CN113916566B - 一种基于车载tcms系统控制的列车自动开关门测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，利用TCMS系统现有设备及数据接口方式，通过HMI的控制界面设置自动开关门循环测试的参数（包括：开关门循环测试次数、开门延时时间和关门延时时间），通过VCU主机的逻辑处理，按照设定的循环测试的次数，周期性触发开、关门控制指令，并通过总线通信的方式发送给每辆车的两台网关门，由主网关门控制本辆车所有车门按照指令统一动作，从而实现TCMS系统对列车全部车门的自动开门、关门循环测试的功能。本方案无需外接测试设备及相应配线，功能测试操作简单、测试的过程和状态更直观，可靠性更高，可重复使用，现场可操控性较强，并具有较高的通用性。
Description
技术领域
本发明涉及开关门控制方法，属于轨道交通列车开关门测试方法技术领域。
背景技术
根据标准“IEC 61133 车辆组装和运行前的整车试验”中关于车门系统型式试验的相关规定，以及车辆采购合同中关于“客室车门开闭操作循环试验（1000次开、关门循环测试，包括200次障碍物检测）”要求。在整车型式试验大纲中明确将“车门系统开关门循环试验”作为必要的测试项点之一。
目前针对“车门系统开关循环试验”测试有一种简易的工装测试设备，通常是一块带数码显示和参数设置的电路板。该工装需要外接6根硬线（左侧电源线、右侧电源线、左侧开门线，右侧开门线，左侧关门线和右侧关门线），可通过开门延时时间和关门延时时间设置按钮，调节开门和关门的时间间隔。控制原理：通过外接的测试工装，按照设定的时间间隔定时输出110V信号，驱动整车开、关门列车线，来模拟开关门硬线控制指令。该测试工装需要单独定制，每次使用都需要对测试工装拆、装一次，并需要在车上进行跳线和并线，使用较繁琐，现场操控性较差，可靠性不高，增加了安全隐患。
发明内容
本发明的目的主要是针对上述现有技术的缺陷，提供一种基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，该测试方法在不增加车辆成本、不使用外接测试工装以及不改造车辆布线情况下，利用车载TCMS系统现有设备及车门系统数据通信接口实现车门系统自动开关门循环试验。
为了解决以上技术问题，本发明提供的基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、需要进行测试时，将车辆设置为NRM运行模式或人工驾驶模式；
步骤2、通过TCMS系统的人机交互设备设置车门循环测试的参数，所述车门循环测试的参数包括开关门循环测试次数、开门延时时间和关门延时时间，并通过人机交互设备并发出“开始测试指令”，所述“开始测试指令”和车门循环测试的参数通过控制总线发送给TCMS系统的车辆控制单元（VCU）；
步骤3、车辆控制单元（VCU）接收到“开始测试指令”和车门循环测试的参数后，确定车辆处于NRM运行模式或人工驾驶模式，并且检测到列车零速信号有效，此时激活车辆控制单元（VCU）内部自动开关门的使能信号，车辆控制单元（VCU）根据车门循环测试的参数向所有车辆的车门系统的网关门发送控制指令；
步骤4、车门系统在每辆车的两侧各有一个网关门，两个网关门一主一从，热备冗余，网关门接入TCMS系统的控制总线，并与VCU进行数据交换，本辆车的所有车门通过门系统的内网连接；车门系统的网关门根据接收到的控制指令向本车厢的所有门控器发送开、关门指令，控制本车厢所有车门统一动作，并将车门状态反馈信息给车辆控制单元（VCU）；
步骤5、车辆控制单元（VCU）对网关门反馈的本车厢车门信息进行状态诊断，并发送给人机交互设备，同时将开关门循环测试的剩余次数送给人机交互设备；
步骤6、当开关门次数达到参数中设定的开关门测试次数，车辆控制单元（VCU）向车门系统的网关门发送关门的信号，并复位车辆控制单元（VCU）内部的自动开关门使能信号，测试结束。
进一步的，如果测试过程中需要终止测试，则人工通过人机交互设备（HMI）向车辆控制单元（VCU）发送“停止测试指令”，车辆控制单元（VCU）接收到“停止测试指令”后复位车辆控制单元（VCU）内部的自动开关门的使能信号，向门系统发送关门的信号，并将车门状态反馈给人机交互设备，测试结束。
进一步的，步骤5中，当主门网关通信状态正常时，车辆控制单元（VCU）使用主门网关发送的车门状态反馈信息进行车门状态诊断，当主门网关通信状态不正常时，使用辅门网关发送的车门状态反馈信息进行车门状态诊断。
