CN206362871U - Tax检测装置 - Google Patents

Abstract

一种TAX检测装置，包括工控机、程控电源、TAX检测箱和TAX检测适配插件，所述工控机、TAX检测箱之间通过RS232通信接口和局域网相互连接；所述程控电源分别和TAX检测箱、被测TAX设备和工控机相连接；TAX检测适配插件作为分离插件插入被测TAX设备内部。通过本实用新型的装置，能够实现TAX整机测试、TAX设备主要功能插件的单板测试的自动化测试，可提高TAX测试的完整性，改善用户体验。

Description

TAX检测装置

技术领域

本实用新型涉及铁路信号技术控制领域，具体涉及一种TAX检测装置。

背景技术

TAX2型机车安全信息综合监测装置已全面推广使用，TAX3型机车安全信息综合监测装置，是我公司在TAX2的基础上研制的新一代机车安全信息综合监测装置。TAX2/TAX3型机车安全信息综合监测装置主要具备以下功能：

1、通信功能：装置内主控单元能通过CAN通信或RS-485通信方式从监控装置获取年月日、时分秒、公里标、运行速度、机车号、车次、车种、区段号、车站号、司机号、副司机号、列车编组等信息，并能将这些信息通过RS-485和CAN总线通道周期地传送到装置内各功能单元。各功能单元将经过分析判断把要求记录的信息返回给主控单元进行记录。

2、记录功能：装置内主控单元能以统一的时间、公里标作为坐标基准，实时记录各检测单元反馈的信息，数据记录格式与LKJ2000型监控装置的数据记录格式相兼容。

3、转储功能：主控单元记录的信息可以利用监控装置转储器通过RS-232串行通信方式进行数据转储，也可以利用U盘进行数据转储。

4、数据分析处理功能：装置记录的信息通过转储设备传输到地面微机后，可以利用相应的地面分析处理软件进行地面分析和数据管理。

对TAX2/TAX3型机车安全信息综合监测装置功能进行检测包括整机检测和单插件检测。TAX整机检测包括：

a)通信功能检测：模拟LKJ设备给TAX设备的CAN总线、RS485总线发送标准信息。对TAX设备内部发布的CAN总线、RS485总线信息进行检测。

b)TAX内插件接口检测：对通讯记录（主控）插件的USB/RS232转储接口检测；对语音记录插件的语音输入接口检测，语音信息转储功能检测；对被测TAX设备内航插配线通断、短路进行检测。

c)TAX母板连通性能测试：对各个单板插槽的CAN和RS485通信接口进行测试。对各个单板插槽的电源接口进行测试。

TAX单插件检测包括：

a)电源插件性能检测：调节程控电源输出电压，检测电源插件输出电压；辅助对电源插件进行负载能力测试。

b)通讯记录（主控）插件性能测试：检测装置模拟LKJ向通信（主控）插件发送信息，通过侦听通讯记录（主控）插件输出的CAN总线信息、RS485总线信息，进行通信通道测试；进行USB/RS232转储功能测试。

c)语音记录插件性能测试：录音功能自动测试，放音功能人工检测；进行USB转储功能、LAN通讯功能的测试。

d)TAX其它功能插件性能测试：电源功耗测试（每路电压及对应电流）。

目前还没有能够实现TAX整机的自动化测试或者TAX设备主要功能插件的单板自动化测试的TAX检测装置。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种TAX检测装置，用于实现TAX整机测试、TAX设备主要功能插件的单板测试的自动化测试。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

一种TAX检测装置，包括工控机、程控电源、TAX检测箱和TAX检测适配插件，所述工控机、TAX检测箱之间通过RS232通信接口和局域网相互连接；所述程控电源分别和TAX检测箱、被测TAX设备和工控机相连接；TAX检测适配插件作为分离插件插入被测TAX设备内部。

所述TAX检测箱上设有采用RS485串行通信总线通过母板相互连接的TAX检测电源插件、TAX检测主控插件、TAX检测通信切换插件和TAX检测负载插件。

还包括TAX检测适配器，所述TAX检测适配器为一电阻网络，所述电阻网络由多个电阻并联组成，所述多个电阻的一端连接在一起，另一端分别安装到被测TAX设备的航插接口处。

TAX检测主控插件包括CPU模块Ⅰ以及分别和CPU模块Ⅰ双向连接的电源模块、温度及ID检测模块Ⅰ、CAN接口、RS485接口、RS232接口、LAN接口、USB接口、SD卡接口、SRAM存储模块、电源监测及看门狗模块。

