基於實物信號的列控車載設備集成測試系統及方法
2023-05-13 09:23:11 2
專利名稱:基於實物信號的列控車載設備集成測試系統及方法
技術領域:
本發明主要涉及到列控系統車載設備的測試領域,特指一種基於實物信號的列控車載設備集成測試系統及方法。
背景技術:
「列控系統車載設備」在運行中的輸入條件信號主要包括走行速度、列車管壓力(普通機車還包括均衡風缸壓力)、制動缸壓力、司機控制器手柄位、軌道電路信息、點式應答器信息等,在對列控系統車載設備進行測試和驗證過程中,需要為其提供上述條件信號,構成基本的實驗環境。目前,在列控車載設備的測試和實驗中,這些條件信號都是通過信號模擬儀器或設備提供的,但現有技術中的各種測試系統存在以下不足
(I)現有技術所提供的模擬機車條件是通過信號調製電路生成的模擬條件電信號,如速度脈衝、列車風管壓力電壓值、制動缸壓力電壓值等,信號純淨,無法模擬雜波、幹擾等臨界測試環境。(2)現有技術僅以CTCS-O級列控車載設備的控制主機為目標和測試對象,所提供的模擬條件信號僅為CTCS-O級列控車載設備控制主機所需的基本條件信號,未考慮到其它外圍車載設備,也不滿足高級別列控系統車載設備的測試和驗證要求。(3)現有技術中各實物設備配置分散,功能單一,且無集成的測試控制人機界面,操作過程複雜。
發明內容
本發明要解決的技術問題就在於針對現有技術存在的技術問題,本發明提供一種能夠將各種實物條件信號發生設備集中控制並為設備實驗和測試提供全面的真實條件信號的基於實物信號的列控車載設備集成測試系統及方法,用以提高測試和實驗條件的真實性和有效性。為解決上述技術問題,本發明採用以下技術方案
一種基於實物信號的列控車載設備集成測試系統,其特徵在於,包括
測試主控子系統,用於測試人機界面、加載地面信號關鍵點數據、進行運行位置計算、採集被測設備輸出以及發出控制速度和壓力發生裝置的信號;所述測試主控子系統包括測試主控制器以及與測試主控制器相連的測試人機界面模塊、地面信號關鍵點位置數據加載模塊、運行位置運算模塊、速度發生裝置控制模塊、壓力發生裝置控制模塊、數位訊號採集模塊以及車載端網絡通信模塊;
地面信號控制子系統,用於接收運行位置、發出控制地面信號設備的命令,以實現點式應答器報文加載、運行位置和過關鍵點同步運算、軌道電路編碼、點式應答器控制裝置控制、軌道電路發碼裝置(軌道電路環線發碼箱)控制、網絡通信;所述地面信號控制子系統包括地面信號主控制器以及與地面信號主控制器相連的點式應答器報文存儲和加載模塊、定時觸發器模塊、軌道電路編碼模塊、點式應答器控制裝置控制模塊、軌道電路發碼裝置控制模塊、以及地面端網絡通信模塊;
所述測試 主控子系統和地面信號控制子系統通過通信網絡連接。作為本發明的進ー步改進
所述測試主控制器和地面信號主控制器均採用エ控計算機。本發明進一歩提供ー種應用於上述集成測試系統的測試方法,其執行流程包括
①由地面信號關鍵點位置數據加載模塊加載位置文件中的數據,所述數據包括地面信號類型、間隔距離、關鍵點編號、軌道電路制式、軌道電路載頻、軌道電路低頻碼;
②由測試人機界面模塊輸入的速度驅動運行位置運算模塊進行實時計算,計算結果通過車載端網絡通信模塊發送給地面信號控制子系統;
③由速度發生裝置控制模塊將測試人機界面模塊輸入的速度值向速度發生裝置設備發送,獲取速度發生裝置設備的反饋數據並在測試人機界面模塊顯示;
④由壓カ發生裝置控制模塊將測試人機界面模塊輸入的壓カ值向壓カ發生裝置設備發送,獲取壓カ發生裝置設備的反饋數據並在測試人機界面模塊顯示;
⑤由數位訊號採集模塊將測試人機界面模塊輸入的手柄エ況指令發送給信號調理板,並從信號調理板採集被測設備發出的控制信號,並在測試人機界面模塊顯示;
