CN116674616A - 一种列控车载设备与增强型leu的仿真测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的列控车载设备与增强型LEU的仿真测试系统，包括仿真控制平台、联锁仿真软件、LEU工装、C接口切换工装、有源应答器；联锁仿真软件与增强型LEU直接接口，模拟实现各车站进路控制，实现对增强型LEU的输入控制；LEU工装采用真实的存储型LEU设备，接收仿真控制软件发送的进路信息，选取对应包含股道号、以及线路数据的报文发送至C接口切换工装；C接口切换工装与仿真测试平台直接接口，通过接收仿真控制平台的指令，切换增强型LEU的输出以及LEU工装的输出通道。本发明的测试系统，可实现在实验室车载和地面核心设备均采用真实设备，同时结合模拟仿真设备及控制软件，构建室内集成测试环境。
Description
技术领域
本发明涉及列控仿真测试系统，尤其涉及一种列控车载设备与增强型LEU的仿真测试系统。
背景技术
随着我国铁路的发展，在CTCS级技术体系框架下，专利CN113120041A充分借鉴CTCS-2级和CTCS-3级列控系统相关技术和设计，提出一种增强既有线C0系统安全的列车运行控制系统(简称CTCS-S系统)，在既有CTCS列控系统基础上，增强既有的LKJ设备功能和LEU设备功能。而为确保新型列控系统的可靠性及安全性，需要通过大量的测试来进行验证，尤其是进行系统集成测试来验证系统整体功能和性能，现在已提出的系统集成测试技术中，基本均为通过仿真设备和模拟软件来实现地面设备向被测试的车载设备发送信息，进而实现对车载设备的集成测试验证，而无法同时对列控系统的地面设备、车载设备、以及地面设备和车载设备的兼容性进行集成测试，更没有实现对增强型LEU的系统集成测试，从而无法准确的评估已提出的CTCS-S系统的可靠性和安全性。
本发明提出一种基于半实物仿真的列控车载设备和增强型LEU的测试系统，车载和地面核心设备均采用真实设备，对照铁路现场具有很好的一致性，可以使测试人员在实验室试验环境下，及时有效的发现系统技术方案、系统功能或工程数据等存在的问题，为CTCS-S系统实际运营提供可靠保障。
发明内容
本发明提出一种基于半实物仿真的列控车载设备和增强型LEU的测试系统，核心车载和地面均采用真实设备，可以实现对CTCS-S系统进行系统集成测试，同时实现对增强型LEU的测试。
本发明提出一种列控车载设备与增强型LEU的仿真测试系统，该系统包括仿真控制平台、联锁仿真软件、LEU工装、C接口切换工装、有源应答器；
所述仿真控制平台包括仿真控制软件和LKJ整机测试调理箱；
所述联锁仿真软件与增强型LEU直接接口，模拟实现各车站进路控制，包括进路选排、取消、解锁，并与增强型LEU通信，将进路信息发送至增强型LEU，实现对增强型LEU的输入控制；可配置不同车站的该联锁仿真软件；
所述增强型LEU设备为存储型LEU，是被测试真实设备，接收所述联锁仿真软件发送的进路信息，输出包含对应股道号的报文，发送至C接口切换工装；
所述LEU工装采用真实的存储型LEU设备，接收仿真控制软件发送的进路信息，选取对应包含股道号、以及线路数据的报文发送至C接口切换工装；
所述C接口切换工装与所述仿真测试平台直接接口，通过接收所述仿真控制平台的指令，针对不同的应用场景，切换所述增强型LEU的输出以及所述LEU工装的输出通道，以实现连续模拟线路中应答器组的应用场景；
所述系统通过模拟列车在实际线路运行场景，向车载设备和所述增强型LEU提供符合接口定义的输入信号，可实现对列控车载设备和增强型LEU设备的系统集成测试。
本发明的基于半实物仿真的车载设备和LEU的测试系统，可以实现在实验室车载和地面核心设备均采用真实设备，同时结合模拟仿真设备及控制软件，构建室内集成测试环境，保证测试环境对比现场使用的一致性；同时，系统可以根据列车运行位置和线路数据，实时发送地面应答器数据，并实现发送报文的有效作用时间与实际列车线路运行一致。
附图说明
图1为本发明基于车载设备和增强型LEU的测试系统结构图；
图2为C接口切换工装结构示意图；
图3为有源应答器组报文控制举例示意图；
图4A为有源应答器结构原理示意图；
图4B为有源应答器(可控)结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应该指出的是，对本领域的普通技术人员来讲，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