TAX监测适配插件包括CPU模块Ⅱ以及分别和CPU模块Ⅱ相连的温度及ID检测模块Ⅱ、CAN接口、RS485接口、电压检测模块、预留接口通断检测模块和电源及软件监视模块。

TAX监测电源插件的接口包括AC220V电源输入接口、待测单板电源输出接口、测控设备电源输出接口和RS485通信接口。

所述母板使用16针的PCB焊接的插拔式连接器。

本实用新型的TAX检测装置具有以下优点：

1．TAX检测装置各检测功能插件采用了高性能的Cortex_M3或Cortex_M4系列处理器系统作为CPU，具有较高的执行速度、较强的处理能力、丰富的外围接口。

2．对于TAX电源插件的单板测试：通过继电器切换方式，针对不同型号TAX电源插件施加相应的额定负载，同时调整DC110V电源范围进行电源带负载能力测试。

附图说明

图1是TAX检测装置系统结构示意图。

图2是TAX检测主控插件原理框图。

图3是TAX检测适配插件原理框图。

图4是TAX检测电源插件原理框图。

图5是TAX检测负载插件原理框图。

图6是TAX检测通信切换插件原理框图。

图7是母板架构框图。

图8是TAX检测电源插件实现原理框图。

图9是TAX检测负载插件实现原理框图。

图10 是TAX检测通讯切换实现原理框图。

图11是TAX检测装置系统通信结构示意图。

图12是TAX检测适配器内部电阻网络结构示意图。

具体实施方式

TAX检测装置作为对TAX设备进行综合性能检测的自动化检测设备,其结构如图1所示，TAX检测装置包括工控机、程控电源、TAX检测箱、TAX检测适配插件四部分组成。

工控机作为人机接口，主要实现以下功能：测试功能的设定和检测结果的显示、记录；对于语音记录板的语音通道功能及数据记录功能的测试；对于TAX通讯记录/主控板的数据转储功能的测试，对于TAX电源板的负载性能的测试。

程控电源为TAX整机、单板测试提供DC110V程控可调电源。

TAX检测箱作为TAX检测装置的核心，将工控机的测试指令进行转化，并协调TAX检测装置的各功能组件，进行TAX的整机和单板测试，完成测试结果的判定并上报工控机。所述TAX检测箱上设有采用RS485串行通信总线通过母板相互连接的TAX检测电源插件、TAX检测主控插件、TAX检测通信切换插件和TAX检测负载插件，TAX检测主控插件通过母板接口与TAX检测适配插件相连接，所述TAX检测适配插件插在待测TAX设备的用户插件位置，TAX检测适配器通过航插接口与待测TAX设备相连接。

TAX检测适配插件作为分离插件需插入被测TAX设备内部，主要功能是配合检测箱完成TAX整机测试：模拟用户单板对TAX的各个预留单板插槽进行短路、断路测试，对各个预留单板的CAN和RS485通信接口进行测试，对各个预留单板的电源接口进行测试。适配插件设置RS485接口和检测箱进行信息交互。

系统电源由外部AC220V电源提供。检测箱各插件及适配插件所需电源由AC220V输入电源经AC-DC变换后得到DC24V电源。程控电源为TAX电源插件性能测试提供DC110V线性可调输出电压，在检测箱内配合进行TAX电源板性能测试。AC220V电源直接给工控机和显示器提供电源。

TAX检测箱通过RS232接口接收来自工控机的操作指令，根据上位机发命令选择测试项目，从而控制输出相关的测试信号，包括CAN通信测试信号，RS485通信测试信号等，同时完成对语音记录板和通讯记录板的USB/RS232转储功能测试，并将转储结果通过LAN口上传给工控机处理。

程控电源为TAX整机、单板测试时提供DC110V程控可调电源。整机测试时提供给待测TAX设备DC110V工作电源，单板测试时提供给TAX电源板DC110V工作电源。

检测箱程控电源要求调节范围36V-164V，编程调节精度0.2V，输出功率大于60W，由工控机通过USB接口控制该程控电源的输出电压。

TAX检测箱包含如下接口：2路USB接口：其中1路作为通讯记录板转储功能的测试通道，1路作为语音记录板转储功能的测试通道；4路CAN接口：在单板测试或整机测试时，作为LKJ外部信息通道、TAX整机内部的CAN通信测试，2路用于模拟LKJ发送信息，2路用于侦听内部CAN总线；3路RS485接口：在单板测试或整机测试时，作为通讯记录板、语音记录板或整机内部（以及适配插件）的RS485通信测试通道，1路模拟LKJ发送信息，1路用于侦听内部RS485总线，1路作为检测箱及适配插件的内部信息交互总线；2路RS232接口：其中1路用于通讯记录板的转储测试，1路用于与工控机通信；1路LAN接口：用于和工控机交互通信；1路DC24V输出电源：用于给适配插件供电；AC220V工作电源输入接口；1路程控电源的输入接口；语音记录插件的语音输入，输入控制接口，语音输出控制接口；计量接口。

