技术领域
本发明涉及城市轨道交通技术领域，特别涉及一种轨道交通车载控制器故障诊断系统。
背景技术
轨道交通车载控制器主要实现列车的自动防护和自动驾驶。当车载控制器出现故障时，往往会影响列车运营，此时需要更换备品备件，同时还需要对换下来的硬件板卡进行检测和故障定位。
在处理故障的过程中，往往会面临下列问题：
1、长期存放在仓库中的备品备件无法得知其功能是否正常，往往在更换了备品备件后故障仍然没有消失，可能是备品备件不良所导致；
2、对更换下来的硬件板卡没有妥善的维修和故障诊断方法，通常只能全部返厂维修，浪费资源，增加成本，降低效率；
3、对于返修的硬件板卡，通常需要重新烧录测试程序以及固件程序，来实现故障诊断和维修，由于需要对板卡配置做修改，改变了板卡的运行环境，增加了诊断的不确定性，可能导致无法复现故障。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种轨道交通车载控制器故障诊断系统，可以在现场对车载控制器上硬件板卡进行快速检测。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种轨道交通车载控制器故障诊断系统，包括模块电源、测试夹具、负载机箱、PXI控制机箱、信号调理机箱；
所述模块电源分别与所述测试夹具、所述负载机箱、所述PXI控制机箱、所述信号调理机箱连接并供电；
所述测试夹具用于装备被测机箱，所述被测机箱安装主板、被测板卡和辅助板卡；
所述负载机箱与所述测试夹具连接，用于模拟所述被测机箱在现场运行时的负载；
所述信号调理机箱分别与所述测试夹具和所述PXI控制机箱连接，用于对所述被测机箱与所述PXI控制机箱的信号进行调理；
所述PXI控制机箱提供控制器主机，集成信号采集和输出模块以及通信模块，控制所述被测机箱的主板与所述被测板卡之间进行信号发送、采集，实现对所述被测板卡的测试和诊断。
进一步的，在轨道交通车载控制器故障诊断系统中，还包括用于模拟所述被测机箱在现场运行时的负载的电子负载和程控电源，所述电子负载和所述程控电源均分别与所述模块电源和所述信号调理机箱连接，所述电子负载和所述程控电源输出的信号经所述信号调理机箱调理后输入给所述被测机箱。
进一步的，在轨道交通车载控制器故障诊断系统中，还包括与所述PXI控制机箱连接的显示模块，用于显示操作界面和测试结果，查看测试报告。
进一步的，在轨道交通车载控制器故障诊断系统中，用户通过所述显示模块输入被测板卡信息，所述PXI控制机箱自动关联测试所述被测板卡所需要的辅助板卡信息，并通过所述显示模块显示给用户。
进一步的，在轨道交通车载控制器故障诊断系统中，所述PXI控制机箱通过所述被测机箱的主机对所述被测板卡进行序列号扫描，并根据所述序列号生成所述测试报告。
进一步的，在轨道交通车载控制器故障诊断系统中，所述PXI控制机箱通过所述显示模块实时显示测试进度和测试结果。
进一步的，在轨道交通车载控制器故障诊断系统中，还包括与所述测试夹具连接的烧录模块，提供烧写器和烧录接口，用于烧写板卡固件程序。
进一步的，在轨道交通车载控制器故障诊断系统中，当检测出所述被测板卡有故障时，通过所述烧录模块对所述被测板卡进行程序烧录。
进一步的，在轨道交通车载控制器故障诊断系统中，还包括用于连接所述测试夹具和所述PXI控制机箱的网络交换机。
进一步的，在轨道交通车载控制器故障诊断系统中，所述PXI控制机箱的控制器主机的系统软件，采用LabView作为软件开发平台，实现硬件控制、人机交互和报表生成。
本发明提供的轨道交通车载控制器故障诊断系统，与现有技术相比具有以下优点：
1、可以定期对仓库中的备品备件使用本发明的故障诊断系统进行测试，确保备品备件的可用性；
2、对于更换下来的疑似故障板卡可以直接进行测试，可以准确定位到故障板卡，而不必全部返厂维修，节约资源和维修成本；
3、对于疑似故障硬件板卡，可以不用重新烧录固件程序和配置数据，直接安装测试，最大程度避免因改变板卡的运行环境而导致故障无法复现的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本发明一实施例提供的轨道交通车载控制器故障诊断系统的硬件架构图；
图2为本发明一实施例提供的轨道交通车载控制器故障诊断系统的软件架构图；
图3为本发明一实施例提供的轨道交通车载控制器故障诊断系统的使用流程图；
