代 萌

（上海鐵路通信有限公司，上海 200071）

車載ATP測試系統(tǒng)設(shè)計

代 萌

（上海鐵路通信有限公司，上海 200071）

介紹一種基于開放的標準功能接口的車載自動防護系統(tǒng)測試方案,并通過測試序列的實例說明該系統(tǒng)在CTCS-2環(huán)境下支持的應(yīng)用對象。

ATP測試方案；測試序列；設(shè)計

1 概述

車載自動防護（ATP）設(shè)備是列控系統(tǒng)的重要組成部分，多年來在我國客運專線與高速鐵路中得到大量應(yīng)用，已經(jīng)屬于成熟設(shè)備。但是從對設(shè)備測試的角度來看，目前針對車載ATP的測試環(huán)境比較單一，并且多以研發(fā)條件為主。為了提高車載ATP設(shè)備在產(chǎn)品開發(fā)、系統(tǒng)驗證、生產(chǎn)制造以及現(xiàn)場維護的綜合業(yè)務(wù)質(zhì)量,有必要將車載ATP系統(tǒng)的測試需求進行歸納,設(shè)計一套相對簡單并且基本功能完善的測試系統(tǒng)方案。為此，本文以總線式車載ATP設(shè)備為例，詳細分析設(shè)備對外功能接口,并以此為基礎(chǔ)提出一種基于開放式標準電氣功能接口的測試方案。

我國現(xiàn)行應(yīng)用的車載ATP系統(tǒng)在CTCS信號制式下分為CTCS-2與CTCS-3兩個等級，其中應(yīng)用于CTCS-3等級的ATP設(shè)備同樣適用于CTCS-2系統(tǒng)，同時考慮到大部分測試環(huán)境不具備GSM-R網(wǎng)絡(luò)接入的條件或權(quán)限，因此本文以CTCS-2環(huán)境為測試條件，舉例介紹了方案支持的測試序列，反映其所能滿足的應(yīng)用需求。

2 系統(tǒng)功能接口

從系統(tǒng)功能上劃分，可以將完整的車載ATP系統(tǒng)分為車載安全邏輯控制（VCU）、應(yīng)答器信息接收（BTM）、軌道電路信息接收（TCR）、測速測距（SDU）、人機界面（DMI）、列車接口（TIU）、司法記錄（JRU）以及GSM-R無線通信（RTU）等模塊。對應(yīng)從核心功能和硬件平臺的測試角度出發(fā)，可以梳理出主要接口包括：應(yīng)答器信息接口、軌道電路信息接口、速度信息接口、列車接口、GSM-R無線接口和DMI接口。測試時，將DMI接口作為測試外部環(huán)境，由測試員模擬司機操作通過實物進行操作，同時在CTCS-2環(huán)境下無線功能也暫不考慮。以下是本文涉及的其他功能接口方案。2.1 應(yīng)答器信息接口

應(yīng)答器信息接口采用實物應(yīng)答器增加報文控制的方案，在應(yīng)答器信息的無線傳輸方面采用車載天線和應(yīng)答器實物：一來測試范圍可以盡量包含待測系統(tǒng)的實物設(shè)備，二來應(yīng)答器信息的無線鏈路為標準接口，可以避免其他方案帶來的針對不同“ATP-車載BTM-車載天線”內(nèi)部協(xié)議產(chǎn)生多次開發(fā)的需求。

為了避免建設(shè)方案復(fù)雜，設(shè)計一個軟件虛擬的中間接口代替列控中心/LEU，其主要功能是從測試系統(tǒng)的腳本文件中讀取應(yīng)答器報文，并僅按照測試邏輯的要求以及報文編碼規(guī)范傳遞給應(yīng)答器，以達到測試目的。

模擬列車在線路運行通過應(yīng)答器的場景時，車載天線與應(yīng)答器作用的時間窗口與列車速度成反比關(guān)系，對應(yīng)ATP系統(tǒng)收到的循環(huán)報文長度不同，因此在實現(xiàn)該接口時，分別根據(jù)對列車位置的計算和當前速度信息來控制報文傳輸?shù)膯右约皞鬏敃r間。

該接口在具體實施時需要特殊注意一點，由于最終信息傳遞是通過實物應(yīng)答器與車載天線完成的，因此在實際進行實驗時需要考慮對天線的電磁輻射防護，本文設(shè)計考慮將車載天線與應(yīng)答器安裝在封閉式機柜中以實現(xiàn)防護。