TAX检测主控插件原理框图如图2所示，根据功能需求把该主控插件划分为以下几个部分：电源模块、温度及ID检测、CAN接口通信、RS485通信、RS232通信、LAN通信、USB接口通信、SD卡存储、SRAM存储、LED指示灯、电源检测及看门狗。主控插件包含以下功能接口：4路CAN接口；3路RS485接口：其中1路检测装置内部交互用RS485接口；DC24V电源输入接口；2路RS232接口：其中1路用于通讯记录插件转储的RS232接口；2路USB接口；1路LAN接口；1路SDIO接口。

TAX检测适配插件原理框图如图3所示，其中的功能单元主要分为以下几个部分：CPU模块、温度及ID检测、CAN通信接口、RS485通信接口、电压检测模块、预留接口通断检测、LED指示灯和电源及软件监视模块。TAX检测适配插件在对应的检测点位置设置电阻网络，通过电阻分压进行采样信号处理。对采样数据进行逻辑判断以确认被测TAX设备内部连线是否完好。TAX检测适配插件包含以下功能接口：连接TAX母板的2路CAN接口，放在前面板上；连接TAX母板的1路RS485接口，放在前面板上；1路检测装置联络用RS485接口，放在前面板上；1路DC24V电源输入接口，放在前面板上；12路预留接口监测输出；TAX母板上电源电压监测接口（DC110V、DC24V、DC15V、DC±12V、DC5V）。

TAX检测电源插件原理框图如图4所示，主要完成AC220V电源的滤波防护，实现TAX待测插件的DC5V、DC±12V、DC24V、DC15V输出；检测箱插件和适配插件的DC24V_1工作电源输出。母板上电源排列兼顾TAX插件接口。TAX检测电源插件实现原理框图如图8。电源插件作为检测箱的工作电源产生模块，生成检测箱及TAX插件需要的DC5V、DC±12V、DC24V、DC15V电源以及测控设备工作用DC24V电源，监测各路电源输出的电压和电流。电源插件接口包括AC220V电源输入接口；待测单板电源输出：DC5V、 DC±12V、DC24V、DC15V、DC110V；1路测控设备DC24V电源输出；1路检测装置联络用RS485接口。

TAX检测负载插件原理框图如图5所示，主要完成TAX电源插件的电源负载测试，实现DC5V、DC±12V、DC24V、DC15V输出端口的负载能力测试。具备温度及ID检测模块。负载插件主要完成各TAX电源插件的额定负载性能测试，在各路电源的测试回路中串入合适的负载电阻，测试电压输出是否满足电源指标要求。注意（TAX2、TAX3的负载设计不同，应避免测试错误，应在工控机的测试中增加确认选择或直接选定负载进行测试）。TAX检测负载插件实现原理框图如图9所示。负载插件主要进行TAX电源板的负载性能测试，同时监控电源的电压、电流。负载测试功能：进行负载匹配切换，完成对不同类型电源插件，进行TAX2、TAX3、TAX07不同电源插件的负载大小和负载通路的切换，切换功能可使用继电器组完成。负载插件接口包括待测电源输入接口：DC5V、 DC±12V、DC24V、DC15V；工作电源输入接口：DC24V；1路RS485接口。

TAX检测通信切换插件原理框图如图6所示，主要是通过继电器切换到不同通道，配合主控插件完成TAX通讯记录/主控板的通讯性能测试。具备温度及ID检测模块。通信切换插件通过继电器操作，将主控板的模拟LKJ信息的通道(两路CAN、一路RS485接口)，接收TAX通讯/主控板广播通道(两路CAN、一路RS485接口)分为两组输出，提供两路独立的测试通道，满足单板或整机的TAX通讯功能测试需要。TAX检测通信切换插件实现原理框图如图10所示。通信切换插件同时预留单板DC110V电源测试自动切换单路。通信切换插件接口包括4路CAN，2路RS485输入通过继电器切换成两组4路CAN，2路RS485输出；工作电源输入接口：DC24V；1路RS485接口；检测箱内部DC110V切换电路。