图4a～图4i均为一具体测试案例中的软件界面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的轨道交通车载控制器故障诊断系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
如图1所示，本发明一实施例提供的一种轨道交通车载控制器故障诊断系统，包括模块电源1、测试夹具4、负载机箱6、PXI控制机箱7、信号调理机箱8；所述模块电源1分别与所述测试夹具4、所述负载机箱6、所述PXI控制机箱7、所述信号调理机箱8连接并供电；所述测试夹具4用于装配被测机箱，所述被测机箱安装主板、被测板卡和辅助板卡；所述负载机箱6与所述测试夹具4连接，用于模拟所述被测机箱在现场运行时的负载；所述信号调理机箱8分别与所述测试夹具4和所述PXI控制机箱7连接，用于对所述被测机箱与所述PXI控制机箱7的信号进行调理；所述PXI控制机箱7提供控制器主机，集成信号采集和输出模块以及通信模块，控制所述被测机箱的主板与所述被测板卡之间进行信号发送、采集，实现对所述被测板卡的测试和诊断。
由此，本发明提供的轨道交通车载控制器故障诊断系统，可以定期对仓库中的备品备件使用本发明的故障诊断系统进行测试，确保备品备件的可用性；对于更换下来的疑似故障板卡可以直接进行测试，可以准确定位到故障板卡，而不必全部返厂维修，节约资源和维修成本；对于疑似故障硬件板卡，可以不用重新烧录固件程序和配置数据，直接安装测试，最大程度避免因改变板卡的运行环境而导致故障无法复现的问题。
优选的，还包括用于模拟所述被测机箱在现场运行时的负载的电子负载10和程控电源11，所述电子负载10和所述程控电源11均分别与所述模块电源1和所述信号调理机箱8连接，所述电子负载10和所述程控电源11输出的信号经所述信号调理机箱8调理后输入给所述被测机箱。通过设置所述电子负载10和程控电源11可为所述被测机箱提供稳定的测试环境。
优选的，还包括与所述PXI控制机箱7连接的显示器2，用于显示操作界面和测试结果，查看测试报告。
在测试过程中，用户通过所述显示器2输入被测板卡信息，所述PXI控制机箱7自动关联测试所述被测板卡所需要的辅助板卡信息，并通过所述显示器2显示给用户。通过自动关联辅助板卡，可使用户仅关注被测板卡即可，为用户操作提供便利。进一步的，还可以包括用于输入的键盘鼠标5，用户通过操作键盘鼠标5在显示器2中输入被测板卡信息。
所述PXI控制机箱7通过所述被测机箱的主机对所述被测板卡进行序列号扫描，并根据所述序列号生成所述测试报告。例如，以扫描的序列号作为被测板卡的测试报告的文件名，便于后续通过序列号查找测试报告。
所述PXI控制机箱7通过所述显示器2实时显示测试进度和测试结果。测试精度可精确到被测板卡的某个模块，由此，用户在测试过程中就可以了解故障的具体原因而不必等到测试结束查看测试报告。
优选的，还包括与所述测试夹具4连接的烧录模块3，提供烧写器和烧录接口，用于烧写板卡固件程序。当检测出所述被测板卡有故障时，通过所述烧录模块3对所述被测板卡进行程序烧录。由此，用户不需要外接烧录器和线缆，即可一键完成被测板卡上所有芯片的程序烧录和更新。
还包括用于连接所述测试夹具4和所述PXI控制机箱7的网络交换机9。所述网络交换机9的作用是，连接所述PXI控制机箱7和所述测试夹具4中被测机箱中的多个主板，实现所述PXI控制机箱7同时与多个主板进行通信和测试。
所述PXI控制机箱7的控制器主机的系统软件采用LabView作为软件开发平台，作为用户与诊断系统之间的接口，实现硬件控制、人机交互和报表生成。所述PXI控制机箱7的软件架构如图2所示，包括：
用户操作界面(模块1)作为软件的最上层，通过提供各种功能按键来实现人机交互，并实时显示测试结果和查看测试报告；
TestStand引擎(模块2)是Labview开发套件提供的组件工具，用于编辑、管理和控制测试执行序列，生成自动化测试系统；
测试、测量及通信模块(模块3)工作在最底层，它通过控制开关、仪器给被测机箱提供负载，并对参数进行测量，通过通信模块与被测机箱通信。
下面结合图3，详细阐述使用本发明的轨道交通车载控制器故障诊断系统进行故障诊断的方法流程：
步骤1：通过模块电源1提供的电源开关给系统上电后，PXI控制机箱7中的工控机启动，此时显示器2、烧录模块3、键盘鼠标5、负载机箱6、信号调理机箱8、网络交换机9、电子负载10和程控电源11也均已上电。工控机操作系统加载完成后将自动启动测试程序，对各个检测仪器(包括PXI控制机箱7中的数字万用表、射频卡以及IO卡)进行初始化和自检，完成后弹出登录界面，等待用户登录；