2.2 軌道電路信息接口

軌道電路信息有以下3種方式。

1）以實物軌道電路移頻發(fā)送器為基礎(chǔ)進行設(shè)計，在此方案中移頻信號對ATP的物理接口可以通過在發(fā)送器的輸出端口進行分壓實現(xiàn)，在調(diào)整適用后，再并聯(lián)一路簡易環(huán)形天線模擬鋼軌，此時軌道移頻輸出信息通過空中接口耦合至車載接收天線。該方案的核心任務(wù)在于測試主系統(tǒng)需提供對軌道電路發(fā)送器的通信接口，以輸入載頻和編碼信息。

2）采用軌道電路發(fā)碼箱，該方案一般需要人工設(shè)置其發(fā)碼條件，可以滿足一般情況下系統(tǒng)的靜態(tài)測試要求，并且最為便利；但是對于要求隨線路數(shù)據(jù)變化的動態(tài)測試任務(wù)，則可操作性不強。

3）采用標準信號發(fā)生器儀表，由于軌道移頻碼調(diào)制和編碼方式簡單，均可參照開放的通用技術(shù)規(guī)范實施，因此該方案適用于各種環(huán)境。

在絕大部分測試場景下，只要不是針對軌道電路信息接口的專項研究型測試，以上3種方案，均可以直接將調(diào)試分壓后的信號直接接入車載ATP的軌道電路讀取器中，這樣可以最大限度的簡化測試環(huán)境，達到實用的目的。

2.3 速度信息接口

速度信息接口不采用實物速度傳感器或者雷達的模擬方案，這主要是因為在非列車實際行駛的條件下，現(xiàn)行通用的針對傳感器接口的模擬技術(shù)，如速度傳動臺等，一般存在速度失真、無法高速運行等局限性，并且一般情況下體積龐大，不利于實際測試環(huán)境的建設(shè)。

考慮到速度信號本身較為簡單，一般情況下均為速度/頻率相關(guān)的脈沖信號，易于實現(xiàn)，所以本方案在測試系統(tǒng)中集成多路模擬速度信號，以提供速度數(shù)值和方向信息，具體模擬參照以下速傳模型實施：假設(shè)速度傳感器包含兩個獨立的通道R、S，均輸出方波信號。列車的運行方向由R、S通道的相位差來決定。理想情況下，當齒輪順時針轉(zhuǎn)動時，R、S通道間相位差為90°，則車行方向為向前行駛；如果R、S通道間相位差為-90°，則車行方向為向后行駛。假設(shè)轉(zhuǎn)速計輸出脈沖頻率為f，每分鐘的轉(zhuǎn)速為n，車輪每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)為p，則：f=p×n/60。

2.4 列車接口

本方案設(shè)計提供繼電器和車輛MVB總線兩種列車接口。其中總線接口按照標準的車輛MVB協(xié)議實施，并可以采用市場上成熟的通信模塊實現(xiàn)。采用繼電器接口設(shè)計，則包括以下電平接口：1）駕駛室激活；2）方向，含前向和后向兩路接口；3）常用制動反饋；4）牽引切除反饋；5）睡眠信號；6）全常用制動；7）4級常用制動；8）1級常用制動；9）切牽引信號；10）過分相信號；11）緊急制動，其中含EB1、EB2兩路緊急制動接口；12）冗余制動；13）制動反饋；14）旁路接口。根據(jù)ATP設(shè)備適配車型的不同，這些繼電接口信號可按照實際設(shè)備的需求選擇性接入。

3 系統(tǒng)框圖

按照上述各功能接口的設(shè)計方案,測試系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

測試系統(tǒng)中除了上述各功能接口外，同時提供線路數(shù)據(jù)存儲與人工操作功能，并根據(jù)測試實際需求設(shè)計驅(qū)動與調(diào)度軟件模塊，以完成系統(tǒng)整體功能。測試驅(qū)動調(diào)度模塊與各功能接口的交互信息如圖2所示。

The paper introduces a testing system for onboard ATP equipment based on the public standard function interface, and shows the applications of the system in СTСS-2 environment through the testing sequence cases.

ATP; testing solution; testing sequence

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.01.005