列控车载设备测试装置的制作方法

本发明涉及铁路列车行驶安全领域，尤其涉及一种列控车载设备测试装置。
背景技术：
：列控车载设备(AtiomaticTrainProtection,简称ATP)是列车自动防护系统车载设备，安装在动车组上，主要功能是为司机提供列车运行的实际速度、最大速度、列车运行线路状态、控制列车速度、记录运行数据等，为列车运行保驾护航，极大的提高了列车行驶的安全。随着我国动车组的不断增加，被测ATP设备也逐渐增多，被测ATP设备日常维护和高级检修问题日益凸显，由于被测ATP设备事关列车行车安全，因此对被测ATP设备的安全检测至关重要。目前还没有一款测试装置能够满足在地面实验室即可完成对被测ATP设备进行测试的功能，导致目前现场被测ATP设备维护检修效率低下，且无法在地面实验室有效判断设备的好坏，被测ATP设备的好坏只能通过安装至列车上，甚至需要列车开动运行后才能判断。随着各铁路局设备安全管理的规范化，这种存在风险的判断被测ATP设备硬件状态的方式已不能满足需求。技术实现要素：本发明提供一种列控车载设备测试装置，用以解决现有技术中对被测ATP设备的测试不能在地面实验室完成，导致对列车运行造成安全隐患的技术问题。本发明提供一种列控车载设备测试装置，包括：PXI机箱模块、PXI专用接线模块和信号调理模块；其中，PXI机箱模块分别与PXI专用接线模块、被测ATP设备相连，信号调理模块分别与PXI专用接线模块、被测ATP设备相连；PXI机箱模块用于为被测ATP设备提供输入信号；PXI专用接线模块用于对PXI机箱模块与信号调理模块之间的输入输出接口进行转接；信号调理模块用于将从PXI专用接线模块输入输出的信号与从被测ATP设备输入输出的信号进行隔离和调理。进一步的，上述装置还包括，继电器模块和操作模块，继电器模块分别与信号调理模块、被测ATP设备相连，操作模块与PXI机箱模块连接；继电器模块用于对被测ATP设备的电源进行控制；操作模块用于对PXI机箱模块进行操作。进一步的，PXI机箱模块包括PXI插箱、通用采集卡、串口扩展卡和控制器，其中，通用采集卡、串口扩展卡和控制器均安装于PXI插箱内，控制器通过PXI总线分别与PXI插箱的接口、通用采集卡、串口扩展卡相连；通用采集卡与PXI专用接线模块相连；串口扩展卡与被测ATP设备相连。进一步的，PXI专用接线模块包括用于对通用采集卡与信号调理模块之间的输入输出接口进行转换的PXI专用接线端子板。进一步的，信号调理模块包括轨道信号隔离插件、速度信号隔离插件、电平检测插件和继电器输出插件；轨道信号隔离插件、速度信号隔离插件、电平检测插件和继电器输出插件均与PXI专用接线模块和被测ATP设备连接，继电器输出插件还与继电器模块连接。进一步的，继电器模块包括继电器，继电器与信号调理模块中的继电器输出插件连接。进一步的，操作模块包括显示子模块和输入子模块，其中，显示子模块用于显示被测ATP设备的输入输出数据，输入子模块用于对PXI机箱模块发送命令和数据，显示子模块、输入子模块均与PXI机箱模块中的控制器相连。进一步的，上述装置还包括与PXI机箱模块相连的仿真应答器。进一步的，上述装置还包括与PXI机箱模块连接的电源模块。进一步的，串口扩展卡包括RS422扩展卡和RS232扩展卡，其中，RS422扩展卡与仿真应答器通过线缆连接，RS232扩展卡与被测ATP设备通过线缆连接。本发明提供的列控车载设备测试装置，通过PXI机箱模块、PXI专用接线模块和信号调理模块，能够为被测ATP设备提供输入信号，模拟列车运行时的状态，使该装置能够在地面实验室完成对被测ATP设备的测试，无需将被测ATP设备安装到列车中，或者在列车运行时才能进行测试，大大提高了列车运行安全。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：图1为根据本发明实施例一的列控车载设备测试装置的一结构示意图；图2为根据本发明实施例一的列控车载设备测试装置的另一结构示意图；图3为根据本发明实施例二的列控车载设备测试装置的结构示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式下面将结合附图对本发明作进一步说明。