一种二乘二取二车载二线维护及测试平台

摘要

本发明公开了一种二乘二取二车载二线维护及测试平台，包括交换机、数据记录仪、第一主处理单元、第二主处理单元、外围处理单元、CBTC-OBRU、PSD-OBRU、两个接入盒、查询应答器、仿真外围处理单元、列车操作显示单元、第一直流电源、第二直流电源、端子排、第一输入输出子架、第二输入输出子架、第三输入输出子架和环境仿真电脑。本发明能够模拟车载设备的输入和输出，从而有效地将一线可维护的设备进行测试，准确的测出故障单元。

说明书

技术领域

本发明涉及车载维护及实验室仿真平台。

背景技术

车载设备的维护一般可分为一线维护、二线维护和三线维护。所谓一线维护故 名思议就是在地铁车载设备出现故障时，粗略估算出是哪个子架出现了问题，直接 进行整个子架的在线更换，以保证地铁的运营不受影响，二线维护就是对一线维护 更换下来的子架进行更进一步的分析确定出是哪一个板卡出现了故障，对故障板卡 进行更换确保该子架又可以正常使用。

车载设备通常由几个一线可替换单元组成。这些单元被设计为可以在将系统危 害降至最低的情况下进行替换。当一个车载设备的子系统故障出现时，执行一个一 线维护检查。这包括确认功能丧失的在线可替换单元(LRU),用备件进行替换，然 后进行功能性检查。如果故障一线可替换单元(LRU)在一线维护中被确定，车载 二线维护设备被用来隔离该故障在线可替换单元(LRU)中的故障模块。设计合理 可靠的二乘二取二车载二线维护及测试平台是本申请人致力于解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种二乘二取二车载二线维护 及测试平台，能够模拟车载设备的输入和输出，从而有效地将一线可维护的设备进 行测试，准确的测出故障单元。

实现上述目的的技术方案是：

一种二乘二取二车载二线维护及测试平台，包括交换机、数据记录仪、第一主 处理单元(MPU1)、第二主处理单元(MPU2)、外围处理单元(PPU)、CBTC-OBRU (基于无线通信的列车自动控制系统-车载无线单元)、PSD-OBRU(屏蔽门车载无 线单元)、两个接入盒、查询应答器、仿真外围处理单元(SIM-PPU)、列车操作 显示单元、第一直流电源(PSU1)、第二直流电源(PSU2)、端子排(TB)、第一 输入输出子架(ES I/F 1)、第二输入输出子架(ES I/F 2)、第三输入输出子架 (ES I/F 3)和环境仿真电脑(ES PC)，其中：

所述数据记录仪、第一主处理单元、第二主处理单元、CBTC-OBRU、PSD-OBRU、 仿真外围处理单元、列车操作显示单元和环境仿真电脑均与所述交换机相接；

所述CBTC-OBRU和PSD-OBRU分别通过一个接入盒与所述交换机相接；

所述第一主处理单元、仿真外围处理单元、第一直流电源、第二直流电源、外 围处理单元、查询应答器、第一输入输出子架、第二输入输出子架、第三输入输 出子架和环境仿真电脑均与所述端子排相接；

所述第二输入输出子架和第三输入输出子架均连接所述环境仿真电脑。

上述的二乘二取二车载二线维护及测试平台中，所述环境仿真电脑通过数字盒 (DIGI BOX)连接所述端子排。

上述的二乘二取二车载二线维护及测试平台中，所述数字盒用于扩大所述环境 仿真电脑的串口数量。

上述的二乘二取二车载二线维护及测试平台中，所述接入盒(AP)用于模拟轨 旁通信单元。

上述的二乘二取二车载二线维护及测试平台中，所述第一主处理单元和第二主 处理单元均包括二个处理器单元，每个处理器单元分别与所述PPU进行CAN(控制 器局域网络)通信。