⑥地面信號控制子系統通過地面端網絡通信模塊接收到列車實時運行信息和地面信號參數數據後,並經軌道電路編碼模塊編碼後生成觸發事件存儲於定時觸發器模塊;
⑦由定時觸發器模塊精確判斷過地面信號關鍵點時刻,如地面信號為軌道電路,則通過軌道電路發碼裝置控制模塊發出軌道電路發碼命令;如地面信號為點式應答器,則通過點式應答器控制裝置控制模塊發出點式應答器報文寫入命令和激活命令。與現有技術相比,本發明的優點在於
I、本發明的測試方法和系統是基於實物信號的設計,即將各種實物條件信號發生設備集中控制,為設備實驗和測試提供全面的真實條件信號,從而提高了測試和實驗條件的真實性和有效性。2、本發明通過驅動相關實物設備,靈活配置相關信號參數,向被測的列控車載設備提供運行所需的真實條件信號環境。3、本發明可根據實際測試需要,通過控制車載接ロ實物仿真設備和地面信號實物仿真設備,手動或自動向整個列控車載系統提供真實控制條件信號,同時提供高級別列控系統車載設備所需的真實信號接ロ。4、本發明將提供各測試條件信號控制的集成化人機界面,操作簡單,界面友好,且具備一定程度的自動化測試功能。
圖I是本發明測試系統的組成框架示意圖。圖2是本實施例中測試主控子系統的工作原理示意圖。圖3是本實施例中地面信號控制子系統的工作原理不意圖。
具體實施方式
以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發明做進ー步詳細說明。如圖I所示,本發明的基於實物信號的列控車載設備集成測試系統,包括
測試主控子系統,用於測試人機界面、加載地面信號關鍵點數據、進行運行位置計算、採集被測設備輸出以及發出控制速度和壓カ發生裝置的信號;它可通過測試模式切換在自動運行和手動控制間切換;
地面信號控制子系統,用於接收運行位置、發出控制地面信號設備的命令,以實現點式應答器報文加載、運行位置和過關鍵點同步運算、軌道電路編碼、點式應答器控制裝置控制、軌道電路發碼裝置(軌道電路環線發碼箱)控制、網絡通信。測試主控子系統和地面信號控制子系統通過乙太網連接。本實施例中,測試主控子系統和地面信號控制子系統均可採用エ控計算機。本實施例中,測試主控子系統包括
測試人機界面模塊,用來提供測試人機接ロ ;
地面信號關鍵點位置數據加載模塊,用於加載描述地面信號位置的數據;
運行位置運算模塊,用於計算虛擬的列車與地面信號關鍵點的位置關係;
速度發生裝置控制模塊,用來發出速度命令進而控制速度發生裝置;
壓カ發生裝置控制模塊,用於發出氣缸壓力命令進而控制壓カ發生裝置;
數位訊號採集模塊,用於控制電平信號的輸入和輸出進而向被測設備提供列車エ況電平信息、獲取被測設備輸出;
車載端網絡通信模塊,用於發出虛擬的列車實時運行信息和地面信號參數數據。參見圖2所示,測試主控子系統的工作過程為
I)測試人機界面
測試人機界面布置由速度輸入區、速度發生裝置監視區、壓カ輸入區、壓カ發生裝置監視區、手柄エ況輸入區、被測設備輸出顯示區、地面信號關鍵點位置顯示區、參數配置區(包括通信端ロ設置和輪徑設置)、控制按鈕區構成。2)地面信號關鍵點位置加載
地面信號關鍵點信息指信號機和點式應答器在一段線路上的位置及相關參數信息,包括地面信號類型、間隔距離、關鍵點編號、軌道電路制式、軌道電路載頻、軌道電路低頻碼,地面信號關鍵點信息採用xml格式文件存儲。3)運行位置運算
運行位置運算是計算列車在上述線路上的運動學計算,計算與地面信號關鍵點的相對位置,將實時計算的位置信息通過網絡發送至地面信號控制子系統,由其同步判斷過關鍵點,並精確觸發實物設備發出地面信號。4)速度發生裝置控制
