据、通信接口规范数据对子系统通信接口进行测试，并反馈测试数据至存储端。

进一步地，所述存储端包括数据库、数据库后台与服务和用户接口，数据库通过用户接口与业务端进行交互，数据库后台与服务对数据库进行支持和管理。

进一步地，所述数据库包括业务数据库、接口数据库和测试数据库，接口数据库预存待测试的通信接口数据，测试数据库配合业务数据库实现测试记录、测试追溯和测试管理。

进一步地，所述业务端包括协议转换管理模块、协议环境配置模块、管理模块和测试模块，协议转换管理模块对通信设备发出或接收到的数据进行转换，借助互联网传输实现公网与工业网的结合，建立远程数据传输通道。

进一步地，协议环境配置模块对子系统测试对应的工业网协议进行统一配置，配置工业网参数和数据接口参数，建立一致的测试环境。

进一步地，所述测试模块包括一对一测试模块和多对多测试模块，一对一测试模块通过测试组网搭建测试环境，建立双方连接并进行操作交互以实现测试；多对多测试模块依据拓扑结构进行组网，搭建多对多的测试环境，进行操作交互以实现测试。

进一步地，所述管理模块包括测试流程管理、测试过程监控、时间管理和测试追溯，配合测试模块实现对测试流程的管理、监控、记录及追溯。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)构建测试平台，支撑远程列车网络通信接口测试业务，能够进行工业网数据到公网数据的转换，并支持多对多的接口测试，满足测试过程进行统一的记录、管理和追溯的需求，提高列车网络通信接口的测试效率；

(2)数据存储端与业务操作端组成服务器-客户端的架构，数据存储端用于存储业务数据、接口数据和测试数据，通过各厂商业务操作端对数据存储端进行访问，保证接口数据、测试记录的同步性；

(3)构建数据存储端，对外提供业务数据、接口数据和测试数据的访问，在第三方数据库管理系统的基础上，提供了数据字典高速缓存、SQL语句高速缓存，分别通过存储索引和SQL语句加快访问速度，同时提供了用户业务接口给各客户端提供访问入口，为一对一测试和多对多测试提供支撑。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中的远程列车网络通信接口测试的架构示意图；

图2为本公开实施例1、2中数据库管理端系统设计示意图；

图3为本公开实施例1、2中远程列车网络通信接口测试的系统架构示意图；

图4是本公开实施例1、2中网关装置组成结构示意图；

图5是本公开实施例1、2中网关装置在子系统工业网环境中的运用拓扑图；

图6是本公开实施例1、2中一对一测试通信连接业务流程图；

图7是本公开实施例1、2中多对多测试通信连接业务流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

正如背景技术中所介绍的，现有技术中无法进行多对多测试，测试的双方使用不同的系统平台，测试双方在不同系统平台下，测试记录、管理、追溯的体系不同，在后期设计阶段难以做到共同追溯、共同更新和共同管理；针对上述问题，本公开提出了一种远程列车网络通信接口测试网关设备及系统。

中央控制单元或车辆控制单元的提供商以下简称网络，牵引、制动、车门、空调、火警、旅客信息等系统以下简称为子系统，列车网络通信接口规范，以下简称接口规范。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图所示，提出了一种远程列车网络通信接口测试网关设备。

包括由协议转换模块、协议环境配置模块、管理模块和测试模块组成的业务端，协议转换管理模块配合通信设备建立远程数据传输通道，协议环境配置模块配合子系统建立一致性测试环境，管理模块对测试模块的运行数据进行记录、追溯和管理；

协议转换管理模块包括协议封装、协议解析、时序管理、标识管理等部分，用于对通信设备发出或接收到的数据进行转换，借助于互联网进行传输，实现公网与工业网的结合，建立远程数据传输通道；

协议环境配置模块包括接口测试标准配置、工业网参数配置、数据接口配置等部分，用于对测试参与各方的工业网协议进行统一的配置，确保测试参与各方工业网协议的一致性；

一对一测试模块包括测试组网、配置连接、操作交互等部分，用于为一对一测试搭建测试环境和测试双方交互；

测试追溯与管理模块包括测试流程管理、测试过程监控、时间管理、测试追溯等部分，用于测试项点管理、流程管理、过程监控、时间管理测试记录等；

多对多测试模块包括多对多测试组网、配置连接，多对多测试交互等。

如图4所示，所述网关设备内部还配置有PCI接口卡、以太网卡、MVB卡、CAN卡、其他工业网网卡，并能够通过接口接入PC机，PC机支持操作系统、硬件驱动和测试系统；PCI接口卡用于为PC机提供PCI设备的接入；以太网卡用于为PC机提供公网连接；MVB卡用于为PCI提供MVB工业网连接；CAN卡用于为PC机提供CAN工业网连接；其他工业网卡根据需求进行配置，如果工业网为其他形式如485，还可在PCI插槽中增加其他工业网网卡。