上述的二乘二取二车载二线维护及测试平台中，所述第一输入输出子架是功率 电阻的集合，用来仿真负载；

所述第二输入输出子架包括三块身份识别板卡，五块模拟信号板卡用来模拟车 辆牵引、制动及加速度和速度传感器信号的接口。

所述第三输入输出子架包括五个数字输入输出板卡。

上述的二乘二取二车载二线维护及测试平台中，所述环境仿真电脑为工控机， 用于模拟车载接口，以模拟来自继电器架和所有现场外围设备的输入和输出。

本发明的有益效果是：本发明通过为测试中的单元提供一个功能测试环境，鉴 定一个或一批有缺陷的模块，有效实现二乘二取二车载二线维护及测试，最终作为 车载设备三线维护基础。本发明也为实验室仿真测试提供硬件平台。

附图说明

图1是本发明的二乘二取二车载二线维护及测试平台的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

车载二线维护设备(VOBC SLMD)有和现场同样的车载设备(VOBC)的在线可 替换单元(LRU)。用二线维护设备(SLMD)对故障在线可替换单元(LRU)进行排 障时，使用一线维护检查中检测到的区域控制器的在线可替换单元(LRU)来临时 替换车载二线维护设备(VOBC SLMD)的区域在线可替换单元(LRU)。二线维护设 备(SLMD)运行一系列的诊断软件来驱动故障在线可替换单元(LRU)。操作员通 过功能性测试的结果来确认故障模块。操作员用备件替换故障模块，然后在故障在 线可替换单元(LRU)上运行同样的功能性测试来验证修复情况。

车载二线维护设备(VOBC SLMD)有能力为测试中的单元提供一个功能测试环 境；鉴定一个或一批有缺陷的模块；模拟测试中的单元(UUT)的输入；接收测试 中的单元(UUT)的输出信号；为测试提供一个诊断，同时还可以验证缺陷单元的 修复情况。

在真实的二乘二取二车载设备中，共有两套车载控制器，每套车载控制器包括 一个MPU子架和一个PPU子架。出于二线维护设备的功能，此平台有一套车载控 制器(一个MPU子架和一个PPU子架)已经足够，但出于实验室仿真测试功能用， 需配有两套，此平台其中一套的PPU子架使用了SIM-PPU进行模拟。这样做的目的 是极大地节省了硬件资源及平台空间。

请参阅图1，本发明的二乘二取二车载二线维护及测试平台，包括交换机1、 数据记录仪2、第一主处理单元3、第二主处理单元3’、外围处理单元4、CBTC-OBRU 5、PSD-OBRU 6、两个接入盒7、查询应答器8、第一直流电源9、第二直流电源 10、端子排11、列车操作显示单元12、仿真外围处理单元13、第一输入输出子架 14、第二输入输出子架15、第三输入输出子架16和环境仿真电脑17，其中：

数据记录仪2、第一主处理单元3、第二主处理单元3’、CBTC-OBRU 5、PSD-OBRU 6、列车操作显示单元12、仿真外围处理单元13和环境仿真电脑17均与交换机1 相接；CBTC-OBRU 5和PSD-OBRU 6分别通过一个接入盒7与交换机1相接；第一 主处理单元3、外围处理单元4、仿真外围处理单元13、第一直流电源9、第二直 流电源10、查询应答器8、第一输入输出子架14、第二输入输出子架15、第三输 入输出子架16和环境仿真电脑17均与端子排11相接；第二输入输出子架15和第 三输入输出子架16均连接环境仿真电脑17。环境仿真电脑17通过数字盒18连接 端子排11。

本实施例中，第一直流电源9为110V；第二直流电源10为24V。

数据记录仪2为车载设备一部分，用于定时记录VOBC工作时的状态。

第一主处理单元3和第二主处理单元3’是车载设备的重要组成部分，是车载 控制器的大脑。它有2个处理器单元有并且在它们之间有以太网环。通过每一个 MPU板卡与外围处理单元4的PICC进行CAN通信。此平台在二乘二取二的配置下， 有二个MPU子架，每一个MPU子架中有二个处理器。