实施例一图1为根据本发明实施例一的列控车载设备测试装置的一结构示意图，如图1所示，本实施例提供一种列控车载设备测试装置，包括：PXI机箱模块1、PXI专用接线模块2和信号调理模块3；其中，PXI机箱模块1分别与PXI专用接线模块2、被测ATP设备A相连，信号调理模块3分别与PXI专用接线模块2、被测ATP设备A相连；PXI机箱模块1用于为被测ATP设备A提供输入信号；PXI专用接线模块2用于对PXI机箱模块1与信号调理模块3之间的输入输出接口进行转接；信号调理模块3用于将从PXI专用接线模块2输入输出的信号与从被测ATP设备A输入输出的信号进行隔离和调理。上述列控车载设备测试装置基于面向仪表系统的PCI扩展(PCIeXtensionsforInstrumentation，简称PXI)技术开发，采用PXI机箱模块1为被测ATP设备A提供信号，并使用信号调理模块3对这些信号进行调理，使之满足被测ATP设备A的实际测试要求，实现测试目标。本实施例提供的列控车载设备测试装置，通过PXI机箱模块1提供输入信号，输入信号经过PXI专用接线模块2到达信号调理模块3，输入信号经过信号调理模块3调理之后，输出至被测ATP设备A相应接口，以完成对被测ATP设备A的测试。由于这种测试装置可以让被测ATP设备A在地面实验室就能完成测试，而不用待安装到列车中，或者在列车运行时才能进行测试，降低了被测ATP设备A的故障风险，大大提高了列车运行安全。进一步的，图2为根据本发明实施例一的列控车载设备测试装置的另一结构示意图，如图2所示，列控车载设备测试装置还包括，继电器模块4和操作模块 5，继电器模块4分别与信号调理模块3、被测ATP设备A相连，操作模块5与PXI机箱模块1连接；继电器模块4用于对被测ATP设备A的电源进行控制；操作模块5用于对PXI机箱模块1进行操作。可以通过继电器模块4和信号调理模块3对被测ATP设备A的人机界面(DriverMachineInterface，简称DMI)电源和信号进行切换，或者在对被测ATP设备A进行测试时，根据需要断开或关闭相应的电源，使整个测试过程方便快捷。考虑到被测ATP设备A需要DMI才能正常启动，很多时候，用户手上只有被测ATP设备A，而没有DMI设备，因此，测试装置自带一台DMI，通过被测ATP设备A接入测试装置。为方便用户使用，设置了DMI电源和信号切换接口，用户只需将DMI通过线缆接入被测ATP设备A即可(DMI与被测ATP设备A的连线已一分为二，通过继电器模块4和信号调理模块3接入测试装置)，列控车载设备测试装置可以通过控制继电器模块4和信号调理模块3，对DMI电源和信号进行自动切换，免去了用户对列控车载设备测试装置自带DMI反复拆装的过程。进一步的，如图2所示，列控车载设备测试装置还包括与PXI机箱模块1相连的仿真应答器6，仿真应答器6具体用于为被测ATP设备A提供在列车运行时所需的地面应答器信号，地面应答器信号主要用于告诉被测ATP设备A当前运行线路的相关信息，如线路限速信息、坡度信息、轨道信号信息、停车信息等。被测ATP设备A需要根据这些信息控制列车运行，从而保证行车安全。进一步的，列控车载设备测试装置还包括与PXI机箱模块1连接的电源模块7，电源模块7还与信号调理模块3、继电器模块4、仿真应答器6及被测ATP设备A连接，用于为信号调理模块3、继电器模块4、仿真应答器6及被测ATP设备A提供电源，PXI机箱模块1具体通过串口扩展卡14控制电源模块7的上电和断电。实施例二本实施例是在上述实施例的基础上进行的补充说明。图3为根据本发明实施例二的列控车载设备测试装置的结构示意图，如图3所示，PXI机箱模块1包括PXI插箱11、通用采集卡13、串口扩展卡14和控制器12，其中，通用采集卡13、串口扩展卡14和控制器12均安装于PXI插箱11内，控制器12通过PXI总线分别与PXI插箱11的接口、通用采集卡13、串口扩展卡14相连；通用采集卡13与PXI专用接线模块2相连；串口扩展卡14与 被测ATP设备A相连。