CN202713346U

CN202713346U - 多功能车辆总线干扰装置

Info

Publication number: CN202713346U
Application number: CN 201220369361
Authority: CN
Inventors: 王延超; 陈海燕; 张永贵
Original assignee: CNR Dalian Electric Traction R& D Center Co Ltd
Current assignee: CRRC Yangtze Co Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2022-07-27

Abstract

本实用新型提供一种多功能车辆总线干扰装置，该干扰装置包括总线监测单元、参数设定单元、控制单元和信号调理单元，其中，参数设定单元与控制单元相连；控制单元与总线监测单元相连；信号调理单元与控制单元相连。该干扰装置可产生用于模拟列车上的其他电气电子设备的传输线路在传输信号时对MVB总线产生干扰的信号，并输出至MVB总线上，以测试MVB总线在存在干扰信号时，运行的可靠性和稳定性。

Description

多功能车辆总线干扰装置

技术领域

本实用新型涉及通信技术，尤其涉及一种多功能车辆总线干扰装置。

背景技术

列车通信网络（Train Communication Network，简称TCN），是列车上各车厢之间和各车厢内部各种车载设备之间传送控制信号、检测信息、诊断信息等各种数据的通信网络。

世界上许多国家已成功研制出各具特色的TCN系统，为实现车载数据通信的国际标准，国际电工技术委员会通过了一项列车通信网络专用标准，即IEC61375-1TCN标准。该标准中将TCN分成连接各节可动态编组车厢的绞线式列车总线(Wire Train Bus，简称WTB)系统和连接车厢内各种车载设备的多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus，简称MVB)系统。

MVB系统的开发是在符合IEC61375-1协议定义的框架下，对系统中涉及的多个节点设备之间的数据交换过程进行控制，涉及各个节点设备本身对数据交换的需求和响应，系统结构复杂，当将MVB系统构建完成安装于列车上时，各节点设备需要通过MVB总线传输各种数据，并且，由于列车上设置有其他的电气电子设备的传输线路，其他电气电子设备通过传输线路传输信号时，会对MVB总线产生干扰，因此，需要一种干扰装置，用于模拟MVB总线在实际应用环境下的干扰信号，以测试MVB总线存在干扰信号情况下，运行的可靠性和稳定性。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多功能车辆总线干扰装置，以模拟MVB总线在实际应用环境下的干扰信号，测试MVB总线存在干扰信号情况下，运行的可靠性和稳定性。

该多功能车辆总线干扰装置，包括：

用于实时获取MVB总线上的传输数据，并对所述传输数据进行解析以获取所处传输数据中各帧数据对应的数据端口号，当判断获知传输的帧数据对应的数据端口号与预设数据端口号相同时，生成干扰开始信号的总线监测单元；

用于设置干扰参数的参数设定单元；

用于在接收到所述干扰开始信号时，根据所述干扰参数生成干扰信号的控制单元；

和

用于对所述干扰信号进行调理后输出至MVB总线的信号调理单元；

其中，

所述参数设定单元与控制单元相连；所述控制单元与所述总线监测单元相连；所述信号调理单元与所述控制单元相连。

如上所述的多功能车辆总线干扰装置，其中，还包括：

两个对外插件，各所述对外插件上均设置有对外通信接口，各所述对外插件分别与所述信号调理单元相连，且各所述对外插件上还设置有用于将经所述信号调理单元输出的干扰信号分别输出至MVB总线上的对外通信接口。

如上所述的多功能车辆总线干扰装置，其中，所述信号调理单元包括：

用于将所述干扰信号的功率放大设定倍数后输出的运算放大器和用于将所述控制单元与MVB总线电气隔离的隔离变压器；

其中，

所述运算放大器的反相输入端与所述控制单元相连，所述运算放大器的同相输入端接地；

所述隔离变压器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中，

所述运算放大器的输出端与所述第一输入端相连，所述第二输入端接地；

所述第一输出端通过第一传输线路用于与MVB总线相连，所述第二输出端通过第二传输线路用于与MVB总线相连，且所述第一传输线路中串联有第一可调电阻，所述第二传输线路中串联有第二可调电阻；且所述第一传输线路和第二传输线路之间并联有第三可调电阻和可调电容；

该干扰装置还包括用于根据所述干扰参数生成阻抗调节信号，以控制调节所述第一可调电阻、第二可调电阻、第三可调电阻输出的电阻值和可调电容输出的电容值的阻抗匹配控制单元；