本申请基于半实物仿真的列控车载设备和增强型LEU的测试系统，该系统包括仿真控制平台、联锁仿真软件、LEU工装、C接口切换工装、有源应答器(可控)等，系统构成如图1所示。
所述测试系统通过模拟列车在实际线路运行场景，向车载设备和增强型LEU提供符合接口定义的输入信号，可实现对列控车载设备和增强型LEU设备的系统集成测试。测试系统中LEU工装、有源应答器(可控)使用真实设备，车地通信环境与现场真实环境更接近，可提高实验室测试的真实性和有效性。
所述仿真控制平台包括仿真控制软件和LKJ整机测试调理箱。
所述仿真控制软件控制LKJ整机测试调理箱实现线路轨道电路占用和控制地面应答器报文发送等功能，模拟列车运行，根据测试需求向增强型LKJ发送符合接口定义的地面线路信息，包括信号机灯位信息、列车速度信息、司机手柄信息等；同时控制屏幕显示仿真线路的整体情况，包括站场图、列车位置、信号机显示、轨道电路占用状态、临时限速、应答器状态等内容。
所述LKJ整机测试调理箱根据仿真控制软件的输出实现向增强型LKJ发送符合相应接口要求的信号。
所述增强型LKJ是车载设备的核心，其基于车载集中存储的线路基础数据，从主体机车信号接收轨道电路信息，从BTM接收车站应答器或始发站股道应答器的应答器报文，能实现走行线路自动选取、车站号自动确定、以及列车自动对标、车位自动校正的功能。
所述联锁仿真软件与增强型LEU直接接口，模拟实现各车站进路控制，包括进路选排、取消、解锁等，并与增强型LEU通信，将进路信息发送至增强型LEU设备，实现对增强型LEU的输入控制。根据不同车站，可配置不同车站的联锁仿真软件。联锁仿真软件与增强型LEU设备采用以太网口或全双工串口进行通信，传输进路信息以及交互增强型LEU状态信息等。
增强型LEU设备为存储型LEU，是被测试真实设备，接收联锁仿真软件发送的进路信息，输出包含对应股道号的报文，发送至C接口切换工装。
所述LEU工装采用真实的存储型LEU设备，接收仿真控制软件发送的进路信息，选取对应包含股道号、以及线路数据的报文发送至C接口切换工装。存储的报文包括车站线路数据报文和区间线路数据报文。
所述C接口切换工装与仿真测试平台直接接口，通过接收仿真控制平台的指令，针对不同的应用场景，切换增强型LEU的输出以及LEU工装的输出通道，以实现连续模拟线路中应答器组的应用场景。
所述有源应答器(可控)采用真实的A接口(应答器与BTM之间的接口)向车载设备传输报文，由于实验室BTM设备和天线固定安装，为模拟车载BTM天线移动通过应答器，专门设计有源应答器(可控)，有源应答器(可控)在标准有源应答器上改造，A接口输出受C接口切换工装输出信号的控制，实现应答器激活和报文发送。仿真控制平台通过C接口切换工装与有源应答器(可控)，根据行车位置和线路应答器安装位置，控制整条线路应答器报文发送。
本方案的技术优势：测试系统中LEU工装、有源应答器(可控)使用真实设备，保持标准应答器的A接口电气性能，相比于仿真环境，车地通信环境与现场真实环境更接近，可提高实验室测试的真实性和有效性，并具备列控车载设备与增强型LEU设备的集成测试功能。
所述的C接口切换工装包括通信控制模块、C接口输出模块，如图2所示。
所述的通信控制模块，通过RS422串行总线与仿真控制平台通信，由仿真控制平台提供应答器所在组内位置、应答器类型、应答器编号、列车速度等关键信息，通信控制模块根据协议信息进行应答器匹配和C接口报文发送时间计算，通过只控制1个有源应答器实现对线路场景中多个应答器的模拟。
所述的通信控制模块向有源应答器输出一路开关控制信号，对有源应答器A接口输出进行开关控制，实现1个有源应答器模拟现在应答器输出和无应答器输出两种状态。
所述的C接口输出模块，与有源应答器直接接口，包括电源接口、C1接口(DBPL编码格式的报文)、FSK输出控制接口。C接口输出模块获取LEU提供的原始C接口信号，通过C1/C6分离电路将C6信号滤波，保留C1信号，即DBPL编码格式的报文传输给有源应答器。此方案适用于近距离通信，将C6信号更换为5V直流电路，可简化C接口输出模块电路复杂度。