实施例2

本公开的另一典型实施例中，如图1-图7所示，给出一种远程列车网络通信接口测试系统。

主要包括存储端和操作端，即数据存储端和业务操作端；

其中数据存储端位于网络厂商的服务器或云服务器中，用于对测试业务数据、通信接口规范数据、测试记录与追溯等数据进行存储与管理；

业务操作端位于网关设备内，用于组网连接、测试业务、工业网与公网的信息转换。

数据存储端和业务操作端之间的通信通过用户接口实现。

具体的，对于数据存储端，包括业务数据库、接口数据库、测试数据库、数据库后台与服务、高速缓存及用户进程等；

业务数据库用于支持与测试过程有关的流程业务；接口数据库用于存储待测试的通信接口数据；测试数据库用于支持测试记录、测试追溯、测试管理功能；数据库后台与服务由SQL Sever或Oracle等数据库系统软件提供；高速缓存包括数据字典高速缓存、SQL语句缓存、数据高速缓存，用于提高数据库访问速度；用户进程作为用户接口为业务操作端提供数据访问服务。

构建数据存储端，对外提供业务数据、接口数据和测试数据的访问，在第三方数据库管理系统的基础上，提供了数据字典高速缓存、SQL语句高速缓存，分别通过存储索引和SQL语句加快访问速度，同时提供了用户业务接口给各客户端提供访问入口，为一对一测试和多对多测试提供支撑。

业务操作端包括协议转换管理模块、协议环境配置模块、一对一测试模块、测试追溯与管理模块、多对多测试模块等。

协议转换管理模块包括协议封装、协议解析、时序管理、标识管理等部分，用于对通信设备发出或接收到的数据进行转换，借助于互联网进行传输，实现公网与工业网的结合，建立远程数据传输通道。协议封装将各子系统的通信设备发出的工业网通信数据进行封装，将MVB总线数据、或CAN总线数据、或其他列车总线上的数据，增加管理标识、时间标识后，封装在TCP/IP协议数据帧中，使其能够支持公网上传输；协议解析将接收到的数据帧，按照封装协议解析，得到封装数据、管理标识和时间标识；时序管理对接收到的数据帧进行时序的配置，确保公网的传输延迟不影响工业网的各信号时序；标识管理对接收到的数据帧进行参数的确认，确保工业网的环境参数如传输速率、协议标准、测试启停等标识的一致。

协议环境配置模块包括接口测试标准配置、工业网参数配置、数据接口配置等部分，用于对测试参与各方的工业网协议进行统一的配置，确保测试参与各方工业网协议的一致性。协议标准配置对通信接口测试的标准进行配置，如MVB协议标准、CANopen协议标准、列车以太网等，网络厂商将通信接口测试标准确定后，通过Internet传输给各子系统厂商，各子系统厂商根据测试标准配置各自的测试环境与设备；工业网参数配置在通信协议标准配置完成后，对工业网的节点数、各节点网络地址、工业网传输速率、冗余特性等进行配置；数据接口配置在工业网参数配置完成后进行，对工业网各子节点之间的通信接口进行配置，包括数据端口地址、数据端口大小、偏移量、数据变量名、数据存储特性等内容，这些信息的配置用来为接口测试提供前提。

一对一测试模块包括测试组网、配置连接、操作交互等部分，用于为一对一测试搭建测试环境和测试双方交互。测试组网是对测试相关方建立一对一测试网络的过程，包括工业网连接建立、Internet网连接建立；配置连接是对测试的双方进行工业网和Internet网连接的配置，在双方连接建立的基础上，配置Internet网和工业网的参数；操作交互是在配置连接完成后，测试参与技术人员之间进行操作控制、语音或视频交互，通过交互测试人员可以及时的对测试过程进行控制和管理。

测试追溯与管理模块包括测试流程管理、测试过程监控、时间管理、测试追溯等部分，用于测试项点管理、流程管理、过程监控、时间管理测试记录等。测试流程管理对测试准备、测试启动、测试项点执行、测试结果记录、测试结束、打印测试报告等进行管理，测试系统按照流程进度执行相应的操作；测试过程监控是对测试设备状态、公网状态、网关状态、工业网状态、时间等信息进行监控；时间管理配合时序管理，对数据信号的时间点进行标识，同时会对公网延迟时间进行计算，然后在传输总时间中去除公网延迟时间与网关运算时间，计算得到信号在工业网上传输所用的时间，用于传输时间评估和过程时间记录；整个测试过程被记录和追溯。