其中，

所述阻抗匹配控制单元分别与所述参数设定单元、所述第一可调电阻、所述第二可调电阻、所述第三可调电阻和所述可调电容相连。

如上所述的多功能车辆总线干扰装置，其中，还包括：

用于在接收到干扰开始信号时开始计时，并在到达预设计时时间后生成干扰停止信号的计时器；

用于在接收到所述干扰开始信号时生成第一开关控制信号，且在接收到所述干扰停止信号时生成第二开关控制信号的开关信号产生单元；

和继电器；

其中，

所述计时器与所述总线监测单元相连；

所述开关信号产生单元分别与所述计时器和所述总线监测单元相连；

所述继电器的输入端与所述开关信号产生单元相连，所述继电器的输出端常开触点串接于所述与所述运算放大器的输出端与所述隔离变压器的第一输入端之间。

如上所述的多功能车辆总线干扰装置，其中，还包括：

第一双向开关，所述第一双向开关的不动端经第四电阻连接至所述第一传输线路，且所述第一双向开关的动端切换地连接至直流电压源或接地；

第二双向开关，所述第二双向开关的不动端经第五电阻连接至所述第二传输线路，且所述第二双向开关的动端切换地连接至直流电压源或接地；

隔直电容，串接于所述第一传输线路或第二传输线路中。

本实用新型提供的多功能车辆总线干扰装置，可产生用于模拟列车上的其他电气电子设备的传输线路在传输信号时对MVB总线产生干扰的信号，并输出至MVB总线上，以测试MVB总线在存在干扰信号时，运行的可靠性和稳定性，以便于开发人员和测试人员了解MVB总线系统在实际应用环境下的运行情况，有助于开发人员针对现有的MVB总线系统进行优化，进而提高MVB总线系统运行的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为实用新型实施例所提供的多功能车辆总线干扰装置的结构示意图；

图2为实用新型另一实施例所提供的多功能车辆总线干扰装置的结构示意图；

图3为实用新型又一实施例所提供的多功能车辆总线干扰装置的结构示意图。

具体实施方式

TCN是一种应用于列车上的通信网络，根据国际电工技术委员会通过的列车通信网络专用标准，即IEC61375-1TCN标准，将TCN分成连接各节可动态编组车厢的WTB系统和连接车厢内各种车载设备的MVB系统。

MVB总线是TCN系统的重要组成部分，用于连接车厢内各种车载设备，当将TCN系统构建完成安装于列车上时，各节点设备需要通过MVB总线传输各种数据，并且，由于列车上设置有其他的电气电子设备的传输线路，其他电气电子设备通过传输线路传输信号时，会对MVB总线产生干扰，本实施例提供的干扰装置可用于模拟MVB总线在实际应用环境下的干扰信号，以测试MVB总线存在干扰信号情况下，运行的可靠性和稳定性。

图1为实用新型实施例所提供的多功能车辆总线干扰装置的结构示意图，如图1所示，该干扰装置包括总线监测单元10、参数设定单元11、控制单元12和信号调理单元13。

总线监测单元10，用于实时获取MVB总线上的传输数据，并对所述传输数据进行解析以获取所处传输数据中各帧数据对应的数据端口号，当判断获知传输的帧数据对应的数据端口号与预设数据端口号相同时，生成干扰开始信号。

MVB总线上设置有多个端口，通过各端口与节点设备相连，各节点设备通过对应的端口向MVB总线上传输数据，MVB总线是一种串行数据通信总线，在传输数据时，数据是一帧一帧的在总线上传输的，该数据为二进制编码的数据，每帧数据包括多个数据位，每帧数据中的数据位包括识别各设备的地址位、校验序列位和逻辑端口地址位等，在数据通信时，接收数据的设备可通过逻辑端口地址位判断该帧数据来自于MVB总线上的哪个端口。

本实施例中的数据端口号可为与数据中的逻辑地址位对应的编码号，预设数据端口号为预先设定的数据端口号，该预设数据端口号与MVB总线上设置的端口相对应，也就是通过预设数据端口号可判断传输的帧数据来自MVB总线上的具体哪个端口，该预设数据端口号可以设定一个，也可以设定多个，每个预设数据端口号对应MVB总线上的一个端口。

总线监测单元用于与MVB总线相连，总线监测单元可实时的获取MVB总线上的传输数据，当某一时刻经过对MVB总线上传输数据的解析，判断出此时该帧数据对应的数据端口号与预设端口数据号相同时，则生成干扰开始信号，并将该干扰开始信号发送给控制单元，也就是此时开始向MVB总线上施加干扰信号。