所述C接口切换工装可分别连接LEU工装、增强型LEU各4路C接口通道。组内应答器距离较近，尤其在列车高速通过的场景下，应答器作用时间较短，为保证报文切换的时效性，设计使用LEU4路通道分别对应模拟同一组不同位置的有源应答器。当仿真测试系统模拟列车运行通过一组应答器时，如图3，从左到右依次为一组3个应答器，应答器1为有源应答器，接收增强型LEU的报文，应答器2、3为无源应答器。首先列车接近应答器1，此时仿真控制平台通过RS422接口向通信控制模块发送控制信息。通信控制模块通过控制信号1选择控制开关切换至增强型LEU，C-1输出通道，通过FSK输出控制接口使能有源应答器工作，模拟联锁通过增强型LEU向应答器1发送对应的报文，实现对增强型LEU进行系统仿真的目的；通信控制模块根据列车运行速度、应答器作用范围计算报文发送时间，当发送时间满足要求，即关断FSK输出控制接口，禁止有源应答器工作，模拟无应答器的线路状态。当列车接近应答器2，仿真控制平台通过RS422接口向通信控制模块发送控制信息。通信控制模块通过控制信号1选择控制开关切换至LEU工装，C-2输出通道，模拟无源应答器发送对应的报文，通信控制模块根据列车运行速度、应答器作用范围计算报文发送时间，当发送时间满足要求，即关断FSK输出控制接口，禁止无源应答器工作，模拟无应答器的线路状态。同理，应答器3也按照类似的机制处理。
本方案技术优势：C接口切换工装通过控制切换增强型LEU和LEU工装不同通道向有源应答器(可控)发送报文，实现单个应答器模拟多个线路应答器场景；通过列车运行速度，结合当前发送时机计算报文持续发送时间，进行主动关断，实现高精度报文切换。
所述有源应答器(可控)与既有的有源应答器有着明显的区别。
既有的有源应答器包含C接口、电源转化模块、FSK转化模块、FSK发射模块、27MHz接收模块和默认报文模块，如图4A所示。其输入端口是标准C接口，含C1报文数据差分接口和C6载波差分接口。既有有源应答器工作时，电源转化模块接收到C接口中的C6载波信号，将信号调理为直流电源，供给各电路模块使用；FSK转化模块以差分的形式接收C接口中的C1报文数据，并对报文数据进行一系列信号调理之后输出FSK信号；接着FSK发射模块做好发射准备，依照27MHz接收模块的控制指令来向BTM发射FSK信号；而27MHz接收模块将会在列车通过时输出FSK发射的控制指令指令。当C接口信号中断，默认报文模块开始工作，列车通过时应答器发射的是默认报模块内数据的FSK信号。既有有源应答器接收到车载BTM天线发射的27MHz能量之后，才会启动FSK发射功能，将FSK信号发送给车载BTM天线。
所述有源应答器(可控)包含非标准的增强型C接口、FSK转化模块、FSK发射模块，如图4B所示。所述有源应答器(可控)的增强型C接口与C接口切换工装直接接口，包含C1接口、电源接口和FSK输出控制接口。
所述有源应答器(可控)在工作时，电源接口直接为电路模块提供工作电源；FSK转化模块以单端的形式接收C1接口的报文数据，并对报文数据进行一系列信号调理之后输出FSK信号；FSK发射模块做好发射准备，受FSK输出控制接口的控制指令来向BTM发射FSK信号；FSK输出控制接口用于控制FSK发射功能。这就意味着有源应答器(可控)何时发送FSK信号，是依据C接口切换工装的FSK输出控制接口的控制，而不再取决于何时接收到BTM车载天线发射的27MHz能量。
另外，所述有源应答器(可控)并不包含默认报文模块。
本方案的技术优势：既有有源应答器一旦C接口中断，就会发送默认报文。需要让BTM天线关闭或者移出到作用范围以外，才能执行切换其他有源报文的操作。本方案可以做到受控发送有源报文，并可通过关断FSK模拟线路无应答器状态。可以让BTM天线始终激活应答器，二者保持静止的实验室情况下，模拟实际使用中BTM天线通过多台有源应答器的场景。
既有有源应答器通过C6信号为应答器提供工作能量，如通过控制C6信号模拟有应答器和无应答器切换，会因应答器内部电源电路启动及稳定需要一定时间导致切换时间较长。本发明所述控制系统通过控制FSK模拟线路有应答器和无应答器切换；可不关断应答器内部电源电路，直接控制FSK信号，可对应答器进行实时切换。
上述实施例是提供给熟悉本领域的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明构思的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，这些修改或变化均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种列控车载设备与增强型LEU的仿真测试系统，该系统包括仿真控制平台、联锁仿真软件、LEU工装、C接口切换工装、有源应答器；
所述仿真控制平台包括仿真控制软件和LKJ整机测试调理箱；
