專利名稱：一種車載atp系統(tǒng)全功能測(cè)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(cè)試儀。
背景技術(shù)：
基于固定閉塞的列車運(yùn)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(dòng)防護(hù)系統(tǒng)(ATP)是列車運(yùn)行控制的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，更是保證列車運(yùn)行安全的最后一道屏障。隨著運(yùn)量上升，路網(wǎng)壓力不斷增加，對(duì)設(shè)備的安全性、平均無故障時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間等指標(biāo)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(jìn)行定位和修復(fù)。同時(shí)，為保證安全性，設(shè)備維護(hù)人員也要對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的檢修。目前對(duì)設(shè)備檢測(cè)的手段主要有車輛靜態(tài)校線測(cè)量、車輛靜態(tài)上電功能測(cè)試、在試車線的動(dòng)車調(diào)試、以及設(shè)備拆卸后利用維護(hù)中心的測(cè)試臺(tái)測(cè)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(cè)試只能實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的靜態(tài)檢查，或?qū)δ硞€(gè)單一功能進(jìn)行測(cè)試，難以對(duì)ATP設(shè)備的整體工作情況進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)。試車線的動(dòng)車調(diào)試可以做到對(duì)ATP大部分功能進(jìn)行綜合調(diào)試，但需要調(diào)動(dòng)地面聯(lián)鎖、軌道電路、自動(dòng)列車監(jiān)控系統(tǒng)(ATS)、車輛、司機(jī)等眾多資源，測(cè)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(fèi)大量時(shí)間、人力，且設(shè)備安裝后還需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，確保安裝、接線的正確性。隨著移動(dòng)閉塞的發(fā)展，目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了基于移動(dòng)閉塞的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)(CBTC)應(yīng)用，也形成了一些配套的測(cè)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(duì)固定閉塞的專用測(cè)試設(shè)備也有一些，但基本都只能進(jìn)行部分功能測(cè)試，都是對(duì)設(shè)備進(jìn)行局部的、分別的測(cè)試，沒有一種測(cè)試設(shè)備能夠?qū)囕dATP系統(tǒng)進(jìn)行整體的、動(dòng)態(tài)的、在線的(即不用拆卸設(shè)備)全功能測(cè)試。目前也沒有能對(duì)整套測(cè)試方案進(jìn)行靈活配置、選擇的測(cè)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(duì)固定閉塞系統(tǒng)專用測(cè)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(cè)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(hù)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(cè)試儀，包括電源板、功放板、IO板、主控板、母板和機(jī)箱面板，所述機(jī)箱面板作為人機(jī)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(cè)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(duì)車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道進(jìn)行檢測(cè)，所述主控板用于與上位機(jī)連接。
進(jìn)一步的，所述機(jī)箱面板上有LED顯示裝置、操作按鍵和接口插座。進(jìn)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(cè)試儀工作所需要的電源。進(jìn)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(jìn)一步的，所述IO板通過與車輛端子連接來檢測(cè)車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道。進(jìn)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(jìn)一步的，所述主控板通過串口協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)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(jìn)行接口。進(jìn)一步的，由所述FPGA發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過所述功放板進(jìn)行功率放大后，從所述機(jī)箱面板引出配線直接連接鋼軌，模擬列車實(shí)際運(yùn)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(cè)試不需要依賴測(cè)試臺(tái)，即可對(duì)ATP系統(tǒng)進(jìn)行全面的測(cè)試，大大提高測(cè)試和維護(hù)效率。2、測(cè)試儀的可配置性非常高，對(duì)應(yīng)不同的線路數(shù)據(jù)，測(cè)試儀可以完成不同的測(cè)試用例，使測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試儀的工作流程圖；圖4是主控板模塊圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)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(cè)試儀的結(jié)構(gòu)圖，由電源板、功放板、IO板、主控板、母板和機(jī)箱面板等幾塊電路板組成，其中，所述機(jī)箱面板作為人機(jī)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(cè)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(duì)車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道進(jìn)行檢測(cè)，所述主控板與上位機(jī)連接。所述機(jī)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(gè)系統(tǒng)從前、后都可以出線，效率高，用I個(gè)6U插箱即可實(shí)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(cè)車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道。