更进一步的，在测试过程中，车辆控制单元（VCU）检查内部的自动开关门使能信号，如果自动开关门使能信号被激活，则车辆控制单元（VCU）根据车门循环测试的参数向所有车辆的车门系统的网关门发送控制指令，所述控制指令包括“开始测试信号”、“终止测试信号”、“开门信号”和“关门信号”，当需要执行开门时，车辆控制单元（VCU）向门系统的网关门发送“开始测试信号”和“开门信号”；当需要执行关门时，车辆控制单元（VCU）向门系统的网关门发送“开始测试信号”和“关门信号”；网关门接收到“开始测试信号”和“开门信号”后，控制车门打开；网关门接收到“开始测试信号”和“关门信号”后，控制车门关闭。
再进一步的，当循环测试的剩余次数归零或者车辆控制单元（VCU）接收到人机交互设备发送的“停止测试指令”，车辆控制单元（VCU）向门系统的网关门发送“终止测试信号”，网关门接收到“终止测试信号”后，控制车门关闭。
本发明基于车载TCMS系统现有设备及数据接口方式，由HMI的控制界面设置自动开关门循环测试的参数（包括：开关门循环测试次数、开门延时时间和关门延时时间），通过VCU主机的逻辑处理，按照设定的循环测试的次数，周期性触发开、关门控制指令，并通过总线通信的方式发送给每辆车的两台网关门，由主网关门控制本辆车所有车门按照指令统一动作，从而实现对车门系统的自动开关门循环测试的功能。本方案无需外接测试设备及相应配线，功能测试操作简单、测试的过程和状态更直观，可靠性更高。
本发明操作简单，现场可操控性较强，运行状态直观，可靠性高，可重复使用，并具有较高的通用性。
附图说明
图1为交互程序的显示界面图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做解释说明。
本实施例列车自动开关门测试方法基于列车现有车载TCMS系统和门系统进行控制。
车载TCMS系统包括司机室显示屏HMI，远程输入输出设备RIOM和车辆控制单元VCU，通过控制总线（MVB）通讯。
每辆车的车门系统包括两个互为冗余的网关门和控制每扇门开闭的门控器, 网关门接入TCMS系统控制总线与车辆控制单元VCU通讯，每辆车所有的门控器则通过车门系统内网同时与两个网关门连接，网关门接收车辆控制单元VCU的开、关门控制指令，控制本列车所有车门统一打开或关闭。
列车具有以下几种运行模式：列车自动驾驶模式（ATO）、折返模式（ATB）、洗车模式（WM）、限制人工驾驶模式（RM）、非限制的人工驾驶模式（NRM）、ATP速度防护下的人工驾驶模式（CM）。本发明方法是适合车辆处于NRM运行模式或人工驾驶模式下使用。NRM运行模式启动方法为：将激活司机室的列车自动驾驶系统ATC的旁路开关打到“旁路”位，列车自动进入NRM运行模式。
本发明在司机室显示屏HMI设置交互程序，该交互程序具有显示界面和控制接口，显示界面如图1所示。通过该司机室显示屏HMI可以进行车门循环测试的参数设置以及开始测试和停止测试的控制，并在测试过程中实时显示VCU反馈的开关门测试的剩余次数。开关门循环试验的控制界面中的“开始测试”按钮和“停止测试”按钮逻辑互斥不会同时激活，且终止测试具有高优先级。
本发明在车辆控制单元VCU内部建立开关门的测试程序，该测试程序用来接收司机室显示屏HMI发送的测试参数和控制指令，然后结合其他判断条件（下文详细描述）进行车门控制信号的输出。
本实施例基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，包括以下步骤：
步骤1、需要进行测试时，测试人员将车辆设置为NRM运行模式或人工驾驶模式。
步骤2、测试人员在TCMS系统的司机室显示屏HMI（人机交互设备）设置车门循环测试的参数，车门循环测试的参数包括开关门测试次数（范围：0-1000次）、开门延时时间（范围：10-20s）和关门延时时间（范围：15-30s）。各参数的取值范围可根据不同项目的实际需求进行调整，并通过司机室显示屏HMI发出开始测试指令(在屏幕上按下“开始测试”按钮)，开始测试指令和车门循环测试的参数通过控制总线发送给TCMS系统的车辆控制单元VCU。
步骤3、车辆控制单元VCU接收到开始测试指令和车门循环测试的参数后，先判断车辆是否处于NRM运行模式或人工驾驶模式，并且检测到列车零速信号有效，如果条件满足，则说明车辆可以进行开关门测试。车辆控制单元VCU进行测试程序的初始化，将循环测试次数、开门延时时间和关门延时时间赋值给程序内部变量，同时激活车辆控制单元VCU内部的自动开关门使能信号（在整个自动开关门循环测试过程中，该自动开关门使能信号一直激活），并且根据车门循环测试的参数向所有车辆的车门系统的网关门发送控制指令。
