專利名稱：一種車載atp系統(tǒng)全功能測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車載ATP系統(tǒng)全功能測試儀。
背景技術(shù)：
基于固定閉塞的列車運行控制技術(shù)在目前的鐵路、城市軌道交通行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。列車自動防護系統(tǒng)(ATP)是列車運行控制的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，更是保證列車運行安全的最后一道屏障。隨著運量上升，路網(wǎng)壓力不斷增加，對設(shè)備的安全性、平均無故障時間、平均修復(fù)時間等指標的要求也越來越高，一方面要求設(shè)備不出故障、少出故障，另一方面要求設(shè)備一旦發(fā)生故障，能夠盡快的進行定位和修復(fù)。同時，為保證安全性，設(shè)備維護人員也要對設(shè)備進行定期的檢修。目前對設(shè)備檢測的手段主要有車輛靜態(tài)校線測量、車輛靜態(tài)上電功能測試、在試車線的動車調(diào)試、以及設(shè)備拆卸后利用維護中心的測試臺測試。這些手段多多少少都存在一些問題。在車輛上的靜態(tài)校線和上電功能測試只能實現(xiàn)對線路的靜態(tài)檢查，或?qū)δ硞€單一功能進行測試，難以對ATP設(shè)備的整體工作情況進行綜合測評。試車線的動車調(diào)試可以做到對ATP大部分功能進行綜合調(diào)試，但需要調(diào)動地面聯(lián)鎖、軌道電路、自動列車監(jiān)控系統(tǒng)(ATS)、車輛、司機等眾多資源，測試效率較低，并且由于線路有限，也很難覆蓋ATP所有功能。設(shè)備拆卸后送檢維修中心，是效率更加低下的一種方式，由于需要拆卸、安裝設(shè)備，需要耗費大量時間、人力，且設(shè)備安裝后還需要對設(shè)備進行調(diào)試，確保安裝、接線的正確性。隨著移動閉塞的發(fā)展，目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了基于移動閉塞的列車運行控制系統(tǒng)(CBTC)應(yīng)用，也形成了一些配套的測試設(shè)備，但無法適用于我國仍廣泛使用的基于固定閉塞的ATP車載設(shè)備。雖然針對固定閉塞的專用測試設(shè)備也有一些，但基本都只能進行部分功能測試，都是對設(shè)備進行局部的、分別的測試，沒有一種測試設(shè)備能夠?qū)囕dATP系統(tǒng)進行整體的、動態(tài)的、在線的(即不用拆卸設(shè)備)全功能測試。目前也沒有能對整套測試方案進行靈活配置、選擇的測試設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明針對固定閉塞系統(tǒng)專用測試設(shè)備的缺失，提出一種基于固定閉塞的車載ATP系統(tǒng)全功能在線測試儀，具有便攜、全功能覆蓋、不同應(yīng)用可配置的特性，可大大提升基于固定閉塞的車載ATP系統(tǒng)的維護效率。(二)技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種車載ATP系統(tǒng)全功能測試儀，包括電源板、功放板、IO板、主控板、母板和機箱面板，所述機箱面板作為人機接口分別與電源板、功放板、IO板、主控板連接，所述母板用于連接電源板、功放板、IO板和主控板，所述電源板用于產(chǎn)生測試儀工作所需的電源，所述功放板用于功率放大，所述IO板用于對車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道進行檢測，所述主控板用于與上位機連接。
進一步的，所述機箱面板上有LED顯示裝置、操作按鍵和接口插座。進一步的，所述電源板上配置IlOV DC和220VAC兩種電源輸入模塊，用于產(chǎn)生測試儀工作所需要的電源。進一步的，所述IO板包括串并轉(zhuǎn)換單元、并串轉(zhuǎn)換單元、繼電器、光電耦合器和面板配線。進一步的，所述IO板通過與車輛端子連接來檢測車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道。進一步的，所述主控板包括處理器、FPGA,電子地圖FLASH、RS422模塊和面板按鍵。進一步的，所述主控板通過串口協(xié)議與上位機進行通信，所述主控板通過RS422模塊模擬應(yīng)答器查詢模塊與車載ATP系統(tǒng)進行接口。進一步的，由所述FPGA發(fā)出的信號經(jīng)過所述功放板進行功率放大后，從所述機箱面板引出配線直接連接鋼軌，模擬列車實際運行情況。(三)有益效果本發(fā)明具有以下有益效果1、使固定閉塞系統(tǒng)的ATP在線測試不需要依賴測試臺，即可對ATP系統(tǒng)進行全面的測試，大大提高測試和維護效率。2、測試儀的可配置性非常高，對應(yīng)不同的線路數(shù)據(jù)，測試儀可以完成不同的測試用例，使測試不但覆蓋硬件，還能覆蓋絕大部分的軟件功能，通過不同的數(shù)據(jù)配置，測試儀可以輕松移植到不同的工程應(yīng)用中。