測試主控子系統通過RS485控制速度發生裝置。與速度發生裝置連接後,根據人機界面輸入速度、預設置輪徑、各軸速度偏移分別計算4軸的理論轉速,井向其發送驅動各軸轉動,同時接收速度發生裝置反饋的各軸轉速,經過計算後進行實時顯示;反方向運行、強制停止時向速度發生裝置發送復位命令。5)壓カ發生裝置控制
測試主控子系統通過RS485控制壓カ發生裝置與壓カ發生裝置連接後,根據人機界面輸入各氣缸目標壓力、目標壓カ變化時間,向其發送壓カ調整命令,循環發送壓カ查詢命令,並根據其反饋的各缸壓カ進行實時顯示。6)數位訊號採集
測試主控子系統通過PCI數據採集板卡連接信號調理板,向其輸入手柄エ況5V電平信號和備用電平信號,並從信號調理板採集被測列控車載設備輸出電平信號並在人機界面顯
/Jn ο7)車載端網絡通信
測試主控子系統通過網絡通信控制地面信號控制子系統發送軌道電路頻率信號,和激活點式應答器報文。採用TCP/IP網絡通信協議,測試主控子系統為伺服器端,地面信號控制子系統為客戶端,網絡交互的數據包包括網絡狀態控制包、運行信息數據包、軌道電路數據包、點式應答器數據包、應答包。網絡狀態控制包信息包括數據頭、握手狀態、連接狀態、斷開狀態;
運行信息數據包信息包括數據頭、應答器存在標誌、運行速度、前方信號機編號、當前軌道電路制式、當前軌道電路載頻、下分區軌道電路制式、下分區軌道電路載頻、距前方信號機距離、前方應答器編號、距前方應答器距離;
軌道電路數據包信息包括數據頭、發送模式(立即發送、下分區發送)、軌道電路低頻ィ目息碼;
點式應答器數據包信息包括數據頭、有源點式應答器編號、有源點式應答器報文用戶ィ目息碼;
應答包信息包括數據頭、應答包類型。 數據解包採用反粘包設計。本實施例中,地面信號控制子系統包括
點式應答器報文存儲和加載模塊,用於存儲和加載應答器報文用戶信息,該應答器報文用戶信息包括應答器編號、應答器類型、組內應答器間隔距離、應答器報文用戶信息碼;定時觸發器模塊,用於進行過關鍵點同步運算、精確發出地面信號控制指令;
軌道電路編碼模塊,用於生成正確的低頻信息;
點式應答器控制裝置控制模塊,用於發出點式應答器控制裝置激活命令和報文數據; 軌道電路發碼裝置控制模塊,用於發出軌道電路發碼命令;
地面端網絡通信模塊,用於接收列車實時運行信息和地面信號參數數據。參見圖3所示,地面信號控制子系統的工作過程為
I)點式應答器報文加載
點式應答器報文數據信息包括無源應答器的應答器編號、應答器類型、組內應答器間隔距離、應答器報文用戶信息碼,採用xml格式或txt格式文件存儲。在測試任務前,將點式應答器報文數據文件加載到內存鍊表,供測試過程檢索和調用。2)運行位置和過關鍵點同步運算
地面信號控制子系統根據從測試主控子系統獲取的關鍵點信息(軌道電路頻率信息、應答器編號和報文等),存入自定義的定時觸發器,實時處理從測試主控子系統接收到的速度、距關鍵點(軌道電路發碼點、過應答器點)距離等信息,實時刷新定時觸發器觸發事件,實現過關鍵點的精確控制觸發。3)軌道電路編碼
地面信號控制子系統根據從測試主控子系統獲取的軌道電路制式、載頻值、低頻信息碼檢索條件,在「軌道信號低頻信息分配表」中查找對應低頻值,並查找頻偏、設備顯示燈碼信息,並存入上述定時觸發器,用作軌道電路發碼裝置控制。4)點式應答器報文編碼 地面信號控制子系統將從測試主控子系統獲取的有源應答器報文和自加載的無源應答器報文「用戶信息碼」根據編譯規範編譯為最終寫入應答器的報文。5)點式應答器控制裝置控制