启动测试程序是，首先车辆控制单元VCU触发一个5s延时，同时输出关门信号，保证所有车门处于关闭状态。
测试过程中，车辆控制单元VCU检查内部的自动开关门使能信号，如果自动开关门使能信号被激活，则根据车门循环测试的参数进行逻辑处理，按照参数设定的循环测试次数进行倒计次显示（一次开门信号和关门信号输出为一个循环周期，每个周期对循环测试的次数减1，并将剩余的测试次数发送给HMI实时显示），并向所有车辆的车门系统的网关门发送控制指令，所述控制指令包括“开始测试信号”（建议使用使能信号，即高电平有效）、“终止测试信号”、“开门信号”和“关门信号”。当需要执行开门时，车辆控制单元VCU向门系统的网关门发送“开始测试信号”（如采用使能信号，则整个测试过程维持高电平）和“开门信号”；当需要执行关门时，车辆控制单元VCU向门系统的网关门发送“开始测试信号”和“关门信号”，对应的网关门接收到“开始测试信号”和“开门信号”后，控制车门打开；网关门接收到“开始测试信号”和“关门信号”后，控制车门关闭。
步骤4、车门系统的网关门根据接收到的控制指令向门控器发送开门或关门的信号，控制本车所有车门统一动作。与步骤3对应的，网关门接收到“开始测试信号”和“开门信号”后，控制车门打开；网关门接收到“开始测试信号”和“关门信号”后，控制车门关闭。并且将车门状态反馈信息给车辆控制单元VCU。车门状态反馈信息包括：车门关锁到位、车门完全打开、车门紧急解锁、车门隔离、关门障碍物激活、车门紧急解锁请求和车门系统内部诊断的故障信息。
步骤5、车辆控制单元VCU对车门状态反馈信息进行车门状态诊断（当主门网关通信状态正常时，车辆控制单元VCU使用主门网关发送的车门状态反馈信息进行车门状态诊断，当主门网关通信状态不正常时，使用辅门网关发送的车门状态反馈信息进行车门状态诊断），并诊断出本车厢所有车门的状态。车门诊断信息包括：未知、隔离、紧急解锁、紧急解锁请求、检测到障碍物、打开和关闭。车辆控制单元VCU将诊断信息并发送给司机室显示屏HMI以图标的方式显示，便于查看所有车门的实时状态。
步骤6、开关门循环测试的次数采用倒计次的方式，当开关门循环测试次数归零时，车辆控制单元VCU向门系统发送关门的信号并且复位车辆控制单元VCU内部的自动开关门使能信号，司机室显示屏HMI根据车辆控制单元VCU发送的开关门循环测试次数（次数归零）自动复位开关门测试控制界面，本次测试结束。如果测试过程中需要终止测试，则人工按下司机室显示屏HMI上的“停止测试”按钮，司机室显示屏HMI向车辆控制单元VCU发送“停止测试指令”，车辆控制单元VCU接收到“停止测试指令”后复位车辆控制单元VCU内部的自动开关门的使能信号，并向门系统发送关门的信号，同时将车门状态反馈给司机室显示屏HMI显示，本次测试结束。
本实施例中，由于在车辆控制单元VCU内建了测试程序并制定了相应的规则，在测试过程中被人为终止时或者测试次数归零，车辆控制单元VCU向门系统的网关门输出“终止测试信号”，网关门接收到“终止测试信号”后，控制车门关闭，本次测试结束。
若开关门循环测试的剩余次数为0并且车门都已关闭，或者“停止测试指令”被执行，则司机室显示屏HMI的测试界面复位。
由车辆控制单元VCU按照设定的参数，结合列车的控制模式和运行状态（屏蔽正线运营过程中对车门的测试控制），自动控制全部车门统一进行开、关门动作，并将全部车门的状态发送到HMI界面显示。测试过程中任何车门状态出现异常，都能够精确定位，同时准确识别车门的故障类型。
本实施例中车辆控制单元VCU向门系统的网关门发送的指令包括：开始测试（电平信号，开、关门信号使能信号，该信号激活时网关门才会执行相应的开、关门信号）、停止测试（3s脉冲，单次）、开门信号（3s脉冲，单次）和关门信号（3s脉冲，单次）。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、需要进行测试时，将车辆设置为NRM运行模式或人工驾驶模式；
步骤2、通过TCMS系统的人机交互设备设置车门循环测试的参数，所述车门循环测试的参数包括开关门循环测试次数、开门延时时间和关门延时时间，并通过人机交互设备并发出“开始测试指令”，所述“开始测试指令”和车门循环测试的参数通过控制总线发送给TCMS系统的车辆控制单元（VCU）；