圖1是本發(fā)明測試儀的結(jié)構(gòu)圖；圖2是IO板原理框圖；圖3是本發(fā)明測試儀的工作流程圖；圖4是主控板模塊圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖1是本發(fā)明測試儀的結(jié)構(gòu)圖，由電源板、功放板、IO板、主控板、母板和機箱面板等幾塊電路板組成，其中，所述機箱面板作為人機接口分別與電源板、功放板、IO板、主控板連接，所述母板用于連接電源板、功放板、IO板和主控板，所述電源板用于產(chǎn)生測試儀工作所需的電源，所述功放板用于功率放大，所述IO板用于對車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道進行檢測，所述主控板與上位機連接。所述機箱面板上配以LED顯示裝置、操作按鍵和接口插座等，各電路板的面板也有接口引出，整個系統(tǒng)從前、后都可以出線，效率高，用I個6U插箱即可實現(xiàn)，突出了便攜性。所述IO板包括串并轉(zhuǎn)換單元、并串轉(zhuǎn)換單元、繼電器、光電耦合器和面板配線。IO板通過與車輛端子連接來檢測車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道。
本發(fā)明測試儀IO板的面板上有線纜引出，可以連接到車輛端子，采集ATP系統(tǒng)的開關(guān)量輸出，檢測其輸出有效性，還可以注入開關(guān)量給ATP系統(tǒng)(例如牽引、制動等手柄狀態(tài))。注入的方式可以通過機箱面板的開關(guān)手動選擇，也可通過上位機發(fā)送串口命令實現(xiàn)。這樣就對ATP系統(tǒng)的輸入、輸出通道進行了檢測，檢測結(jié)果可以直接在測試儀前面板顯示。IO板的原理框圖如圖2所示對于輸出主控板通過SPI總線向IO板發(fā)送控制命令，IO板對該命令進行串-并轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換成多路控制信號，驅(qū)動繼電器DS 1245Y的線圈。DS1245Y的觸點閉合或斷開，可以模擬ATP的輸入開關(guān)量。對于不同規(guī)格的輸入(如24VU10V)，觸點連接電壓不同即可。對于輸入ATP的輸出通常是開關(guān)觸點，因此測試儀只需用光電耦合器進行隔離，即可采集到ATP的輸出是否有效。同樣，經(jīng)過并-串轉(zhuǎn)換，由主控板進行采集。所述主控板包括處理器、FPGA,電子地圖FLASH、RS422模塊和面板按鍵。測試儀的主控板面板上有DB9接口引出，可以通過串口協(xié)議和上位機通信。這樣，后臺制作好的線路數(shù)據(jù)可以通過此串口導(dǎo)入主控板。主控板將此數(shù)據(jù)寫入一片存放電子地圖的FLASH。這樣，當測試儀主程序運行時，可以實時獲取模擬的線路數(shù)據(jù)，作出適當?shù)妮敵?。測試儀的工作流程如圖3所示。通過這種方式，測試儀可以在列車靜止的情況下對ATP設(shè)備進行全線路模擬，甚至可以進行故障注入。例如，配置的線路數(shù)據(jù)中去掉I個或幾個應(yīng)答器，可以模擬應(yīng)答器查詢模塊(BTM)故障的情形。為了應(yīng)對不同的測試策略，電子地圖FLASH中可以同時燒寫幾種不同版本的線路數(shù)據(jù)配置(例如有的版本存在故障注入)，通過機箱面板的按鍵選擇運行哪一種測試策略。本功能使ATP系統(tǒng)的大規(guī)模自動化測試成為可能。本發(fā)明的測試儀可以模擬2個3路速度傳感器的速度脈沖輸出。一般的列車頭端都會安裝2個速度傳感器，每個速度傳感器有2路或者3路速度脈沖，這幾路脈沖之間存在一定的相位關(guān)系(相位超前或滯后)，以區(qū)分列車是前行狀態(tài)還是后退狀態(tài)。測試儀的主控板上配置一個FPGA，CPU首先采集面板按鍵，獲取要發(fā)送的速度值(或通過上位機的串口命令獲得)和方向。