多对多测试模块包括多对多测试组网、配置连接，多对多测试交互等。多对多测试组网是测试相关方建立多对多测试网络的过程，包括工业网连接建立、Internet网连接建立、TCMS拓扑结构建立，其中TCMS拓扑结构建立是需要多对多测试的各方，按照TCMS的拓扑结构中的拓扑关系进行组网；配置连接是对测试多方的Internet网、工业网进行参数配置；多对多测试交互是在配置连接完成后，测试参与技术人员之间进行操作控制、文字或语音的交互。

数据存储端与业务操作端组成服务器-客户端的架构，数据存储端用于存储业务数据、接口数据和测试数据，通过各厂商业务操作端对数据存储端进行访问，保证接口数据、测试记录的同步性。

具体的，结合附图，对本实施例中的测试系统进行具体介绍。

如图1所示，测试系统整体架构为：各个厂商的业务操作端作为数据库服务器的客户端来访问数据库服务器，数据库服务器通过一个访问接口提供服务，即用户进程接口；

数据库包括业务数据库、接口数据库、测试数据库三个数据库。

如图2所示，本实施例中数据存储端系统的架构为：

底层数据分别为业务数据、接口数据、测试数据，通过第三方数据库管理系统后台进行管理，数据字典高速缓存存储数据文件的索引、表、用户等信息以提高查询速度，SQL语句高速缓存存储最近使用过的SQL语句用以减少SQL语句重复编译时间提高访问速度，数据高速缓存存储最近访问的数据块用以提高数据访问速度，通过全局调用调度数据库的访问，通过第三方数据库管理系统服务向上层提供数据服务；用户进程用于各子系统操作端和数据库之间的交互。

如图3所示，本实施例中的远程通信接口测试系统的架构为：

最底层为设备层，包括PC机底层设备、PCI扩展接口卡、各类工业网网卡等，用于为系统提供运行环境、操作平台、网络通信等；

设备层之上为设备管理层，管理各参与方的接入设备，包括PCI扩展接口卡和各类工业网卡的设备接入，为上层提供设备驱动和设备管理服务；

传输管理层通过设备层与设备管理层提供的服务，对数据传输进行管理，包括公网数据传输、工业网数据传输、连接管理、工业网管理、组网管理、协议封装、协议解析等，发送的工业网数据在该层被协议封装为公网数据并发送给其他参与方，接收的公网数据在该层被协议解析为工业网数据发送给本地工业网通信设备，时序管理和标识管理为这些协议的传输提供时间与标识的配置；

数据层用于访问数据存储端的数据；

应用层包括协议转换模块、环境配置模块、测试管理记录与追溯、一对多测试和多对多测试，直接与测试参与方技术人员交互，协议转换模块为技术人员提供远程实物接入操作配置界面、环境配置模块用于对工业网进行配置，测试管理、测试记录、测试追溯对测试过程进行管理、记录和追溯；

测试的形式有两种为一对一测试和多对多测试，一对一测试由网络与某一子系统之间开展，多对多测试由网络与某多个子系统按照TCMS系统的拓扑结构组成一个多节点网络共同开展。

如图5所示，为网关设备在子系统工业网环境中运用的拓扑图：

工业网环境包括子系统工业网总线、远程接口测试网关装置、通信设备、子系统外围环境。其中，子系统工业网总线可以为MVB、CAN、485、以太网总线等，此处以MVB总线为例，两侧接入终端阻抗；网关中的MVB网卡与MVB总线交互数据，ETH网卡与公网交互数据；

通信设备为该子系统的工业网通信节点，此处以空调控制器为例；子系统外围环境为该子系统实现的设备环境如空调控制器的设备环境为列车空调通风装置、冷却系统、加热系统等。

如图6所示，为一对一测试通信连接业务流程图：

首先一对一测试的双方，各自建立本地的工业网连接，将节点通信设备与模拟节点相连接；

而后节点通信设备与模拟节点之间互相发送和接收数据，进行工业网连接的测试；工业网连接测试完成后测试双方进行公网连接；公网连接的双方对网关之间通信、模拟节点之间通信、节点通信设备之间通信进行收发数据的测试，完成公网连接测试；

公网连接测试通过后，主节点网关装置向子节点发送公网与工业网的配置信息；子节点收到配置信息后，对公网连接配置，配置封装与解析规则；

公网配置完成后，双方网关之间进行数据收发测试、数据封装与解析测试；公网配置测试通过后，进行工业网配置，按照实际的列车网络参数配置双方工业网的虚拟连接参数；双方通信设备之间按照规定的参数测试工业网配置并再次测试数据连接；