TAX检测箱母板主要完成检测箱内部各插件间的互联，包括电源、信号的联系；通过在检测箱母板上设置pcb连接端子，实现检测箱和被测TAX设备以及适配插件间的连接。各功能插件和母板统一使用48针插座。母板负责各功能插件间的联系，通过48针插座，完成各检测功能插件或TAX被测插件的互连。母板架构如图7所示，母板包括电源部分（AC220V电源、DC110V可调电源、DC5V、DC24V、DC±12V、DC15V）；通信部分（TAX整机外部模拟通信：2*CAN、1*RS485；TAX整机内部通信：2*CAN、1*RS485；TAX单板外部模拟通信：2*CAN、1*RS485；TAX单板内部通信：2*CAN、1*RS485；检测箱内部:1*RS485；检测箱和工控机通讯：1*RS232，1*LAN）；母板的温度和ID检测接口；语音录放音控制接口。

在每个插槽预留接口所对应航插的插头内部设置电阻网络，通过对电阻网络进行分压，处理器进行AD采样，确定连线或电阻网络是否存在短路或断路情况。航插接头内部的电阻应选择同一阻值，降低焊接要求。

母板接口包括：10个48芯插槽接口（J1，J2，J3，J4，J5，J6，J7，J8，J9，J10）；4路CAN接口；3路RS485接口；1路和工控机通讯用RS232接口、1路转储用RS232接口；预留计量接口；1路温度监测和ID识别接口；可调DC110V电源输入接口；测控设备插件用DC24V电源输出接口；AC220V输入接口；录音板语音输入及控制接口，录音板输出控制接口；2路USB转储接口；1路转储数据的LAN数据转存通道。其中，J1：电源插件和母板接口；J2：主控和母板接口；J3：通信切换插件与母板接口；J4：负载插件和母板接口；J5：TAX电源插件和母板接口；J6：通讯记录插件和母板接口；J7：通讯记录插件和母板接口（备用）；J8：语音记录插件和母板接口；J9：语音记录插件和母板接口（备用）；J10：用户插件和母板接口。

TAX检测装置的通讯功能是产品的核心功能，使用通讯功能完成TAX插件和整机的检测，TAX检测装置的通讯架构如图11所示。TAX检测箱具有CAN、RS485、RS232、LAN、USB等几类通讯端口。对于通讯电路的接口设计，应充分考虑接口间连接的安全性和可靠性。对于CAN、RS485、RS232类型的接口应采用电磁或光电隔离的方式进行端口隔离设计，同时进行过压防护设计；LAN采用通用的变压器隔离及过压防护；USB不做隔离处理，但应进行过压防护设计。

工控机与检测箱、语音记录插件、TAX之间的局域网使用交换机相连接。

TAX检测装置通过TAX检测箱及TAX适配插件和用户设备接口连接。TAX检测箱母板使用16针5.08mm间距的PCB焊接的插拔式连接器，连接器具备自锁紧、防插错功能。TAX检测箱设置以太网LAN接口。TAX检测适配插件插入被测TAX设备内部，通过48针端子和被测TAX设备母板进行连接。

本实用新型的TAX检测装置可以对TAX2/TAX3设备进行整机测试、单插件测试和扩展测试。进行整机测试时，需将TAX检测适配插件插入TAX机箱相应的插槽内。根据用户在TAX检测工控机上的选择操作，TAX检测装置依次完成以下整机检测功能；

1.TAX电源板测试：

对TAX箱输入电源进行三档调压（DC110V、DC74V、DC141V），分别测试输出24V、15V、±12V、5V电源电压；实现电源输入、输出功能及接口测试。

2.TAX通讯记录/主控插件测试：

TAX检测装置模拟LKJ数据发布给TAX2通讯记录板/TAX3主控板；通过TAX检测适配插件引出的通讯接口（TAX2通讯板检测RS485广播信息和LKJ信息一致， TAX3主控板检测CANA、CANB、RS485通讯接口的广播信息和LKJ信息一致）完成TAX通讯功能及接口测试；

注：由于TAX3的电源插件+主控插件为双套热备，TAX3的主备切换控制接口只在TAX主控板处有连接，通过TAX检测适配板无法实现主控插件主备切换控制测试，所以需通过人工干预进行测试 (将电源板+主控板分别两次测试），请按照工控机程序的提示内容进行相关主备手动切换操作。

通过TAX检测装置的外部转储接口进行转储测试：通过TAX检测装置主控板的RS232接口实现TAX2通讯板的RS232数据转储测试；通过TAX检测装置主控板的USB和RS232实现TAX3主控板的USB和RS232转储功能及接口测试。

3.TAX语音记录插件测试

TAX检测装置通过主控插件上的USB接口可进行语音板的USB转储测试。通过外部录音接口、录音控制接口及放音控制接口完成语音记录插件的录放音测试；通过工控机的LAN接口完成语音记录插件的FTP功能及接口测试；可对（05、05A、05C）实现自动语音录音控制，对（05A、05C）实现自动语音放音控制，对（05、05A、05C） USB接口转储和LAN接口FTP转储测试。