由于预设数据端口号与MVB总线上的端口对应，即数据端口号可代表传输数据来自于何种端口，因此，当传输的帧数据对应的数据端口号与预设端口号相同时，也就是，当MVB总线上传输该帧数据的某一或某些端口此时正在传输数据时，开始向MVB总线上施加干扰信号，即当MVB总线上设置有该端口时，存在干扰信号的情况下，对MVB总线运行的可靠性和稳定性进行测试，如果施加干扰信号后，发现MVB总线在传输数据时出现数据丢失或其他故障等，说明MVB总线运行不稳定，相关开发人员或测试人员针可对具体情况采取相应措施。

参数设定单元11，与控制单元相连12，用于设置干扰参数。

控制单元12，与所述总线监测单元10相连，用于在接收到所述干扰开始信号时，根据所述干扰参数生成干扰信号。

控制单元可以是计算机或其他形式的处理器等，参数设定单元可以为与控制单元进行交互的数据输入装置，例如，通过键盘、鼠标或触控输入板等数据输入装置向计算机的操作界面设置干扰参数。

该干扰参数主要包括干扰类型、干扰电压、干扰频率、阻尼参数、干扰施加时间、干扰端口号、干扰信号源端电阻等，主控单元根据该干扰参数生成干扰信号，干扰信号是模拟列车上的其他电气电子设备的传输线路在传输信号时对MVB总线产生干扰的信号，该信号通常为一定幅值、宽度和频率的脉冲信号。控制单元根据设置的干扰参数生成干扰信号，干扰参数不同，生成的干扰信号的幅值、宽度和频率就不同，该干扰信号可以为一个单独的干扰脉冲，也可以为一系列的干扰脉冲，也就是在MVB总线上连续施加干扰信号。

信号调理单元13，与所述控制单元12相连，用于对所述干扰信号进行调理后输出至MVB总线。

信号调理单元可通过相关的硬件电路实现，用于串接于MVB总线上，作用是对控制单元产生的干扰信号进行进一步的调理后再输出至MVB总线，例如，对干扰信号进行放大，并进一步的滤除干扰信号中的噪声等调理，以得到质量较好的干扰信号。

由上述技术方案可知，本实施例提供的多功能车辆总线干扰装置，可产生用于模拟列车上的其他电气电子设备的传输线路在传输信号时对MVB总线产生干扰的信号，并输出至MVB总线上，以测试MVB总线在存在干扰信号时，运行的可靠性和稳定性，以便于开发人员和测试人员了解MVB总线系统在实际应用环境下的运行情况，有助于开发人员针对现有的MVB总线系统进行优化，进而提高MVB总线系统运行的可靠性和稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步的，该干扰装置中还可进一步的包括两个对外插件，各所述对外插件上均设置有对外通信接口，各所述对外插件分别与所述信号调理单元相连，且各所述对外插件上还设置有用于将经所述信号调理单元输出的干扰信号分别输出至MVB总线上的对外通信接口。

本实施例设置对外插件的作用，一方面是方便将信号调理单元串接于MVB上，另一方面是，由于MVB总线通常采用双线冗余的传输方式，也就是MVB总线通常包括两组传输线路，两组输出线路同时传输相同的数据，当一组传输线路传输数据失败时,另一条传输线路可以保证连续的数据通信，避免单线传输数据出错的情况，因此，本实施例中，设置两个对外插件，两对外插接的对外通信接口用于与MVB总线中的两组输出线路对应相连，干扰信号通过信号调理单元后可通过各对外插件同时输出至MVB总线上，以对MVB总线中的两组传输线路同时施加干扰信号。

图2为实用新型另一实施例所提供的多功能车辆总线干扰装置的结构示意图，如图2所示，该干扰装置中还包括阻抗匹配控制单元14，所述信号调理单元包括运算放大器U₁和隔离变压器T₁。

所述运算放大器U₁的反相输入端与所述控制单元12相连，所述运算放大器的同相输入端接地，用于将所述干扰信号的功率放大设定倍数后输出；

所述隔离变压器T₁包括第一输入端D₁、第二输入端D₂、第一输出端D₃和第二输出端D₄，用于将所述控制单元12与MVB总线电气隔离，其中，

所述运算放大器U₁的输出端与所述第一输入端D₁相连，所述第二输入端D₂接地；

所述第一输出端D₃通过第一传输线路用于与MVB总线相连，所述第二输出端D₄通过第二传输线路用于与MVB总线相连，且所述第一传输线路中串联有第一可调电阻R₁，所述第二传输线路中串联有第二可调电阻R₂；且所述第一传输线路和第二传输线路之间并联有第三可调电阻R₃和可调电容C₁；