本發(fā)明測(cè)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(cè)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(dòng)等手柄狀態(tài))。注入的方式可以通過機(jī)箱面板的開關(guān)手動(dòng)選擇，也可通過上位機(jī)發(fā)送串口命令實(shí)現(xiàn)。這樣就對(duì)ATP系統(tǒng)的輸入、輸出通道進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果可以直接在測(cè)試儀前面板顯示。IO板的原理框圖如圖2所示對(duì)于輸出主控板通過SPI總線向IO板發(fā)送控制命令，IO板對(duì)該命令進(jìn)行串-并轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換成多路控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)繼電器DS 1245Y的線圈。DS1245Y的觸點(diǎn)閉合或斷開，可以模擬ATP的輸入開關(guān)量。對(duì)于不同規(guī)格的輸入(如24VU10V)，觸點(diǎn)連接電壓不同即可。對(duì)于輸入ATP的輸出通常是開關(guān)觸點(diǎn)，因此測(cè)試儀只需用光電耦合器進(jìn)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(jìn)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(cè)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(jī)通信。這樣，后臺(tái)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(dāng)測(cè)試儀主程序運(yùn)行時(shí)，可以實(shí)時(shí)獲取模擬的線路數(shù)據(jù)，作出適當(dāng)?shù)妮敵?。測(cè)試儀的工作流程如圖3所示。通過這種方式，測(cè)試儀可以在列車靜止的情況下對(duì)ATP設(shè)備進(jìn)行全線路模擬，甚至可以進(jìn)行故障注入。例如，配置的線路數(shù)據(jù)中去掉I個(gè)或幾個(gè)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(duì)不同的測(cè)試策略，電子地圖FLASH中可以同時(shí)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(jī)箱面板的按鍵選擇運(yùn)行哪一種測(cè)試策略。本功能使ATP系統(tǒng)的大規(guī)模自動(dòng)化測(cè)試成為可能。本發(fā)明的測(cè)試儀可以模擬2個(gè)3路速度傳感器的速度脈沖輸出。一般的列車頭端都會(huì)安裝2個(gè)速度傳感器，每個(gè)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(cè)試儀的主控板上配置一個(gè)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(jī)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(cè)試儀主控板的CPU可以控制FPGA發(fā)送相應(yīng)的移頻信號(hào)給ATP0移頻信息可以通過面板按鍵手動(dòng)選擇，也可在電子地圖中設(shè)定自動(dòng)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(hào)直接傳送到主體化機(jī)車信號(hào)進(jìn)行譯碼。除此之外，測(cè)試儀還可提供更全面的移頻信號(hào)測(cè)試由FPGA發(fā)出的移頻信號(hào)經(jīng)過所述功放板進(jìn)行功率放大后，從機(jī)箱面板引出配線，可直接連接鋼軌，模擬最真實(shí)的列車運(yùn)行情況。這樣，測(cè)量范圍不但涵蓋了主體化機(jī)車信號(hào)，還可測(cè)試機(jī)車信號(hào)接收天線的正常與否。目前機(jī)車對(duì)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(jìn)行的，國內(nèi)普遍使用的BTM與ATP通信接口都采用RS422方式。測(cè)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(jìn)行接口。
我國機(jī)車普遍采用IlOV DC供電，為了使測(cè)試儀有廣泛的適應(yīng)性，設(shè)計(jì)時(shí)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(cè)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(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)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(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種車載ATP系統(tǒng)全功能測(cè)試儀,其特征在于,包括電源板、功放板、IO板、主控板、 母板和機(jī)箱面板，所述機(jī)箱面板作為人機(jī)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(cè)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(duì)車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道進(jìn)行檢測(cè)，所述主控板用于與上位機(jī)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)試儀，其特征在于，所述機(jī)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(cè)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(cè)試儀工作所需要的電源。
4.如權(quán)利要求1所述的測(cè)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(cè)試儀，其特征在于，所述IO板通過與車輛端子連接來檢測(cè)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(cè)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(cè)試儀，其特征在于，所述主控板通過串口協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)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(jìn)行接口。
8.如權(quán)利要求6所述的測(cè)試儀，其特征在于，由所述FPGA發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過所述功放板進(jìn)行功率放大后，從所述機(jī)箱面板引出配線直接連接鋼軌，模擬列車實(shí)際運(yùn)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(cè)試儀，包括電源板、功放板、IO板、主控板、母板和機(jī)箱面板，所述機(jī)箱面板作為人機(jī)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(cè)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(duì)車載ATP系統(tǒng)的輸入輸出通道進(jìn)行檢測(cè)，所述主控板用于與上位機(jī)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(cè)試和維護(hù)效率。
文檔編號(hào)G01M17/08GK102998129SQ20121050188
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)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(qǐng)人:北京交控科技有限公司