步骤2：用户输入正确的用户名和密码登录后，进入主测试界面。主测试界面提供用户切换、用户管理、开始测试、停止测试、测试配置、系统配置、程序烧录、查看测试报告以及查看烧录日志按键。测试信息栏显示被测对象名称以及测试的结果，操作提示栏显示当前测试进度以及操作提示信息，状态栏显示当前登录用户和时间；
步骤3：点击测试配置按键，设置好测试时间(以分钟为单位)，然后点击开始测试按键，弹出测试选择对话框，提示用户选择要测试的板卡(即被测板卡)。用户勾选要测试的板卡后，程序将自动关联测试勾选的板卡所需要辅助板卡，用户必须确保被测板卡和辅助板卡都必须正确安装在测试夹具4中；
步骤4：用户勾选被测板卡并点击确定后，弹出扫描被测板卡序列号的对话框，这是为了方便对测试结果进行追溯；
步骤5：按顺序扫描完序列号后，弹出提示对话框提示用户检查被测板卡和辅助板卡是否都已经安装到位；
步骤6：用户确认被测板卡和辅助板卡都已经安装到位后点击确定，此时测试程序通过继电器开关给测试夹具4上电，并开始与被测机箱中的主板进行握手通信，确保它们之间的网络通信是正常的(网络是通过网络交换机9互连)；
步骤7：当握手通信成功后，即开始对板卡进行测试，测试过程中会实时显示测试状态和测试信息；测试过程中会用到PXI控制机箱7中的射频卡、数字万用表以及IO卡输出激励信号以及测量电压、电流等参数，会用到信号调理机箱8对信号进行电平转换、滤波等处理，会用到程控电源11、电子负载10和负载机箱6给被测板卡提供模拟负载；
步骤8：测试完成后，右键点击被测板卡，可以快速查看测试报告，也可以点击查看测试报告按键进行报告查看，查看历史报告需要进入报告存放路径进行查找。
测试完成后，若有需要，用户可以打开系统的烧录功能，使用系统上集成的烧录器和烧录用线缆对板卡进行程序烧录。
上述方法流程具有以下有益效果：在步骤3中自动关联被测板卡和辅助板卡，用户只需要关注被测板卡即可；在步骤4中进行序列号扫描，可以很方便的查找任意被测板卡的测试报告；在步骤5中弹出提示信息，提醒用户检查被测板卡和辅助板卡是否都已安装到位，避免因板卡不全而导致测试无效；在步骤7中实时显示测试结果和测试进度，测试进度精确到板卡的某个模块，用户在测试过程中就可以了解故障的具体原因而不必等到测试结束查看测试报告；集成了程序烧录功能，用户不需要外接烧录器和线缆，即可一键完成板卡上所有芯片的程序烧录和更新。
以下是一个具体的测试案例说明：
1)测试系统上电启动时会自动启动测试程序，启动过程中程序对仪器模块进行自检，自检完成后会弹出登陆界面，如图4a所示，请用户输入正确的用户名和密码；
2)当登陆成功后，软件进入主程序，主程序界面如图4b所示；
3)在对板卡进行测试前可以进行测试参数配置，配置完成时，可点击开始测试按钮进行测试，弹出测试模块选择对话框，下面以测试VLE-2和VIOC板卡为例，如图4c所示；
4)点击确定按钮继续进行所要测试板卡的序列号扫描，如图4d所示；
5)正确扫描完VLE-2_F和VIOC板卡序列号后，弹出对话框提示是否把相关板卡都插入机笼(即机箱)中，如图4e所示，当所有需要的板卡插入机笼后，点击确定按钮继续；
6)这时测试设备与相关板卡进行握手通讯，确保网络通信正常，如图4f所示；
7)当握手通信成功后，即开始故障诊断测试，测试状态实时显示如图4g所示；
8)当测试完成时，在测试状态信息框中显示测试结果，如图4h所示；
9)右键点击模块后选择查看报告，即可查看当前模块测试报告详细内容，如图4i所示；
10)在报告管理界面中可根据板卡类型与测试时间选择对应报告，点击查看按钮即可查看报告，也可点击删除进行对应报告文件删除操作，点击导出按键即可导出到外部存储U盘中。
本发明提供的轨道交通车载控制器故障诊断系统已经被成功应用于上海地铁17号线项目，可用于对轨道交通车载控制器进行故障诊断和备品备件的维保。使用本发明进行故障诊断时不需要重新对板卡执行程序烧录，因此诊断的准确率高，同时降低了返修率。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
机译： 故障诊断系统以及用于该故障诊断系统的车载ECU
机译： 故障诊断系统，以及在故障诊断系统中使用的车载ECU
机译： 故障诊断系统的实现方法及车载故障诊断系统