控制器12用于接收被测ATP设备A发送的数据后执行预设命令，控制器12接收被测ATP设备A反馈的信息，根据这些信息控制通用采集卡13及串口扩展卡14，通过通用采集卡13及串口扩展卡14，将测试相关信号发送给被测ATP设备A，通用采集卡13、串口扩展卡14和控制器12均与PXI插箱11相连。通用采集卡13通过电缆连接到PXI专用接线端子板21上。串口扩展卡14用于控制电源、被测ATP设备A和控制仿真应答器6。串口扩展卡14与被测ATP设备A间的连接通过串口卡自带的专用电缆实现。通用采集卡13用于为被测ATP设备A提供输入信号，例如通用采集卡13(如PXI-7852R)为被测ATP设备A提供轨道信号、速度信号、以及数字IO信号。通用采集卡13具有8路模拟输入通道、8路模拟输出通道、96路数字IO通道以及6路5V电源输出。进一步的，串口扩展卡14包括RS422扩展卡和RS232扩展卡，其中，RS422扩展卡与仿真应答器6通过线缆连接，RS232扩展卡与被测ATP设备A通过线缆连接。进一步的，PXI专用接线模块2包括用于对通用采集卡13与信号调理模块3之间的输入输出接口进行转换的PXI专用接线端子板21。由于通用采集卡13输入输出信号的物理接口外形与信号调理模块3的物理接口外形不一样，因此需要通过PXI专用接线端子板21，将通用采集卡13的输入输出物理接口进行转接。进一步的，信号调理模块3包括轨道信号隔离插件31、速度信号隔离插件32、电平检测插件33和继电器输出插件34；轨道信号隔离插件31、速度信号隔离插件32、电平检测插件33和继电器输出插件34均与PXI专用接线模块2和被测ATP设备A连接，继电器输出插件34还与继电器模块4连接。轨道信号隔离插件31用于对PXI专用接线端子板21输入的轨道信号进行隔离和转化，并输出至被测ATP设备A；速度信号隔离插件32用于对PXI专用接线端子板21输入的速度信号进行隔离和放大，并输出至被测ATP设备A；电平检测插件33用于对被测ATP设备A输出的电平信号进行隔离和转化，并通过PXI专用接线端子板21输出至通用采集卡13；继电器输出插件34用于控制继电器模块4及被测ATP设备A，从而为被测ATP设备A提供运行的继电器信号、切换与断线故障模拟以及电源切换功能。进一步的，继电器模块4包括继电器41，继电器41与信号调理模块3中的 继电器输出插件34连接，用于接收继电器输出插件34的输入信号，以对被测ATP设备A的电源进行控制。进一步的，操作模块5包括显示子模块51和输入子模块52，其中，显示子模块51用于显示被测ATP设备A的输入输出数据，输入子模块52用于对PXI机箱模块1发送命令和数据，显示子模块51、输入子模块52均与PXI机箱模块1中的控制器12相连。显示子模块51可为计算机显示屏或者LED屏，输入子模块52可为键盘或鼠标。通过输入子模块52可向对PXI机箱模块1中的控制器12发送命令和数据，以完成对被测ATP设备A进行测试。以下列举具体实施例对上述装置进行说明。(一)PXI机箱模块PXI插箱采用前出线方式，使用专用连接电缆直接将PXI插件(包括通用采集卡、串口扩展卡和控制器)的信号从PXI插箱引出到PXI专用接线端子板。PXI插箱采用14槽插箱，标准19寸上架式结构，包含一个控制器槽位(4槽宽度)、13个插件位(1槽宽度)。如表1中所示的PXI机箱模块中的各组件明细。表11)PXI插箱：PXI插箱(PXI-1044)自带母板和电源，输入为AC220V，最大功率500W，带自动风扇。机箱左下角有电源按钮，处于常闭状态。未使用的槽位安装盲面板。2)控制器：控制器(PXI-8109)实际为一台计算机，控制器与通用采集卡、串口扩展卡通过PXI总线进行数据交换。被测ATP设备的以太网口直接与控制器以 太网接口相连。与计算机显示屏通过DVI接口相连，鼠标键盘则通过USB接口相连。3)串口扩展卡：包括1块4端口RS232扩展卡(PXI-8432/4)和1块4端口RS485/422扩展卡(PXI-8433/4)，其中RS232扩展卡(PXI-8432/4)使用2路，分别用于控制110V程控电源和被测ATP设备；RS485/422扩展卡(PXI-8433/4)使用1路用于控制仿真应答器。