所述联锁仿真软件与增强型LEU直接接口，模拟实现各车站进路控制，包括进路选排、取消、解锁，并与增强型LEU通信，将进路信息发送至增强型LEU，实现对增强型LEU的输入控制；可配置不同车站的该联锁仿真软件；
所述增强型LEU设备为存储型LEU，是被测试真实设备，接收所述联锁仿真软件发送的进路信息，输出包含对应股道号的报文，发送至C接口切换工装；
所述LEU工装采用真实的存储型LEU设备，接收仿真控制软件发送的进路信息，选取对应包含股道号、以及线路数据的报文发送至C接口切换工装；
所述C接口切换工装与所述仿真测试平台直接接口，通过接收所述仿真控制平台的指令，针对不同的应用场景，切换所述增强型LEU的输出以及所述LEU工装的输出通道，以实现连续模拟线路中应答器组的应用场景；
所述系统通过模拟列车在实际线路运行场景，向车载设备和所述增强型LEU提供符合接口定义的输入信号，可实现对列控车载设备和增强型LEU设备的系统集成测试。
2.根据权利要求1所述的仿真测试系统，其特征在于，所述仿真控制软件控制所述LKJ整机测试调理箱实现线路轨道电路占用和控制地面应答器报文发送功能，模拟列车运行，根据测试需求向增强型LKJ发送符合接口定义的地面线路信息，同时控制屏幕显示仿真线路的整体情况；
所述LKJ整机测试调理箱根据仿真控制软件的输出实现向增强型LKJ发送符合相应接口要求的信号。
3.根据权利要求2所述的仿真测试系统，其特征在于，所述仿真测试系统中所述LEU工装、有源应答器使用真实设备，保持标准应答器的A接口电气性能。
4.根据权利要求2所述的仿真测试系统，其特征在于，所述增强型LKJ是车载设备的核心，其基于车载集中存储的线路基础数据，从主体机车信号接收轨道电路信息，从BTM接收车站应答器或始发站股道应答器的应答器报文，能实现走行线路自动选取、车站号自动确定、以及列车自动对标、车位自动校正的功能。
5.根据权利要求1所述的仿真测试系统，其特征在于，所述有源应答器采用真实的A接口向车载设备传输报文，由于实验室BTM设备和天线固定安装，为模拟车载BTM天线移动通过应答器，设计该有源应答器为可控，即在标准有源应答器上改造，A接口输出受C接口切换工装输出信号的控制，实现应答器激活和报文发送；
所述仿真控制平台通过C接口切换工装与有源应答器，根据行车位置和线路应答器安装位置，控制整条线路应答器报文发送。
6.根据权利要求2所述的仿真测试系统，其特征在于，所述C接口切换工装包括通信控制模块、C接口输出模块；
所述通信控制模块，通过RS422串行总线与所述仿真控制平台通信，由仿真控制平台提供应答器所在组内位置、应答器类型、应答器编号、列车速度的关键信息，所述通信控制模块根据协议信息进行应答器匹配和C接口报文发送时间计算，通过只控制1个有源应答器实现对线路场景中多个应答器的模拟；
所述通信控制模块向所述有源应答器输出一路开关控制信号，对有源应答器A接口输出进行开关控制，实现1个有源应答器模拟现在应答器输出和无应答器输出两种状态；
所述C接口输出模块，与有源应答器直接接口，包括电源接口、C1接口、FSK输出控制接口；C接口输出模块获取LEU提供的原始C接口信号，通过C1/C6分离电路将C6信号滤波，保留C1信号，即DBPL编码格式的报文传输给有源应答器。
7.根据权利要求6所述的仿真测试系统，其特征在于，所述C接口切换工装可分别连接LEU工装、增强型LEU各4路C接口通道；
为保证报文切换的时效性，设计使用LEU4路通道分别对应模拟同一组不同位置的有源应答器；
所述C接口切换工装通过控制切换所述增强型LEU和所述LEU工装不同通道向有源应答器发送报文，实现单个应答器模拟多个线路应答器场景；通过列车运行速度，结合当前发送时机计算报文持续发送时间，进行主动关断，实现高精度报文切换。
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Cited By (2)
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| CN117596317A (zh) * | 2024-01-17 | 2024-02-23 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 一种应答器传输仿真方法、装置、设备及介质 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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