應(yīng)答器傳輸模塊生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

郭小龍 劉國(guó)旭

沈陽(yáng)鐵路信號(hào)有限責(zé)任公司 遼寧 沈陽(yáng) 110025

引言

應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)由車載設(shè)備和地面設(shè)備兩部分組成，車載設(shè)備包括：應(yīng)答器傳輸模塊（BTM）和天線單元（CAU），地面設(shè)備包括：應(yīng)答器和地面電子單元（LEU）。

安裝在軌道中央的應(yīng)答器自身不需要外加電源，在列車運(yùn)行期間，車載BTM 通過(guò)天線單元不停地向地面輻射能量，應(yīng)答器接收天線單元輻射的功率而工作，將內(nèi)部的編碼信息或LEU的編碼信息（僅限有源應(yīng)答器）發(fā)送給BTM，BTM 將接收到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給車載控制核心單元。

目前，通信自主化BTM在生產(chǎn)測(cè)試時(shí)只根據(jù)BTM記錄板的運(yùn)行記錄進(jìn)行設(shè)備異常分析，缺乏對(duì)“B”接口通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不能實(shí)時(shí)測(cè)試BTM的工作狀態(tài)，無(wú)法形成閉環(huán)測(cè)試。為保證BTM設(shè)備批量生產(chǎn)時(shí)生產(chǎn)質(zhì)量的管控、產(chǎn)品功能滿足要求，設(shè)計(jì)適用于測(cè)試需求的BTM主機(jī)生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)，將MVB通信總線作為仿真交互的數(shù)據(jù)通道，從而使測(cè)試軟件與BTM實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn) BTM “B接口”通信數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)解析判斷BTM的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)BTM設(shè)備整機(jī)生產(chǎn)測(cè)試。

1 測(cè)試系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)

BTM與CTCS3-300T車載ATP主機(jī)控制單元之間通過(guò)MVB接口進(jìn)行通信，其接口稱為“B”接口。

測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)模擬車載主機(jī)控制單元，將MVB通信總線作為仿真交互的數(shù)據(jù)通道，從而使系統(tǒng)與BTM實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，達(dá)到動(dòng)態(tài)仿真的目標(biāo)，通過(guò)實(shí)時(shí)解析“B”接口通信數(shù)據(jù)，來(lái)判斷BTM的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)BTM的測(cè)試。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，BTM主機(jī)、天線單元、工業(yè)計(jì)算機(jī)、接口適配器、直流穩(wěn)壓電源、控制器、可控應(yīng)答器等共同構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)。接口適配器（MVB卡）安裝在工業(yè)計(jì)算機(jī)內(nèi)，完成工業(yè)計(jì)算機(jī)與BTM主機(jī)之間的接口轉(zhuǎn)換，被測(cè)BTM經(jīng)D電纜與天線單元連接，可控應(yīng)答器與控制器相連，置于天線單元的上方，控制器經(jīng)USB接口與工業(yè)計(jì)算機(jī)連接。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

工業(yè)計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)車載主機(jī)模擬軟件（模擬ATP）和BCU控制軟件[1]：①車載主機(jī)軟件負(fù)責(zé)測(cè)試系統(tǒng)的主控工作，與BTM主機(jī)進(jìn)行通信。通過(guò)實(shí)時(shí)解析BTM主機(jī)的通信端口數(shù)據(jù)，解析當(dāng)前BTM的工作狀態(tài)、應(yīng)答器報(bào)文等，并將應(yīng)答器報(bào)文信息反饋給BCU，由BCU模塊比對(duì)發(fā)收?qǐng)?bào)文的一致性。②BCU控制軟件負(fù)責(zé)應(yīng)答器報(bào)文的寫入、比對(duì)。軟件通過(guò)控制器（BCU）激活可控應(yīng)答器（Balise）發(fā)送FSK信號(hào)，天線單元接收該信號(hào)后經(jīng)D電纜傳輸給BTM主機(jī)，BTM主機(jī)將處理后的應(yīng)答器報(bào)文信息及狀態(tài)等發(fā)送給車載主機(jī)，BCU模塊接收車載主機(jī)軟件反饋的應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)，形成閉環(huán)測(cè)試。