地面信號控制子系統通過RS422與點式應答器控制裝置通信。在地面信號控制子系統從測試主控子系統獲取到一個新的點式應答器編號時,經過上述點式應答器報文編碼,分別生成寫入觸發事件和激活觸發事件(寫入觸發事件提前激活觸發事件的時間間隔可自定義)並存入上述定時觸發器。在滿足寫入觸發條件時將點式應答器組內所有應答器報文以報文幀形式寫入點式應答器控制裝置,內容包括數據頭、組內應答器數、各應答器編號、各應答器間間隔距離、各應答器報文、CRC32校驗碼。在滿足激活觸發條件時將激活命令以激活控制幀形式發送給點式應答器控制裝置,內容包括數據頭、激活標誌、應答器個數、運行速度、距離組內第一個應答器距離、組內各應答器編號和校驗碼。6 )軌道電路發碼裝置控制
地面信號控制子系統通過RS485與軌道電路發碼裝置通信。在地面信號控制子系統從測試主控子系統獲取到新的軌道電路頻率信息時,在經過上述軌道電路編碼後,生成軌道電路發碼觸發事件,並存入上述定時觸發器。在滿足軌道電路發碼觸發條件吋,將觸發器內存儲的軌道電路頻率信息以命令幀形式發給軌道電路發碼裝置,內容包括數據頭、設備編號、制式、載頻、頻偏、顯示燈碼、電流、和檢驗碼。軌道電路發碼裝置在執行命令完畢後向該程序以回送幀形式返回執行情況,內容包括數據頭、設備編號、命令接收結果、環線狀態、和校驗碼。7)地面端網絡通信
地面信號控制子系統通過網絡通信接收測試主控子系統下發的運行狀態信息和控制命令。採用TCP/IP網絡通信協議,該程序為客戶端,測試主控子系統為伺服器端。在地面信號控制子系統從測試主控子系統獲取到點式應答器數據包後,將受到的有源點式應答器編號和報文用戶信息碼更新寫入上述點式應答器報文加載所述的內存鍊表,與無源應答器信息ー並處理。數據解包採用反粘包設計。本發明進一歩提供了ー種應用於上述集成測試系統的測試方法,該方法包括
①由地面信號關鍵點位置數據加載模塊加載位置文件中的數據,所述數據包括地面信號類型、間隔距離、關鍵點編號、軌道電路制式、軌道電路載頻、軌道電路低頻碼;
②由測試人機界面模塊輸入的速度驅動運行位置運算模塊進行實時計算,計算結果通過車載端網絡通信模塊發送給地面信號控制子系統;
③由速度發生裝置控制模塊將測試人機界面模塊輸入的速度值向速度發生裝置設備發送,獲取速度發生裝置設備的反饋數據並在測試人機界面模塊顯示;
④由壓カ發生裝置控制模塊將測試人機界面模塊輸入的壓カ值向壓カ發生裝置設備發送,獲取壓カ發生裝置設備的反饋數據並在測試人機界面模塊顯示;
⑤由數位訊號採集模塊將測試人機界面模塊輸入的手柄エ況指令發送給信號調理板,並從信號調理板採集被測設備發出的控制信號,並在測試人機界面模塊顯示;
⑥地面信號控制子系統通過地面端網絡通信模塊接收到列車實時運行信息和地面信號參數數據後,並經軌道電路編碼模塊編碼後生成觸發事件存儲於定時觸發器模塊;
⑦由定時觸發器模塊精確判斷過地面信號關鍵點時刻,如地面信號為軌道電路,則通過軌道電路發碼裝置控制模塊發出軌道電路發碼命令;如地面信號為點式應答器,則通過點式應答器控制裝置控制模塊發出點式應答器報文寫入命令和激活命令。以上僅是本發明的優選實施方式,本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例,凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出,對於本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾,應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種基於實物信號的列控車載設備集成測試系統,其特徵在於,包括 