外围处理单元4的功能是作为外围设备信号和不同的客户子系统之间的主要 的接口。外围处理单元的主要功能是收集车载外围的主要信息，并将这种信息提供 给第一主处理单元3和第二主处理单元3’(MPU)子架。另外外围处理单元也从MPU 子架接收二乘二取二的投票控制命令，以此来控制输出。外围处理单元4主要的功 能是，提供电源控制，提供在MPU子架和外部的接口。提供了数字输入输出的接口。 二个外围接口控制器通信单元(PICC)和相应的电源，隔断模块，六个输入输出模 块(IOM)，一个接口模块3(VIM3)，三个接口模块1(VIM1)，二个接口模块2 (VIM2)。外围处理单元是在主处理单元和外部的中转。所有的输入(数字、模拟、 脉宽调制和串口)信号被相应的外围处理单元的板卡处理后通过相关通信的方式传 到相应的主处理单元板卡。相应的从主处理单元发过来的数据通过外围处理单元的 投票表决通过VIM板送到外部。此平台在二乘二取二的配置下，有一个PPU子架， 一个SIM-PPU子架，关于SIM-PPU子架的介绍如下：

CBTC-OBRU 5基于无线通信的列车自动控制系统-车载无线单元、PSD-OBRU 6 屏蔽门-车载无线单元作为车载主处理单元和轨旁设备的接口，二者的硬件相同， 都由无线单元，安全加密解密单元和供电模块构成。无线单元与接入盒7的连接以 实现对车地通信的模拟，安全加密解密单元把车地通信交互的数据进行加解密处 理。CBTC-OBRU 5、PSD-OBRU 6的区别在于两者连接的轨旁网络不同。

列车操作显示单元12的功能是实时更新列车的行车状态，作为人机交互的接 口。

SIM-PPU 13仿真外围处理单元用于模拟PPU 4外围处理单元,与平台中的一个 MPU 3子架通过CAN总线进行通信，SIM-PPU的使用节省了平台空间，此单元主要 用于二乘二取二车载控制器的实验室仿真。

数字盒18的主要作用是扩大工控机的串口数量，这些串口主要用于对主处理 单元(MPU)和外围处理单元(PPU)的调试和程序的下载。一个数字盒可以分16 个串口，端口号的顺序为从上到下，从左到右。

第二输入输出子架15主要包含了3块至关重要的身份识别(VID)板卡，5块 模拟隔离接口板为各种模拟传感器提供接口，有三个PWM输出，两个电流隔离输出, 为各种模拟传感器提供接口。这些信号被连接到模拟采集卡模拟输入。三个ES 数字输入/输出板.还包含了一些其它的辅助板卡。这些板卡用于提供不同的模拟输 入，输出和ID的接口。

第三输入输出子架16有五个数字输入输出板卡，为VOBC的模拟输入和输出提 供接口，每块板卡共有16路离散输入和16路离散输出。一个16-I/O接口板，一 个ES12路辅助数字输入/输出板，该接口板为VOBC的模拟输入/输出和VID提供额 外接口，共有12路离散输入和输出。主要起隔离作用，同时为第二输入输出子架 15供电，同时它还包含了一个以太网转CAN板卡用来实现以太网到控制器局部网 络的转换器模块提供以太网到局部网络协议的转换。

环境仿真电脑17(ES PC)是一个安装在机架内的工控机。ES PC模拟车载接 口以模拟来自所有现场外围设备的输入和输出。“输入”意味着信号由ES PC产生， 经由ES PC内的输出板卡送至VOBC LRU。“输出”意味着信号由VOBC LRU产生， 经由ES PC内的输入板卡送至ES PC。ES PC数字输出板卡读取来自ES I/F子架的 输出，该子架检测VOBC LRU的输出和回采信号。串口卡/多端口数字板安装在相应 插槽，提供一个高速串行输出端口。相应的数字盒位于PPU/VIM子架的背面。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术 人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此 所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。