通过后，一对一测试双方的通信连接建立完毕，可以开始一对一测试。

如图7所示，为多对多测试通信连接业务流程图：

多对多测试的通信连接业务包含两个部分，一是主节点与其他节点的测试，二是相邻节点的测试；

主节点与其他节点的测试通过主节点依次与各个子节点进行一对一测试开展，如果主节点与当前测试子节点进行一对一测试并通过，则进入主节点与下一个子节点的一对一测试，主节点与所有参与子节点测试完成后，进入下一测试部分；

主节点与其他节点的测试完成后，进入相邻节点的测试，相邻节点测试中，按照TCMS拓扑中的顺序，依次测试相邻的两个节点，如果当前相邻节点进行一对一测试并通过，则进入下一组相邻节点，直至所有相邻节点测试完毕；

主节点与其他节点的测试、相邻节点的测试均完成后，多对多虚拟工业网络通信建立，具备测试条件，可以进行多对多测试。

构建测试平台，支撑远程列车网络通信接口测试业务，能够进行工业网数据到公网数据的转换，并支持多对多的接口测试，满足测试过程进行统一的记录、管理和追溯的需求，提高列车网络通信接口的测试效率。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种远程列车网络通信接口测试网关设备，其特征在于，包括由协议转换管理模块、协议环境配置模块、管理模块和测试模块组成的业务端，协议转换管理模块配合通信设备建立远程数据传输通道，协议环境配置模块配合子系统建立一致性测试环境，管理模块对测试模块的运行数据进行记录、追溯和管理；

协议转换管理模块包括协议封装、协议解析、时序管理、标识管理，用于对通信设备发出或接收到的数据进行转换，借助于互联网进行传输，实现公网与工业网的结合，建立远程数据传输通道；

协议环境配置模块包括接口测试标准配置、工业网参数配置、数据接口配置，用于对测试参与各方的工业网协议进行统一的配置；

所述测试模块包括一对一测试模块和多对多测试模块，一对一测试模块通过测试组网搭建测试环境，建立双方连接并进行操作交互以实现测试；多对多测试模块依据拓扑结构进行组网，搭建多对多的测试环境，进行操作交互以实现测试；

工业网环境包括子系统工业网总线、远程接口测试网关装置、通信设备和子系统外围环境；所述子系统工业网总线两侧接入终端阻抗，所述通信设备为该子系统的工业网通信节点，所述子系统外围环境为该子系统实现的设备环境；

所述业务端配置有多个接口，用于接入外界操作设备、硬件驱动及测试系统；所述接口串联有对应的工业网卡。

2.一种远程列车网络接口测试系统，其特征在于，包括：

存储端，被配置为存储与管理测试业务数据、通信接口规范数据、测试记录与追溯数据；

业务端，被配置为远程组网连接、测试业务、工业网与公网的信息转换；

其中，业务端与存储端通过用户接口建立数据传输交互，业务端调取存储端的测试业务数据、通信接口规范数据对子系统通信接口进行测试，并反馈测试数据至存储端；

所述业务端包括协议转换管理模块、协议环境配置模块、管理模块和测试模块，协议转换管理模块对通信设备发出或接收到的数据进行转换，借助互联网传输实现公网与工业网的结合，建立远程数据传输通道；协议环境配置模块对子系统测试对应的工业网协议进行统一配置，配置工业网参数和数据接口参数，建立一致的测试环境；

所述测试模块包括一对一测试模块和多对多测试模块，一对一测试模块通过测试组网搭建测试环境，建立双方连接并进行操作交互以实现测试；多对多测试模块依据拓扑结构进行组网，搭建多对多的测试环境，进行操作交互以实现测试；

工业网环境包括子系统工业网总线、远程接口测试网关装置、通信设备和子系统外围环境；所述子系统工业网总线两侧接入终端阻抗，所述通信设备为该子系统的工业网通信节点，所述子系统外围环境为该子系统实现的设备环境。

3.如权利要求2所述的远程列车网络接口测试系统，其特征在于，所述存储端包括数据库、数据库后台与服务和用户接口，数据库通过用户接口与业务端进行交互，数据库后台与服务对数据库进行支持和管理。

4.如权利要求3所述的远程列车网络接口测试系统，其特征在于，所述数据库包括业务数据库、接口数据库和测试数据库，接口数据库预存待测试的通信接口数据，测试数据库配合业务数据库实现测试记录、测试追溯和测试管理。

5.如权利要求2所述的远程列车网络接口测试系统，其特征在于，所述管理模块包括测试流程管理、测试过程监控、时间管理和测试追溯，配合测试模块实现对测试流程的管理、监控、记录及追溯。

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