測試主控子系統,用於測試人機界面、加載地面信號關鍵點數據、進行運行位置計算、採集被測設備輸出以及發出控制速度和壓力發生裝置的信號;所述測試主控子系統包括測試主控制器以及與測試主控制器相連的測試人機界面模塊、地面信號關鍵點位置數據加載模塊、運行位置運算模塊、速度發生裝置控制模塊、壓力發生裝置控制模塊、數位訊號採集模塊以及車載端網絡通信模塊; 地面信號控制子系統,用於接收運行位置、發出控制地面信號設備的命令,以實現點式應答器報文加載、運行位置和過關鍵點同步運算、軌道電路編碼、點式應答器控制裝置控制、軌道電路發碼裝置控制、網絡通信;所述地面信號控制子系統包括地面信號主控制器以及與地面信號主控制器相連的點式應答器報文存儲和加載模塊、定時觸發器模塊、軌道電路編碼模塊、點式應答器控制裝置控制模塊、軌道電路發碼裝置控制模塊、以及地面端網絡通信模塊; 所述測試主控子系統和地面信號控制子系統通過通信網絡連接。
2.根據權利要求I所述的基於實物信號的列控車載設備集成測試系統,其特徵在於,所述測試主控制器和地面信號主控制器均採用工控計算機。
3.一種應用於權利要求I 2中任意一項所述集成測試系統的測試方法,其特徵在於,執行流程包括 ①由地面信號關鍵點位置數據加載模塊加載位置文件中的數據,所述數據包括地面信號類型、間隔距離、關鍵點編號、軌道電路制式、軌道電路載頻、軌道電路低頻碼; ②由測試人機界面模塊輸入的速度驅動運行位置運算模塊進行實時計算,計算結果通過車載端網絡通信模塊發送給地面信號控制子系統; ③由速度發生裝置控制模塊將測試人機界面模塊輸入的速度值向速度發生裝置設備發送,獲取速度發生裝置設備的反饋數據並在測試人機界面模塊顯示; ④由壓力發生裝置控制模塊將測試人機界面模塊輸入的壓力值向壓力發生裝置設備發送,獲取壓力發生裝置設備的反饋數據並在測試人機界面模塊顯示; ⑤由數位訊號採集模塊將測試人機界面模塊輸入的手柄工況指令發送給信號調理板,並從信號調理板採集被測設備發出的控制信號,並在測試人機界面模塊顯示; ⑥地面信號控制子系統通過地面端網絡通信模塊接收到列車實時運行信息和地面信號參數數據後,並經軌道電路編碼模塊編碼後生成觸發事件存儲於定時觸發器模塊; ⑦由定時觸發器模塊精確判斷過地面信號關鍵點時刻,如地面信號為軌道電路,則通過軌道電路發碼裝置控制模塊發出軌道電路發碼命令;如地面信號為點式應答器,則通過點式應答器控制裝置控制模塊發出點式應答器報文寫入命令和激活命令。
全文摘要
一種基於實物信號的列控車載設備集成測試系統及方法,該系統包括測試主控子系統,用於測試人機界面、加載地面信號關鍵點數據、進行運行位置計算、採集被測設備輸出以及發出控制速度和壓力發生裝置的信號;地面信號控制子系統,用於接收運行位置、發出控制地面信號設備的命令,以實現點式應答器報文加載、運行位置和過關鍵點同步運算、軌道電路編碼、點式應答器控制裝置控制、軌道電路發碼裝置控制、網絡通信。該方法為應用於上述集成測試系統的測試方法,它在測試主控子系統和地面信號控制子系統上執行所有的功能。本發明能夠將各種實物條件信號發生設備集中控制並為設備實驗和測試提供全面的真實條件信號,提高測試和實驗條件的真實性和有效性。
文檔編號G05B23/02GK102692921SQ20121020210
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月19日 優先權日2012年6月19日
發明者戴毅欣, 曾垂周, 王志偉, 申竹林, 蘇軍貴, 鄧俊彥 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司