然后通過SPI總線向FPGA傳送命令，控制FPGA發(fā)送相應(yīng)的速度和方向。與速度模擬原理相同，測試儀主控板的CPU可以控制FPGA發(fā)送相應(yīng)的移頻信號給ATP0移頻信息可以通過面板按鍵手動選擇，也可在電子地圖中設(shè)定自動執(zhí)行。主控板的模塊圖如圖4所示，由FPGA發(fā)送的移頻信號直接傳送到主體化機車信號進行譯碼。除此之外，測試儀還可提供更全面的移頻信號測試由FPGA發(fā)出的移頻信號經(jīng)過所述功放板進行功率放大后，從機箱面板引出配線，可直接連接鋼軌，模擬最真實的列車運行情況。這樣，測量范圍不但涵蓋了主體化機車信號，還可測試機車信號接收天線的正常與否。目前機車對地面應(yīng)答器信息的解析都是通過應(yīng)答器查詢模塊(BTM)進行的，國內(nèi)普遍使用的BTM與ATP通信接口都采用RS422方式。測試儀主控板上配置有RS422模塊，通過RS422模塊模擬應(yīng)答器查詢模塊，從主控板面板上引出配線與ATP進行接口。
我國機車普遍采用IlOV DC供電，為了使測試儀有廣泛的適應(yīng)性，設(shè)計時使之能夠適應(yīng)IlOV DC和220VAC兩種電源輸入,在電源板上配置兩種電源輸入模塊,用于產(chǎn)生測試儀工作所需要的24V、5V、15V等電源。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種車載ATP系統(tǒng)全功能測試儀,其特征在于,包括電源板、功放板、IO板、主控板、 母板和機箱面板，所述機箱面板作為人機接口分別與電源板、功放板、IO板、主控板連接，所述母板用于連接電源板、功放板、IO板和主控板，所述電源板用于產(chǎn)生測試儀工作所需的電源，所述功放板用于功率放大，所述IO板用于對車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道進行檢測，所述主控板用于與上位機連接。
2.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于，所述機箱面板上有LED顯示裝置、操作按鍵和接口插座。
3.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于，所述電源板上配置IlOVDC和220V AC兩種電源輸入模塊，用于產(chǎn)生測試儀工作所需要的電源。
4.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于，所述IO板包括串并轉(zhuǎn)換單元、并串轉(zhuǎn)換單元、繼電器、光電耦合器和面板配線。
5.如權(quán)利要求1或4所述的測試儀，其特征在于，所述IO板通過與車輛端子連接來檢測車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道。
6.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于，所述主控板包括處理器、FPGA、電子地圖 FLASH、RS422模塊和面板按鍵。
7.如權(quán)利要求1或6所述的測試儀，其特征在于，所述主控板通過串口協(xié)議與上位機進行通信，所述主控板通過RS422模塊模擬應(yīng)答器查詢模塊與車載ATP系統(tǒng)進行接口。
8.如權(quán)利要求6所述的測試儀，其特征在于，由所述FPGA發(fā)出的信號經(jīng)過所述功放板進行功率放大后，從所述機箱面板引出配線直接連接鋼軌，模擬列車實際運行情況。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車載ATP系統(tǒng)全功能測試儀，包括電源板、功放板、IO板、主控板、母板和機箱面板，所述機箱面板作為人機接口分別與電源板、功放板、IO板、主控板連接，所述母板用于連接電源板、功放板、IO板和主控板，所述電源板用于產(chǎn)生測試儀工作所需的電源，所述功放板用于功率放大，所述IO板用于對車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道進行檢測，所述主控板用于與上位機連接。該儀器具有便攜、全功能覆蓋、不同應(yīng)用可配置的特性，可大大提升基于固定閉塞的車載ATP系統(tǒng)的測試和維護效率。
文檔編號G01M17/08GK102998129SQ20121050188
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者李超, 陳寅昊 申請人:北京交控科技有限公司