阻抗匹配控制单元14，分别与所述参数设定单元11、所述第一可调电阻R₁、所述第二可调电阻R₂、所述第三可调电阻R₃和所述可调电容C₁相连，用于根据所述干扰参数生成阻抗调节信号，以控制调节所述第一可调电阻R₁、第二可调电阻R₂、第三可调电阻R₃输出的电阻值和可调电容C₁输出的电容值。

控制单元生成的干扰信号通常为功率较小的信号，而干扰信号在传输过程中通常存在衰减，衰减后会使干扰信号减弱，因此影响输出至MVB总线上的干扰信号质量，进而影响对MVB总线的测试效果，为此，本实施例中，通过运算放大器对干扰信号的功率进行放大，该放大的设定倍数也就是运行放大器的放大倍数，可根据实际需要设置，通过设置运算放大器电路中的相关参数即可设置该放大倍数。

隔离变压器的作用是使位于变压器输入端的设备与位于其输出端的设备电气隔离，也就是将控制单元与MVB总线电气隔离，控制单元产生的干扰信号通过隔离变压器耦合到MVB总线上，避免干扰信号与在MVB总线上传输的数据信号之间存在电磁干扰，提高MVB总线传输数据的可靠性，并且，隔离变压器的铁芯具有较大的高频损耗，还可以抑制MVB总线上的高频杂波信号传入控制单元，保证控制单元可靠运行。

上述的第一可调电阻和第二可调电阻的作用是限制信号调理单元电路输出电流的大小，第三可调电阻和可调电容的作用是改变该信号调理单元电路的阻抗，使该电路的阻抗与MVB总线上的阻抗相匹配。

阻抗匹配控制单元可根据干扰参数生成阻抗调节信号，通过该调节信号可控制调节上述第一可调电阻、第二可调电阻、第三可调电阻输出的电阻值和可调电容输出的电容值。

第一可调电阻、第二可调电阻和第三可调电阻可为数字电位器，是一种利用数字信号改变其输出阻值的器件，数字电位器可根据阻抗调节信号改变其输出的电阻值，可调电容可为数字可编程电容，也是一种利用数字信号改变其输出阻值的器件，可根据阻抗调节信号改变其输出的电容值。

本实施例中，通过上述结构的信号调理单元对干扰信号进行功率放大和隔离调理，并且，通过设置第一可调电阻和第二可调电阻限制整个电路输出电流的大小，通过第三可调电阻和可调电容使整个电路的阻抗与MVB总线上的阻抗相匹配，最终将符合要求的干扰信号输出至MVB总线。

图3为实用新型又一实施例所提供的多功能车辆总线干扰装置的结构示意图，如图3所示，基于上述实施例，该干扰装置还包括计时器15、开关信号产生单元16和继电器17。

计时器15，与所述总线监测单元10相连，用于在接收到干扰开始信号时开始计时，并在到达预设计时时间后生成干扰停止信号；

开关信号产生单元16，分别与所述计时器15和所述总线监测单元10相连，用于在接收到所述干扰开始信号时生成第一开关控制信号，且在接收到所述干扰停止信号时生成第二开关控制信号；

继电器17，所述继电器17的输入端171与所述开关信号产生单元16相连，所述继电器17的输出端常开触点172串接于所述与所述运算放大器U₁的输出端与所述隔离变压器T1的第一输入端D₁之间，其中，

所述继电器17的输入端171在接收到所述第一开关控制信号时其输出端常开触点172闭合，以接通所述运算放大器U₁与T₁所述隔离变压器之间的连接线路；

所述继电器17的输入端171在接收到所述第二开关控制信号时其输出端常开触点172断开，以断开所述运算放大器U₁与所述隔离变压器T₁之间的连接线路。

本实施例中，在运算放大器与隔离变压器之间进一步的设置继电器作为控制开关，继电器是一种电控制器件，其输入回路与输出回路之间具有互动关系。

开关信号产生单元为继电器的控制装置，可以采用可编程控制器、单片机或其他硬件电路实现，当开关信号产生单元接收到干扰开始信号时生成第一开关控制信号，该第一开关控制信号可为一定大小的电压或电流信号，继电器的输出端接收到该信号后，其线圈能够得电，从而使其输出端常开触点闭合，接通运算放大器与隔离变压器之间的连接线路，进而，控制单元生成的干扰信号经过运算放大器、隔离变压器、三个可调电阻和可调电容后输出至MVB总线，对MVB总线施加干扰信号。