2 測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

CTCS3-300T列控車載設(shè)備采用MVB總線為基礎(chǔ)，一主多從的總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中的各個(gè)單元采用主從方式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，在主站和從站報(bào)文交互的過(guò)程中，從應(yīng)用層面上，將主站和從站虛擬成若干個(gè)邏輯端口，實(shí)現(xiàn)主站、從站之間周期性的數(shù)據(jù)交互，此處BTM作為從設(shè)備，接收主站發(fā)送的命令消息，并向主站發(fā)送狀態(tài)或報(bào)文消息[2]。

本文設(shè)計(jì)的車載主機(jī)軟件用于模擬車載控制單元與BTM進(jìn)

行通信及通信數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解析處理；BCU控制軟件用于對(duì)控制器進(jìn)行控制，激活可控應(yīng)答器和SOCKET數(shù)據(jù)采集、對(duì)比。

2.1 車載主機(jī)軟件設(shè)計(jì)

車載主機(jī)模擬軟件負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，用于模擬主站，將MVB通信總線作為仿真交互的數(shù)據(jù)通道，從而使軟件與BTM實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，達(dá)到動(dòng)態(tài)的仿真，實(shí)現(xiàn)“B”接口通信，與BTM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

車載主機(jī)模擬軟件處理模塊如圖2所示：

圖2 車載主機(jī)軟件主要模塊

車載主機(jī)軟件主要包括：初始化MVB，根據(jù)界面設(shè)置的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，對(duì)各個(gè)MVB端口組幀后，按照約束循環(huán)將車載主機(jī)發(fā)送幀發(fā)送給BTM，與BTM建立通信；實(shí)時(shí)接收BTM的發(fā)送幀，并對(duì)接收到的BTM發(fā)送幀進(jìn)行CRC校驗(yàn)、實(shí)時(shí)解析，解析出接收到的應(yīng)答器報(bào)文信息和BTM當(dāng)前的工作狀態(tài)。

向BTM主機(jī)發(fā)送的車載主機(jī)發(fā)送幀根據(jù)通信協(xié)議周期性發(fā)送，每次發(fā)送前對(duì)各個(gè)MVB端口重新對(duì)時(shí)、組幀后，把更新以后的發(fā)送幀發(fā)送至BTM，并將接收到BTM發(fā)送幀發(fā)送至車載主機(jī)形成完整的通信過(guò)程。

2.2 BCU模塊設(shè)計(jì)

BCU模塊主要負(fù)責(zé)應(yīng)答器報(bào)文寫入、可控應(yīng)答器的激活和車載模擬軟件反饋數(shù)據(jù)的采集和判斷。

BCU模塊通過(guò)主界面設(shè)置測(cè)試參數(shù)、選擇生成應(yīng)答器報(bào)文，然后等待寫入控制器；應(yīng)答器報(bào)文寫入、激活線程根據(jù)最近的一個(gè)報(bào)文激活時(shí)間進(jìn)行判斷，在時(shí)間足夠且控制器有空閑的情況下，將未寫入?yún)^(qū)的報(bào)文寫入控制器，同時(shí)將該報(bào)文轉(zhuǎn)入已寫入?yún)^(qū)；到達(dá)應(yīng)答器報(bào)文激活時(shí)刻，應(yīng)答器報(bào)文寫入、激活線程向控制器發(fā)送激活命令，將該數(shù)據(jù)從已寫入?yún)^(qū)轉(zhuǎn)入已激活區(qū)[3]。SOCKET采集、比較線程接收車載主機(jī)模擬軟件發(fā)送的SOCKET數(shù)據(jù)后，與激活區(qū)的數(shù)據(jù)比較，判斷BCU模塊發(fā)送的報(bào)文與車載主機(jī)模擬軟件發(fā)送的SOCKET數(shù)據(jù)是否一致，形成應(yīng)答器報(bào)文信息的環(huán)回比較。

BCU控制模塊如圖3所示：

圖3 BCU控制模塊

3 應(yīng)用與結(jié)論

本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的車載BTM生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)化、模塊化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，測(cè)試系統(tǒng)操作簡(jiǎn)易，能夠?qū)崟r(shí)解析BTM的“B”接口通信數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了收發(fā)報(bào)文的閉環(huán)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)BTM工作狀態(tài)的自動(dòng)測(cè)試。可以嚴(yán)格的篩選出工作狀態(tài)異常的BTM，提高了生產(chǎn)測(cè)試效率，提升了BTM產(chǎn)品出廠的質(zhì)量管控。

未來(lái)，可根據(jù)BTM生產(chǎn)測(cè)試需求進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)功能擴(kuò)展，增加不同通信總線（CAN，422）下的BTM測(cè)試。