BTM 硬件在回路仿真系統測試案例描述與管理

郭薇薇

(北京交通大學，北京 100044)

1 研究背景及意義

在客運專線的建設與鐵路大提速不斷發展的環境下，應答器系統需應用于CTCS2級及其以上的鐵路系統中。應答器在歐洲早已普遍使用多年，關于應答器的生產與測試技術也有專門的規范與測試實驗室。但在中國對應答器系統領域還是比較陌生，國內很多機構也正在研發國產化的應答器系統。應答器傳輸模塊(BTM)是應答器系統的重要組成部分，因此BTM的性能評估對應答器系統自主知識產權的研究占很重的分量。BTM硬件在回路仿真系統模擬真實應答器系統環境，對應答器傳輸模塊的性能進行測試，對測試系統中所有的測試案例進行描述、管理并可以自動執行測試，可以對測試數據總結分析，給出測試報表，為BTM硬件模塊的性能做出正確的評價。

2 BTM硬件在回路仿真系統

應答器系統依賴于電磁耦合理論，可以實現車－地之間點式(非連續)的信息傳輸，安置在鐵路沿線的專門地點，其功能包括:對列車位置進行定位，在列車經過地面應答器時，向BTM提供固定的或臨時的限速、路況、道岔等信息，保障列車的安全運行。應答器傳輸模塊(BTM)是應答器系統的關鍵組成設備，其性能的測試與評定對于評估應答器性能非常重要。

BTM硬件在回路仿真系統(Hardware In the Loop Simulation:HILS)營造一個BTM工作的真實環境，模擬發出上行鏈路信號，同時使用參考環線與天線模擬接收BTM傳輸給PC機的輸出。管理所有BTM測試的測試案例與測試序列，控制所有需要使用的設備與器械，并可以自動執行指定的測試序列，收集并分析相關數據，生成測試報告，得出相應的測試結果。完成對BTM的射頻能量信號及上行鏈路信號的輻射模式的特性評估、電氣特性、傳輸特性、接口特性、報文及報文序列的接收與處理能力的測試，最終可以綜合評價出BTM傳輸模塊的功能指標。

3 BTM測試案例XML闡述

根據歐洲Unisig Subset 085規范提出的BTM硬件，在回路仿真系統需要進行以下測試項目。

輻射模式估計:

目的是為了測量信號的最弱值和實際的激活能量，包括兩個方面的測試內容。一是當信號傳輸經過參考環線時產生的實際射頻能量流大小，二是測量通過Vth極限的BTM函數的參考環線，所需的上行鏈路電流，該電流記為Ith。

模擬通過時的時變信號:

利用參考環線搭建一個真實應答器傳輸模塊通過的信號通道，并使用信號發生器產生一個動態的測試信號，通過參考換線來模擬應答器傳輸模塊通過地面應答器時所發出的時變信號流。

傳輸測試:

目的是測試BTM模塊接收應答器所傳輸信號的性能特性，包括接受傳輸數據的可靠性與安全性、應答器位置的定位、信號的旁瓣與主瓣分析等方面的功能。

應答器上行鏈路信號的電氣特性:

可以模擬出實際應答器上行鏈路信號通過應答器傳輸模塊所標稱的極限值的情況下所產生的電氣特性，主要包括up-link信號的相位與幅度的抖動、中心頻率，頻偏等。

BTM處理不相同類型報文的能力:

目的是通過測試評估BTM功能模塊分別對不同信號報文類型進行評估，如不相同類型(如長幀與短幀)的變換能力等。

應答器序列的處理:

目的是在由多個應答器組成的應答器序列中，測試BTM在標準模式下，是否能夠產生正確的序列。

3.1 XML對測試案例的闡述

XML語言(可擴展標記語言)可以將BTM硬件的所有測試案例規范化描述。XML用于規范化的定義數據、存儲數據與交換數據等，用XML語言描述后的測試案例能夠在不兼容的系統之間進行交換數據，降低其復雜程度，XML的另一大特點是使被描述的數據能被不同的程序應用，移植性強。

數據完整的層次性描述是XML語言的一大特點，XML不僅可以進行良好的層次顯示，更注重描述數據的規范化、層次與內涵，但可視性比較差，需要調用XSL或者CSS進行XML文檔的動態顯示，可視性與層次性共存。

用XML語言將上述的所有測試項目描述出來，例如模擬通過的測試信號的案例(如圖1所示)。

圖1 動態測試的信號測試xml描述

采用CSS樣式調用，對XML文檔需要展示的內容進行規范的設定，使XML語言描述的文檔的可視性增強，以便用戶查看。

調用上述的CSS樣式后就能夠得到如圖2的顯示樣式。

圖2 調用CSS后動態測試的信號模式

3.2 測試案例管理

BTM硬件在回路仿真系統測試案例用xml規范語言描述后，需要統一管理，并方便刪除、更改、查看與調用。基于Lab Windows/CVI軟件開發平臺開發的測試項目管理所有的已描述好的測試案例，將BTM硬件在回路仿真系統中所有的測試案例統一管理起來。管理系統界面如圖3所示。

圖3 測試案例的管理系統界面

在使用BTM測試管理軟件時，從所有項目中選擇需要查看的測試案例(如圖4所示)。

查看測試內容(如圖5所示)。

圖4 測試案例選擇

圖5 測試案例具體查看

測試案例的XML描述作為測試系統編寫的一部分對測試案例的自動執行與記錄提供了依據，在編寫的測試系統中，所編寫的XML案例描述可以很容易的嵌入進去，指導測試的完成。

4 結論

應答器作為CTCS級鐵路的重要使用設備，對保障鐵路安全運輸非常重要。應答器傳輸模塊的各項測試案例的測試，是BTM國產知識產權的關鍵組成步驟。本文依據歐洲應答器測試規范，對實驗室BTM測試案例進行了xml規范性語言的描述，并基于Labwindows CVI虛擬儀器測試平臺，搭建了測試管理管理系統，實現對測試案例的管理，對應答器BTM硬件模塊的性能做出正確的評價有重要的指導意義。

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