串口扩展卡与被测ATP设备间的连接通过串口卡自带的专用电缆连接。4)通用采集卡：本装置中，通用采集卡(PXI-7852R)用于为被测ATP设备提供轨道信号、速度信号、以及数字IO信号。通用采集卡具有8路模拟输入通道、8路模拟输出通道、96路数字IO通道以及6路5V电源输出。本装置中，使用1路模拟输出用于模拟轨道信号，96路数字IO中，12路用于模拟速度脉冲信号，23路用于被测ATP设备断线故障模拟控制，9路用于被测ATP设备输出数字信号检测、7路用于被测ATP设备输入数字信号控制、3路用于被测ATP设备电源切换控制，1路用于测试指示灯控制。其余通道未使用。PXI-7852R有3个对外的68芯插座，需要3块PXI专用接线端子板(CB-68LP)引出相应信号。(二)PXI专用接线端子板由于PXI-7852R插件输入输出信号的物理接口外形与后续信号调理模块信号物理接口外形不一样，因此需要通过PXI专用接线端子板，将PXI-7852R插件的输入输出物理接口进行转接。PXI机箱模块与信号调理模块间所有信号均通过PXI-7852R插件的3个对外68芯插座连接，需要使用PXI专用的连接电缆连接至PXI专用接线端子板，PXI机箱专用线缆及端子板明细如表2所示：表23块PXI专用接线端子板可固定在信号调理机箱上，PXI-7852R插件引出的3根电缆分别插入3块PXI专用接线端子板对应接口位置。(三)信号调理模块信号调理模块的功能主要是对PXI机箱模块输出的IO信号进行隔离和信号调理，一方面，将PXI机箱模块输入输出的各种信号(如轨道信号、速度信号、以及数字IO信号)与被测ATP设备输入输出的各种信号进行隔离，保证二者不会相互干扰，保证测试的独立性；另一方面，将各种信号的特性进行调理，使PXI机箱模块与被测ATP设备二者之间发送的信号满足对方要求。信号调理模块可包括信号调理箱，信号调理插件包括轨道信号隔离插件、速度信号隔离插件、电平检测插件和继电器输出插件，信号调理插件安装在信号调理箱内，信号调理插件所有外部输入信号和对外输出信号，直接连接至信号调理箱背部连接器上，通过连接器再连接至其他设备和被测ATP设备。所有内部输入输出信号，直接通过PXI专用接线端子板引。信号调理箱的信号调理插件通过96芯矩形连接器与信号调理机箱相连，信号调理机箱内部通过布线，将96芯连接器信号连接至PXI专用接线端子板和外部插座，所有布线采用压接方式。信号调理箱内部插件明细如下表3所示：表3编号插件名称数量1轨道信号隔离插件12速度信号隔离插件13110V电平检测插件14继电器输出插件3轨道信号隔离插件：该插件输入电源为DC5V和DC24V，其中DC5V直接通过PXI专用接线端子板由PXI-7852R插件提供，DC24V则由外接24V直流电源通过信号调理机箱背部WAGO连接器接入。该板轨道信号输入由PXI-7852R的1路模拟信号输出通道给出，在内部进行隔离和转化(将PXI-7852R输出的10V信号进行转化以匹配ATP设备的输入要求)，分成相同的2路轨道信号输出至ATP对应接口(每1路轨道信号包含正负2路信号)。速度信号隔离插件：该插件输入电源为DC5V和DC24V，其中DC5V直接通过PXI专用接线端子板由PXI-7852R插件提供，DC24V则由外接24V直流电源通过信号调理机箱背部WAGO连接器接入。该板12路输入速度信号由PXI-7852R的数字IO通道提供，在内部经过隔离和放大，12路速度信号分别接入内部12组继电器的中触点上，再通过常闭触点连接至WAGO连接器上引出至被测ATP设备，继电器线圈则通过PXI-7852RR的其他数字IO通道进行控制，以满足速度信号断线故障模拟的需求。110V电平检测插件：该插件输入电源为DC5V和DC24V，其中DC5V直接通过PXI专用接线端子板由PXI-7852R插件提供，DC24V则由外接24V直流电源通过信号调理机箱背部WAGO连接器接入。另外该插件110V地信号直接通过信号调理机箱背部WAGO连接器接入到110V程控电源地信号上。该插件9路110V电平信号由ATP设备通过信号调理机箱WAGO连接器输入至插件，信号经过插件内部隔离和转化，通过该插件的数字输出接口，引入PXI专用接线端子板上，与PXI-7852R数字IO口进行通信。