步骤3、车辆控制单元（VCU）接收到“开始测试指令”和车门循环测试的参数后，确定车辆处于NRM运行模式或人工驾驶模式，并且检测到列车零速信号有效，此时激活车辆控制单元（VCU）内部自动开关门的使能信号，车辆控制单元（VCU）根据车门循环测试的参数向所有车辆的车门系统的网关门发送控制指令；
步骤4、车门系统在每辆车的两侧各有一个网关门，两个网关门一主一从，热备冗余，网关门接入TCMS系统的控制总线，并与车辆控制单元（VCU）进行数据交换，本辆车的所有车门通过门系统的内网连接；车门系统的网关门根据接收到的控制指令向本车厢的所有门控器发送开、关门指令，控制本车厢所有车门统一动作，并将车门状态反馈信息给车辆控制单元（VCU）；
步骤5、车辆控制单元（VCU）对网关门反馈的本车厢车门信息进行状态诊断，并发送给人机交互设备，同时将开关门循环测试的剩余次数送给人机交互设备；
步骤6、当开关门次数达到参数中设定的开关门测试次数，车辆控制单元（VCU）向车门系统的网关门发送关门的信号，并复位车辆控制单元（VCU）内部的自动开关门使能信号，测试结束。
2.根据权利要求1所述的基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，其特征在于：如果测试过程中需要终止测试，则人工通过人机交互设备（HMI）向车辆控制单元（VCU）发送“停止测试指令”，车辆控制单元（VCU）接收到“停止测试指令”后复位车辆控制单元（VCU）内部的自动开关门的使能信号，向门系统发送关门的信号，并将车门状态反馈给人机交互设备，测试结束。
3.根据权利要求1所述的基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，其特征在于：NRM运行模式启动方法为：将激活司机室的列车自动驾驶系统（ATC）的旁路开关打到“旁路”位，列车自动进入NRM运行模式。
4.根据权利要求1所述的基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，其特征在于：所述人机交互设备（HMI）为司机室显示屏。
5.根据权利要求1所述的基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，其特征在于：车门状态反馈信息包括：车门关锁到位、车门完全打开、车门紧急解锁、车门隔离、关门障碍物激活、车门紧急解锁请求和车门系统内部诊断的故障信息。
6.根据权利要求1所述的基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，其特征在于：步骤5中，当主门网关通信状态正常时，车辆控制单元（VCU）使用主门网关发送的车门状态反馈信息进行车门状态诊断，当主门网关通信状态不正常时，使用辅门网关发送的车门状态反馈信息进行车门状态诊断。
7.根据权利要求1所述的基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，其特征在于：在测试过程中，车辆控制单元（VCU）检查内部的自动开关门使能信号，如果自动开关门使能信号被激活，则车辆控制单元（VCU）根据车门循环测试的参数向所有车辆的车门系统的网关门发送控制指令，所述控制指令包括“开始测试信号”、“终止测试信号”、“开门信号”和“关门信号”，当需要执行开门时，车辆控制单元（VCU）向门系统的网关门发送“开始测试信号”和“开门信号”；当需要执行关门时，车辆控制单元（VCU）向门系统的网关门发送“开始测试信号”和“关门信号”；网关门接收到“开始测试信号”和“开门信号”后，控制车门打开；网关门接收到“开始测试信号”和“关门信号”后，控制车门关闭。
8.根据权利要求7所述的基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，其特征在于：当循环测试的剩余次数归零或者车辆控制单元（VCU）接收到人机交互设备发送的“停止测试指令”，车辆控制单元（VCU）向门系统的网关门发送“终止测试信号”，网关门接收到“终止测试信号”后，控制车门关闭。
9.根据权利要求7所述的基于车载TCMS系统控制的列车自动开关门测试方法，其特征在于：若开关门循环测试的剩余次数为0并且车门都已关闭，或者“停止测试指令”被执行，则人机交互设备的测试界面复位。
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