鐵路信號集中監(jiān)測設(shè)備的綜合校驗臺研究

摘""要：針對鐵路綜合監(jiān)控硬件產(chǎn)品的測試需要高可靠性、高靈活性、高準(zhǔn)確性的特點，提出了鐵路信號集中監(jiān)測設(shè)備的綜合校驗臺設(shè)計方案。該方案采用程控電腦、信號源、自主研發(fā)的智能切換矩陣模塊、輸出組、測控臺、通信控制模塊、信號源，結(jié)合自動化測試界面，實現(xiàn)了靈活提供測試信號、自動獲取專用和通用鐵路信號集中監(jiān)測設(shè)備傳感器被測試點位的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了鐵路信號集中監(jiān)測硬件產(chǎn)品的精準(zhǔn)、快速功能測試。

關(guān)鍵詞：鐵路信號"集中監(jiān)測"綜合校驗臺"功能測試

Research"on"the"Comprehensive"Calibration"Platform"for"Railway"Signal"Centralized"Monitoring"Equipment

WANG"HongLiang"LIU"KeChang

（CASCO"Signal"Co."Ltd.，"Shanghai，"200071"China）

Abstract："In"response"to"the"high"reliability，"flexibility，"and"accuracy"requirements"for"the"testing"of"railway"comprehensive"monitoring"hardware"products，"this"article"proposes"a"design"scheme"for"a"comprehensive"calibration"platform"for"railway"signal"centralized"monitoring"equipment."The"scheme"adopts"a"programmable"computer，"signal"source，"self-developed"intelligent"switching"matrix"module，"output"group，"measurement"and"control"console，"communication"control"module，"and"signal"source，"combined"with"an"automated"testing"interface，"to"flexibly"provide"testing"signals，"automatically"obtain"data"from"the"tested"points"of"dedicated"and"general"railway"signal"centralized"monitoring"equipment"sensors，"and"achieve"the"accurate"and"fast"functional"testing"of"railway"signal"centralized"monitoring"hardware"products.

Keywords："Railway"signal;"Centralized"monitoring;"Comprehensive"calibration"platform;"Functional"testing.

隨著硬件技術(shù)的加速發(fā)展，信號集中監(jiān)測系統(tǒng)對硬件產(chǎn)品的功能性測試的要求越來越高。但是，現(xiàn)有的硬件測試方法無法實現(xiàn)對信號集中監(jiān)測傳感器的有效測試，存在功能測試效率低、準(zhǔn)確性差、覆蓋率低的問題。因此，有必要提供一種新型的測試設(shè)備，以解決這些行業(yè)痛點。"針對這些問題，本文在前人的研究成果基礎(chǔ)上，設(shè)計了鐵路信號集中監(jiān)測設(shè)備的綜合校驗臺設(shè)計方案。

1"工作原理

本文可以用于對鐵路信號集中監(jiān)測行業(yè)專用和通用傳感器進(jìn)行自動化測試。系統(tǒng)包括三相交流和直流信號源、切換矩陣模塊、信號輸出控制單元G1、信號輸出控制單元G2、通訊模塊和程控電腦。程控電腦通過交直流信號源發(fā)出所需的電壓電流等信號；智能開關(guān)切換矩陣模塊接收功率信號，基于功率信號，輸出各種專用信號給信號輸出控制單元G1，輸出常規(guī)信號給信號輸出控制單元G2；信號輸出控制單元將專用和常規(guī)信號發(fā)送給傳感器進(jìn)行測試，傳感器將被測信號傳輸至程控電腦。校驗臺框架圖如圖1所示。

2"設(shè)計方案

按照被測的智能采集傳感器的工作特點，有針對性地進(jìn)行綜合校驗臺設(shè)計。本節(jié)將重點介紹綜合校驗臺的各個功能模塊和軟件設(shè)計[1]。

• 程控電腦

程控電腦通過通訊控制模塊控制交、直流信號源發(fā)出各種測試所需的電壓和電流等信號。計算機(jī)配置為4"G內(nèi)存、雙核2.8"G。

• 智能開關(guān)切換矩陣模塊

切換矩陣模塊接收電壓電流等信號、程控電腦發(fā)送來的控制命令，控制切換矩陣模塊，將專用和常規(guī)信號給到輸出控制單元[2]。

• 輸出組

信號輸出控制單元將專用和常規(guī)信號發(fā)送給被測傳感器。傳感器被測信號通過信號輸出控制單元發(fā)送給通訊控制模塊，再傳輸至程控電腦。

信號輸出控制單元G1對應(yīng)專用傳感器各自大小分類相應(yīng)的信號設(shè)定和輸出，如相位值、開關(guān)量電壓值、電壓值、頻率值等。

信號輸出控制單元G2對應(yīng)3種信號源的信號設(shè)定和輸出，如功率值、諧波、量程、功率因數(shù)、電壓值、相序等。

• 測控臺

測控臺與交、直流信號源與通訊控制模塊連接。測控臺用于控制交、直流信號源發(fā)出的電壓、電流等信號，程控電腦通過通訊控制模塊控制測控臺。測控臺是觸摸屏，用于顯示測試所需電壓、電流等信號的信息[3]。