继电器输出插件：该插件输入电源为DC5V和DC24V，其中DC5V直接通过PXI专用接线端子板由PXI-7852R插件提供，DC24V则由外接24V直流电源通过信号调理机箱背部WAGO连接器接入。第一块继电器输出插件为ATP设备提供运行所需的外部继电器信号，分为7路，其中3路为ATP设备外部继电器反馈信号，4路为模拟ATP手柄工况信号，该插件继电器触点信号直接由24V直流电源提供，所有信号连接至继电器常开触点，当触点闭合，24V直流电平信号通过继电器直接输出至信号调理机箱背部WAGO端子，再连接至被测ATP设备，继电器线圈信号则由PXI-7852R插件通过PXI专用接线端子板提供。第二块继电器输出插件主要为ATP设备提供信号切换和断线故障模拟，直接将ATP设备通信信号通过信号调理机箱背部WAGO连接器接入插件，在插件内部，信号接入至继电器中触点，通过继电器触点分成两路(常开和常闭触点)再接回WAGO连接器，再通过WAGO连接器接回设备，插件内部继电器线圈控制则由PXI-7852R插件数字IO信号通过PXI专用接线端子板接入。第三块继电器输出插件则为ATP设备提供电源切换功能，电源直接通过110V程控电源提供，通过信号调理机箱背部WAGO端子接入插件内部继电器触点(中触点)，继电器常闭触点则通过WAGO端子接入外部的继电器组线圈控制端，用于控制外部 继电器组的动作。继电器输出插件内部继电器线圈则由PXI-7852R插件数字IO信号通过PXI专用接线端子板接入插件提供。由于PXI-7852R插件3个接口可提供6路DC5V电源(每个接口提供2路电源)，考虑到接口为插件提供信号的对应性，需要对每个接口的DC5V电源为那些信号调理插件进行划分，这里将PXI-7852R的3个接口命名为Connector1、Connector2和Connector3，分配如下：轨道信号隔离插件使用Connector1的1路DC5V电源，速度信号隔离插件使用Connector2的1路DC5V电源，110V电平检测插件使用Connector3的1路DC5V电源，3块继电器输出插件则复用Connector3的另1路DC5V电源。(四)继电器组继电器组使用的是MORSSMITT公司D-200U系列110V瞬间继电器，继电器有4组触点，装有反向抑制二极管，其每个触点容量为DC250V，10A，继电器线圈输入电压为DC110V，功耗2.22W，继电器自带底座，直接安装于装置内部层板上。继电器组由3个以下继电器组成：继电器1：用于被测ATP设备的DMI显示器电源切换，继电器线圈控制信号通过信号调理模块中的继电器输出插件提供。被测ATP设备为DMI供电的110V电源接口(包括110V+和110V地)分别接入继电器1的两组中触点，这两组触点的常闭端引出两根电源线(110V+和110V地)接入一台DMI；两组触点的常开端亦分别引出两根电源线接入另外一台DMI。为继电器1线圈供电的110V电平信号则首先接入信号调理模块继电器输出插件的1组继电器中触点，再通过该组继电器的常开触点接入继电器1的线圈正端，继电器1的线圈负端则接110V地信号。PXI-7852R插件通过控制信号调理机箱继电器输出插件上继电器的动作，从而控制继电器1线圈，以达到控制继电器1触点的目的。继电器2：用于被测ATP设备A系电源的控制，控制方式与继电器1控制方式类似，也是通过信号调理模块内的继电器输出插件控制其线圈，而信号调理模块内的继电器输出插件上的继电器，则通过PXI-7852R插件控制。被测ATP设备A系电源则接在继电器2的2组触点的中触点位置，再从常闭触点引入被测ATP设备，当测试时，可以根据需要，断开A系电源。继电器3：原理同继电器2，只是将被测ATP设备的B系电源接入继电器3的2组触点的中触点位置，再从常闭触点引入ATP，当测试时，可以根据需要， 断开B系电源。(五)操作模块操作模块由鼠标、键盘。本测试装置鼠标、键盘采用均通用的USB鼠标、键盘。虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。当前第1页1 2 3