CTCS应答器信号与报文检测仪——报文译码与上位机软件设计

摘要

应答器系统是一种基于点式的数据传输系统，为地面信号设备与列车提供可靠的信息传输，作为列车控制系统的关键组成部分，它是列车安全行驶的保障。地面应答器与 LEU（道旁电子单元）是应答器系统的主要设备，主要负责将列控中心编制的报文发送至运行的列车，应答器报文内包含的线路路段等重要信息，与列车能否安全行驶直接相关。因此，对应答器和LEU的故障维护工作变得更加重要。
　　本文在研究应答器系统工作原理的基础上，针对上述讨论的安全问题，设计出一种能对应答器系统的‘C’接口和‘A’接口的信号参数检测，并读取报文码流的仪器。主要功能包括：（1）对‘C’接口的DBPL信号幅度和频率进行测量，解调DBPL信号得到报文码流；（2）模拟27MHz电磁激励信号，通过‘A’接口激活应答器，读取应答器传输的FSK信号，经过通道电路的波形调理后，对FSK信号进行解调得到报文码流。检测仪主板将采集的信号参数和报文码流存至缓存后，由 CPU进行处理，并根据信号参数判断‘C’接口线缆断线状态；报文码流经译码、解析后由LCD屏幕显示报文内容，所有测量的数据都将保存至检测仪存储器。
　　为配合检测仪的使用，在PC机上以Lab Windows/CVI为开发环境设计出配套的上位机软件。上位机与检测仪通过串口进行通信，主要实现数据记录上传至数据库进行管理、数据记录检索、报表管理、数据分析等功能；采用多线程技术实现与检测仪在线联机测量、记录同步上传。另外，上位机具备完善的功能和较好的稳定性。
　　本文研究的重点内容是应答器报文译码的处理，在理解FFFIS编解码规范的基础上，采用软件译码方式代替硬件译码方式。译码处理速度与硬件译码方式相比虽然有所不足，但对于本系统而言，利用微处理器的低功耗与较强的运算性能的特点，能降低手持式仪器的成本，这些优势是硬件方式所不具有的。在实际测试过程中，报文译码的指标符合测试预期结果，译码速度以及检测仪性能也满足实际应用需求。
　　采用软件方式进行报文译码处理是本文的主要创新点。在满足设计需求前提下，本文对译码算法进行合理的改进，避免软件译码处理过程中极端情况下耗时较多的弊端。因此，在报文译码方面也取得一些较好的成果。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

第二章 CTCS应答器信号与报文检测仪介绍

2.1 系统原理概述

2.2 系统功能与指标

2.3 系统方案设计分析

2.4 本章小结

第三章 报文译码与解析设计

3.1 报文译码原理

3.2 译码方案论证

3.3 FFFIS译码算法的软件实现

3.4 报文解析设计

3.5 本章小结

第四章 上位机软件设计

4.1 系统设计概述

4.2 Lab Windows/CVI两个重要的处理机制

4.3 通信设计

4.4 数据库设计

4.5 子模块设计

4.6 本章小结

第五章 软件调试与测试

5.1 软件调试

5.2 软件测试

5.3 本章小结

第六章 总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

附录

附录一：10-11bits“字”替代表

附录二：报文解析测试实例

附录三：上位机测试界面