• 通信控制模塊
• 通訊控制模塊配置有標(biāo)準(zhǔn)RS232通信接口、控制器局域網(wǎng)（Controller"Area"Network，

CAN）通信接口。RS232通信接口與交、直流信號源和切換矩陣模塊相連，CAN通信接口和程控電腦連接。

• 信號源

交、直流信號源均包括數(shù)字信號處理模塊、模擬信號控制模塊、電流/壓輸出模塊和保護(hù)電路模塊[4]（見圖2）。

標(biāo)準(zhǔn)三相交流信號源用于輸出精準(zhǔn)度為5%級的最大660"V范圍、"最大12"A范圍、最大70"Hz范圍的標(biāo)準(zhǔn)三相交流信號，輸出具有第四路5%級50"V的交流工頻電壓輸出。

標(biāo)準(zhǔn)單相寬頻信號源可以輸出精準(zhǔn)度為5%級的最大220"V范圍的交流電壓、最大6"A范圍的交流電流、最大3"kHz范圍的交流標(biāo)準(zhǔn)信號。

標(biāo)準(zhǔn)直流信號源用于輸出精準(zhǔn)度為5%級的±5～±6V范圍的直流電壓、最大12"A范圍的直流電流、最大±55"V范圍的標(biāo)準(zhǔn)直流信號。

數(shù)字信號處理模塊包括中央處理器、只讀存儲器、時鐘基準(zhǔn)信號和鎖相環(huán)模塊。

模擬信號控制模塊包括參考電壓基準(zhǔn)單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字邏輯門陣列。

電流/電壓輸出模塊包括運(yùn)算放大器、功率放大器和采樣電阻。

保護(hù)電路模塊功能是電流短路檢測與保護(hù)模塊I-short、電壓開路檢測與保護(hù)模塊U-open、過載檢測與保護(hù)模塊Overload[5]。

• 測試界面說明
• 程控計算器上軟件界面包括關(guān)閉程序功能、串行通訊端口（Communication"Port，

COM）和CAN接口啟動功能、實時值和曲線測試功能、CAN接口設(shè)置功能。

實時值測試功能包括采樣的速率、大分類和小分類、間隔的時間、主頻值、測試的量程設(shè)置，開關(guān)量值、低頻輸出值/采集值、電壓值、電流值測試。

曲線測試功能用于模擬信號生成和測試，具體曲線包括外電網(wǎng)信號曲線、半自閉電壓電流信號曲線、屏蔽門曲線、交直流道岔曲線等。

3"應(yīng)用效果

在實際應(yīng)用后，通過兩年多的跟蹤觀察，綜合校驗臺實現(xiàn)了按需提供測試信號，滿足測試需求，自動獲取CSM傳感器被測試數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了精準(zhǔn)快速功能測試，具備高可靠性、高準(zhǔn)確性的特點。

4"結(jié)語

對于信號集中監(jiān)測設(shè)備的綜合校驗臺設(shè)計方案，通過實際測試，檢驗了其高可靠性、高準(zhǔn)確性的特點，證明了本方案的可行性。未來，我們還會加入一些外接的測試工裝和信號發(fā)生裝置，全面提升平臺測試功能。

參考文獻(xiàn)

[1]""張雯柏，彭翠云，張立都，等.鐵路信號集中監(jiān)測智能分析與故障診斷測試腳本系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].鐵路計算機(jī)應(yīng)用，2020，29（1）：71-76.

[2]"李強(qiáng).鐵路信號設(shè)備集中診斷及智能分析系統(tǒng)的功能需求及測試方案[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，"2022（12）："193-196.

[3]"李小帥，金鵬，馬研，等.新一代鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)功能測試平臺方案研究[J]."鐵道技術(shù)監(jiān)督，""2021，49（11）："44-47.

[4]"尹航.鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)智能分析及預(yù)警方法研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2021.

[5]"劉偉，石成.鐵路列控安全信息監(jiān)督仿真測試平臺研究[J]."中國鐵路，"2021（6）："141-146