并且，可通过计时器进行计时，该预设计时时间为对MVB总线施加干扰信号的时间，当不再需要对MVB总线施加干扰信号时，计时器将生成干扰停止信号，此时，开关信号产生单元在接收到干扰停止信号时生成第二开关控制信号，该第二开关控制信号可为一低电平的电压或电流信号，继电器的输出端接收到该信号后，其线圈失电，从而使其输出端常开触点断开，断开运算放大器与隔离变压器之间的连接线路，进而，控制单元生成的干扰信号不再经过运算放大器、隔离变压器、三个可调电阻和可调电容后输出至MVB总线，停止对MVB总线施加干扰信号。

本实施例通过上述的结构设置，可自动实现对干扰通断的控制，自动控制是否将干扰信号施加到MVB总线上，当然，也可以不设置上述的计时器、开关信号产生单元和继电器，通过人工操作的方式控制是否将干扰信号施加到MVB总线上，并不限于本实施例所述方式，例如，可在控制单元与信号调理单元之间设置手动开关，通过手动方式控制开关的接通或断开，以控制是否将干扰信号施加到MVB总线上。

如图3所示，在另一实施例中，该干扰装置还可以包括第一双向开关S₁、第二双向开关S₂和隔直电容C₂。

所述第一双向开关S₁的不动端K₁₁经第四电阻R₄连接至所述第一传输线路，且所述第一双向开关S₁的动端K₁₂切换地连接至直流电压源VCC或接地；

所述第二双向开关S₂的不动端K₂₁经第五电阻R₅连接至所述第二传输线路，且所述第二双向开关S₂的动端K₂₂切换地连接至直流电压源VCC或接地；

所述隔直电容C₂串接于所述第一传输线路或第二传输线路中。

本实施例中，进一步的设置有第一双向开关、第二双向开关和隔直电容，其工作原理是：

直流电压源用于提供一定幅值的电压信号；隔直电容的作用是对该干扰装置中的直流电流进行隔离，防止干扰装置中因存在直流电压源产生的直流电流流入MVB总线中；第四电阻和第五电阻的作用是限制流入MVB总线上的电流，该第四电阻和第五电阻可以为固定阻值的电阻也可以为可调电阻。

第一双向开关和第二双向开关可以为单刀双掷开关，也可以为继电器或其他具有双向连接功能的开关。

假设直流电压源的电压大小为X1V，当将第一双向开关的动端连接至第一直流电压源，而将第二双向开关的动端接地时，将有X1V的电压经第四电阻后通过第一传输线路输出至MVB总线上，此时，将对MVB总线上的电压强制上拉到X1V，或者是，当将第一双向开关的动端接地，而将第二双向开关的动端接地时连接至直流电压源时，将有X1V的电压经第五电阻后通过第二传输线路输出至MVB总线上，此时，将对MVB总线上的电压强制上拉到X1V。

当将第一双向开关的动端接地，同时将第二双向开关的动端也接地时，此时，第一传输线路和第二传输线路之间的电压差为零，MVB总线上的电压将被强制下拉到地。

通过上述描述可知，本实施例可进一步的对MVB总线施加另一种类型的干扰，将MVB总线上的电压强制上拉或下拉到地，进一步的测试MVB总线的运行性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种多功能车辆总线干扰装置，其特征在于，包括：

用于设置干扰参数的参数设定单元；

和

其中，

2.根据权利要求1所述的多功能车辆总线干扰装置，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1或2所述的多功能车辆总线干扰装置，其特征在于，所述信号调理单元包括：

其中，

4.根据权利要求3所述的多功能车辆总线干扰装置，其特征在于，还包括：

和继电器；

其中，

所述计时器与所述总线监测单元相连；

5.根据权利要求3所述的多功能车辆总线干扰装置，其特征在于，还包括：

第一双向开关，所述第一双向开关的不动端经第四电阻连接至所述第一传输线路，且所述第一双向开关的动端切换地连接至第一直流电压源或接地；

第二双向开关，所述第二双向开关的不动端经第五电阻连接至所述第二传输线路，且所述第二双向开关的动端切换地连接至第二直流电压源或接地；

隔直电容，串接于所述第一传输线路或第二传输线路中。