在TAX检测装置检测箱内进行TAX2通讯记录插件/TAX3主控板、TAX2电源插件、TAX3电源插件、语音记录插件（05、05A、05C）的单板测试。

TAX插件单板测试包括：

1.TAX2电源板、TAX3电源板测试：

工控机对电源板输入电源进行三档调压（DC110V、DC74V、DC141V），分别测试输出24V、15V、±12V、5V满载电压值；实现电源输入及输出功能及接口测试。满载特性按照TAX电源板型号对应负载自动调整。

2.TAX2通讯记录板/TAX3主控板测试；

TAX检测装置模拟LKJ数据给TAX2通讯记录板/TAX3主控板，检测TAX2通讯记录板(RS485广播信息和LKJ信息一致)；检测TAX3主控板(CANA、CANB、RS485通讯接口的广播信息和LKJ信息一致），实现通讯功能及接口测试；

3.语音记录板测试：

通过母板上的录音通道、录音控制接口进行录音测试，通过外置的放音控制接口进行语音板的录放音测试，通过工控机的LAN接口完成语音版的FTP功能及接口测试；可对（05、05A、05C）实现自动语音录音控制，对（05A、05C）实现自动语音放音控制，对（05、05A、05C） USB接口转储和LAN接口FTP转储测试。

扩展测试主要是完成TAX箱内接口测试，包括母板和插件板的通讯接口、母板和插件板的电源接口、用户插件位置上预留端口到机箱外部航插的内配线通断和短路测试。

本实用新型的装置能够实现TAX整机测试、TAX设备主要功能插件的单板测试的自动化测试，可提高TAX测试的完整性，改善用户体验。本实用新型适合TAX2、TAX3等多种机车安全信息综合监测装置（包括电源插件、通讯记录/主控插件、语音记录插件）功能和性能检测。

本实用新型适配插件与适配器结合实现扩展功能测试:对TAX箱内母板接口上的电源、通讯接口的性能进行测试；对TAX箱内母板接口上用户插件预留接口配线的通断、短路进行测试：

1)将适配插件插入TAX整机内相应插件的安装位置，同时还应在航插接口处安装对应的适配器，适配插件和适配器配合才能正确实现该检测功能。

2)扩展测试功能的TAX内配线连通性能测试，采用了匹配网络及AD转换方式，避免了通用的数字式通断检测需要的庞大电路及复杂的线缆连接。只需在TAX机箱的航插接口处安装适配器，配合适配插件即可完成扩展功能检测。

TAX检测装置采用工控机+显示屏的方式实现人机交互，提升用户体验。

检测箱采用4U标准插件及机箱结构，具有灵活、维修方便等优点。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.TAX检测装置，其特征在于：包括工控机、程控电源、TAX检测箱和TAX检测适配插件，所述工控机、TAX检测箱之间通过RS232通信接口和局域网相互连接；所述程控电源分别和TAX检测箱、被测TAX设备和工控机相连接；TAX检测适配插件作为分离插件插入被测TAX设备内部。

2.根据权利要求1所述的TAX检测装置，其特征在于：所述TAX检测箱上设有采用RS485串行通信总线通过母板相互连接的TAX检测电源插件、TAX检测主控插件、TAX检测通信切换插件和TAX检测负载插件。

3.根据权利要求1所述的TAX检测装置，其特征在于：还包括TAX检测适配器，所述TAX检测适配器为一电阻网络，所述电阻网络由多个电阻并联组成，所述多个电阻的一端连接在一起，另一端分别安装到被测TAX设备的航插接口处。

4.根据权利要求1所述的TAX检测装置，其特征在于：TAX检测主控插件包括CPU模块Ⅰ以及分别和CPU模块Ⅰ双向连接的电源模块、温度及ID检测模块Ⅰ、CAN接口、RS485接口、RS232接口、LAN接口、USB接口、SD卡接口、SRAM存储模块、电源监测及看门狗模块。

5.根据权利要求1所述的TAX检测装置，其特征在于：TAX监测适配插件包括CPU模块Ⅱ以及分别和CPU模块Ⅱ相连的温度及ID检测模块Ⅱ、CAN接口、RS485接口、电压检测模块、预留接口通断检测模块和电源及软件监视模块。

6.根据权利要求1所述的TAX检测装置，其特征在于：TAX监测电源插件的接口包括AC220V电源输入接口、待测单板电源输出接口、测控设备电源输出接口和RS485通信接口。